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探秘!新型智慧燃气电厂是怎样炼成的?

日期:2022-11-07    来源:能源界

国际电力网

2022
11/07
15:36
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关键词: 智慧燃气电厂 燃气发电 绿色低碳转型

在“双碳”背景下,能源革命和数字革命相融并进,发电行业正经历前所未有的快速变化。在绿色低碳转型的道路上,燃气电厂仍面临着数据孤岛、内部协同不足、售电价格竞争激烈、环保标准提高、燃料价格多变等内外部严峻挑战。

朗坤智慧深耕发电领域二十余年,基于工业互联网架构,应用物联网、大数据、人工智能、机器视觉等数字化技术,创新打造了燃气机群统一监管、性能分析与优化、设备可靠性维护、安全生产管理“四位一体”的智慧燃气电厂运营模式。实现燃气电厂运营模式创新,设备少人无人操作、机群集中协同运营、人员科学快速决策......此前只在规划蓝图中的“智慧电厂”设想,如今已然变为现实。

小编进行实地探访,带您揭秘智慧燃气电厂,如何助力安全生产、节能减排、低碳发展。

机群统一监管

宏观调控,协同运营

走进珠海某大型燃气电厂集控室内,屏幕上显示的一组实时运行参数吸引了小编的注意。

#4机组发电负荷303MW,压气机效率82.2%,发电损失2120kw......

由于压气机脏污造成发电损失超标,报警滴滴叫个不停。

“透过屏幕上的系统,电厂的‘健康’情况一览无余。”朗坤智慧项目经理邵磊介绍道,“我们把电力板块各家电厂的运行数据接入统一平台,通过机群调度和技术综合管理,利用大数据技术对各家电厂机组性能、设备检修、运行状态、生产成本进行统一监管,并灵活定制、自动生成各类生产管理、运营指标、决策支持报表,为机群统一技术服务、集中协同运营提供信息技术支撑。”

传统的电厂安全管理大多依赖制度或管理体系,属于被动式管理,特别是人工监盘存在报警不及时、易误报、漏报等问题。结合燃气发电厂的运行规程要求和运行管理需求,朗坤以国家级“双跨”苏畅工业互联网平台为底座,打造了全工况、全系统、全设备、全参数下的“智慧监盘”,通过直观、动态监测电厂运营状态,对异常情况进行预警、分析、智能声光报警,为运行人员及高层管理者提供“一站式”决策支持。

图上数据为模拟演示

“以前处理设备故障,多靠经验传承和自身学习,现在有了这套系统,报障更快更准确,也很符合实际情况,非常实用、好用、易用。”电厂运行人员发出感慨。

作为机群统一监管的重要组成部分,智慧监盘用数据浏览代替人工观察,用数据缓存代替人工记忆,用大数据AI代替人工经验,用逻辑模型代替人工判断,实现从“人工决策”到“智慧决策”的变革。据测算,系统投运后,发电效率可提升约0.14%,降低非计划停机小时数92.5%,运行部值班人员由6-7人/值缩减到5-6人/值,大幅降低运行人员劳动强度和工作压力,实现“人防”向“技防”的转变。

性能分析与优化

自动寻优,降本增效

“建设燃气智慧电厂,最终目的就是要实现绿色发电、高效发电,促进企业降本增效。”邵磊表示,朗坤基于热力学性能分析计算与智能运行维护决策,通过冷端优化、滤网更换周期提醒、压气机水洗周期提醒、供热负荷分配优化等功能,合理分配全厂负荷及调节循泵运行方式,实现机组运行自动寻优,确保各机组在最经济的状态下运行,切实降低能源成本,提高生产效益。

从机组冷端系统着手,提高汽轮机组热力性能,是发电企业提高机组热经济性,进行节能降耗的一种较佳途径。他向小编演示了电厂正在运行的冷端优化系统:“真空泵优化运行功能可以指导运行人员进行真空泵运行方式的调节;冷端设备故障诊断功能,可以让运行人员在第一时间分析设备故障原因,改善不合理的运行方式,同时采取有效的运行措施使得机组冷端设备保持最佳运行方式,从而降低机组供电气耗和运行成本。”目前,该系统在数个电厂都稳定运行,每年可节约燃料成本150-200万元,其应用前景非常广阔。

图上数据为模拟演示

他还告诉小编,燃气轮机进气系统配置或运行维护不当,会引起燃气轮机运行效率和出力降低甚至故障,严重影响机组性能和可靠。对于运行人员来说,及时更换进气滤网,合理地安排压气机水洗时间和周期有助于延长机组寿命。“我们通过数据挖掘、机器学习等技术,可以计算压气机进气系统粗滤和精滤的最佳更换时机,实现性能趋势和最佳水洗周期预测和提醒,从而有效提高机组整体效率,大大减少运行人员的操作量。”

“我们还构建了全厂综合热效率AI模型,针对不同机组的供热负荷特性探索出最合理的负荷分配方式,辅助运行人员抽汽调节。”邵磊指出,系统通过供热负荷分配优化有效降低了全厂发电和供热气耗,提升当前工况下全厂整体的综合热效率和经济性,真正实现了让“智慧大脑”操控“供热神经”,帮助电厂进一步提高盈利能力。

设备可靠性维护

AI赋能,精准运维

邵磊向小编详细介绍了一则成功的设备故障诊断案例。

7月29日,电厂“设备智能诊断系统系统”发出了“4#汽机——A凝结水泵振动值超标”的报警信息。系统显示凝泵处于运行状态,运行频率稳定在26Hz,凝泵振动幅值大于9mm/s,持续时间5h51min。经平台诊断,该凝泵在固有频率下引起共振导致振动值超标。

收到报警信息后,电厂迅速行动组织现场专工排查,经检查确认系统诊断正确。通过查阅历史报警数据对比分析,朗坤苏畅诊断专家分析该泵在固有频率26Hz左右振动较大,建议客户在水泵运行时尽量避开此频率,并利用检修时间加强凝泵支撑与精细高速动平衡,解决凝泵共振问题。

“我们这套系统集‘设备故障预警及诊断’、‘可靠性评估’、‘检维修闭环管理’三大功能于一体,借助大数据挖掘技术与预测分析技术、机器学习算法,结合专家经验的机理分析结果、维修知识库,实现了设备故障由事后检修向早期预警及诊断的预防性维护的跨越。”邵磊介绍道。

图上数据为模拟演示

其中,设备故障预警及诊断系统基于人工智能的AI算法与机理规则诊断融合技术,通过对“燃机、汽机、锅炉、电气”四大专业关键设备进行监测和预警,实现设备状态在线评价,为电厂关键设备的状态检修提供科学决策依据。“系统上线以来,我们累计部署了‘AI+机理融合’模型1300+个,建设、训练、优化完成机理模型1200+个,‘AI自主深度学习优化模型’近140个,模型预警准确率不断提高。

“此外,我们还建立了智能评价体系(RCM),评估维修策略中的欠修与过修项目,进一步提高了设备可靠性,保证机组安全稳定运行。”RCM是一种以可靠性为中心的维修管理模式,以AI高斯混合算法为技术驱动,针对高风险故障模式开展故障可探测性分析,给机器配置信号处理分析的“大脑”,利用设备健康度评价模型、能效评价模型、可靠性评价及其相应的评价绩效标准,使机器具备状态辨识与预测能力,实现“对症下药”,自主决策维修内容。

安全生产管理

智能感知,智慧管控

长久以来,燃气电厂一直面临着厂内生产环境复杂、人员生产安全意识水平不齐等问题,加之其燃机的燃料为天然气,机组设备复杂性更高,安全管理压力更大。传统的视频监控、门禁、巡检、周界报警等安防系统,难以实时感知安全风险。

“我们为燃气电厂量身定制的‘安全生产管理平台’,涵盖承包商管理、隐患排查、应急联动等15大安全生产管理核心功能,轻松实现对安全生产过程中的人员、设备和环境的高效管控。”平台依托无线通信、图像识别、智能视频和人员定位等先进技术,构建了现场安全融合管理、视频智能分析、两票融合联动应用及节能环保管理于一体的应用,对人的不安全行为和物的不安全状态进行智能分析和自动预警,做到生产行为可记录、可追溯、可量化,实现消防和应急联动、HSE统一管理,筑牢电厂本质安全“防线”。

当前,电厂已全面实现基于机器视觉的智能感知,通过部署3类24种机器视觉算法对监控视频进行智能分析,对现场作业人员未戴安全帽、未穿工作服等不安全行为进行监视、报警、提醒,对各类设备的指针表计、指示灯、指示位置等进行在线监测、识别及预警,精准实现对燃气电厂生产区域的漏气、漏油、漏水、烟雾、火焰、管道破损、零部件脱落等异常的智能感知和录波推送,极大保障了电厂安全生产。

随着“双碳”战略的不断推进,朗坤智慧将持续以自主创新的信息化、智能化技术,进一步优化管理流程、降低生产成本、提高安全运营、创新合作模式,积极推动燃气发电业务智能化变革,打造“智慧电厂”样板,让燃气电厂更具“智慧”。


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