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行業(yè)信息

從建設(shè)方式入手,全面解讀智慧電廠

發(fā)布時間 :

2019-09-23

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隨著信息化、控制化、智能化的深入發(fā)展,智能+大數(shù)據(jù)的模式逐漸形成了智慧,將再一次掀起信息革命。發(fā)電廠是電力生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),智慧電廠的建設(shè)勢在必行。技術(shù)是輔助手段,集成優(yōu)化是目的。通過機器互聯(lián)、軟件及大數(shù)據(jù)分析,提升生產(chǎn)高效性與穩(wěn)定性,創(chuàng)造數(shù)字工業(yè)的未來,由智能電廠向智慧電廠轉(zhuǎn)變。在當(dāng)今時下,建設(shè)智慧電廠是一個大趨勢。對智慧電廠進行了介紹,并結(jié)合首鋼京唐公司2×300MW自備電站提出智慧電廠建設(shè)的主要方向以及關(guān)鍵因素。


引言

首鋼京唐公司2×300 MW自備電站發(fā)電機組的信息化建設(shè)經(jīng)歷了分散控制階段和網(wǎng)絡(luò)化階段,目前依然存在許多“電廠孤島”,大量分散的控制系統(tǒng)、現(xiàn)場設(shè)備、元器件等局部系統(tǒng)的信息,無法統(tǒng)一納入電廠整體的大數(shù)據(jù)穩(wěn)定性分析當(dāng)中。這些方面的因素嚴(yán)重制約了電廠的高效發(fā)展,對于它的過程監(jiān)控、現(xiàn)代化管理、高效執(zhí)行等十分不利,使得在市場競爭中處于不利地位。為了實現(xiàn)精細管理和高效管理,必須向著智慧化、集優(yōu)化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

1 智慧電廠的定義


智慧電廠是以物理電廠、數(shù)字化電廠為基礎(chǔ),以發(fā)電過程的數(shù)字化、自動化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ),以管控一體化、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、AR虛擬現(xiàn)實為平臺,集成智能傳感與執(zhí)行、智能控制與優(yōu)化、智能管理與決策等技術(shù),形成一種具備自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、自趨優(yōu)、自恢復(fù)的智能發(fā)電運行控制管理模式,實現(xiàn)更加安全、高效、清潔、低碳、靈活的生產(chǎn)目標(biāo)。達到智能感知、信息融合、智能算法、智能決策、管控一體化、全生命周期管理。采用系統(tǒng)性的理論和內(nèi)部資源配置優(yōu)化理念,重新對所有內(nèi)部資源再認(rèn)識、再整合,使得電廠運行更加可靠,技術(shù)更加先進,系統(tǒng)更加合理,管理更加柔性,發(fā)展更加持續(xù),經(jīng)濟效益和社會效益更加提高。


2 智慧電廠的內(nèi)容


智慧電廠的建設(shè)包含基礎(chǔ)設(shè)備、實時控制、系統(tǒng)優(yōu)化、生產(chǎn)管理和電廠決策等。智慧化電廠在數(shù)字化電廠結(jié)構(gòu)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進行了不同程度的豐富和發(fā)展。在實時控制層面,包括汽機、鍋爐、電氣、輔機等的DCS一體化控制系統(tǒng),保證火電廠的平穩(wěn)安全運行。智能化電廠在此基礎(chǔ)上,通過使用預(yù)測控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及遺傳算法等各種智能控制和算法,實現(xiàn)機組的優(yōu)化控制,從而使機組更加高效和安全,達到節(jié)能降耗的目的。在系統(tǒng)優(yōu)化層面,數(shù)字化電廠與智能化電廠均具有廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS),對廠級生產(chǎn)過程進行監(jiān)控,分析和優(yōu)化控制系統(tǒng)和機組性能,并對下層的實時控制層進行指導(dǎo)。智能化電廠在此基礎(chǔ)上,還加入智能化煤場、數(shù)字化視頻監(jiān)控等。在生產(chǎn)管理層,數(shù)字化電廠與智能化電廠都以電廠資產(chǎn)管理為主線對電廠的機組性能指標(biāo)進行優(yōu)化,實現(xiàn)電廠的經(jīng)濟、高效和安全地運行。此層根據(jù)從上層的電廠決策層取得的經(jīng)營指標(biāo)制定生產(chǎn)計劃,并為下層的系統(tǒng)優(yōu)化層提供指導(dǎo)。智能化電廠在此基礎(chǔ)上,可結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建移動信息管理平臺,使火電廠的經(jīng)營管理者可以隨時隨地獲取電廠的相關(guān)信息,提高全廠的現(xiàn)代化管理水平。


3 智慧電廠建設(shè)的幾個切入點


智慧型電廠,主要是對現(xiàn)有SIS系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)的深度利用和升級優(yōu)化,建立歷史數(shù)據(jù)庫,增加大數(shù)據(jù)分析,達到自主分析,機組海量數(shù)據(jù)將極大地推動人工智能技術(shù)在智慧電廠中的落地應(yīng)用。結(jié)合首鋼京唐公司自備電站2×300 MW機組實際情況,立足現(xiàn)場,需求導(dǎo)向,整合資源,先點后面,我們需要用簡單、省力、準(zhǔn)確的方法解決現(xiàn)場問題,實現(xiàn)無紙化辦公,釋放勞動力,減少人為干預(yù),可從以下五個方面進行智慧化建設(shè)。

3.1 智能監(jiān)盤

智能監(jiān)盤系統(tǒng)基于廠級監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)平臺,在深入挖掘和分析SIS的海量歷史運行數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,建立各類參數(shù)的預(yù)測模型和評價模型,從設(shè)備安全性、系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟性、自動化水平、運行狀態(tài)五個維度對機組健康度進行實時量化評價,提前預(yù)警故障征兆,輔助并減輕運行人員繁重的監(jiān)盤工作。采用機組健康度分值顯示,畫面單一,監(jiān)控簡便。總-分系統(tǒng)健康值得分法,達到智能監(jiān)盤的目的,例如,在各個分系統(tǒng)均100分的健康情況下,機組的總體健康值100分,當(dāng)某個分系統(tǒng)的健康值為95分時,則該系統(tǒng)的部分參數(shù)在控制線外,可點擊進入該系統(tǒng),顯示異常參數(shù)。在健康值均100分的情況下,無需頻繁翻閱畫面,檢查參數(shù)。

3.2 智能運行

3.2.1 智能燃燒

通過自動調(diào)整風(fēng)量、風(fēng)速、氧量、風(fēng)煤比等參數(shù),實現(xiàn)智能燃燒。可減輕受熱面金屬高溫腐蝕、減少鍋爐結(jié)焦;提高負(fù)荷響應(yīng)速度;降低穩(wěn)燃負(fù)荷、飛灰含炭量;降低排煙溫度;煙氣量減少的同時也降低了引風(fēng)機出力,廠用電率可得到降低;提高鍋爐效率,降低污染物排放。

3.2.2 智能噴氨(脫硝系統(tǒng))

采用NOx/O2濃度分布式巡測和混合采樣測量、氨氮摩爾比分區(qū)在線調(diào)平以及多維度決策的噴氨總量控制等技術(shù),通過“總量控制閥+分區(qū)調(diào)平閥+支管調(diào)節(jié)閥”三級閥門的串聯(lián)控制和調(diào)節(jié),使SCR性能適應(yīng)NOx超低排放的要求。

3.2.3 凝汽器清洗機器人和冷端優(yōu)化

通過在凝汽器水側(cè)加裝在線清洗機器人,兩種運行模式:

一、可以實時在線清潔冷凝管管壁,使之時刻清潔,提高換熱效果,進而提高真空降低汽耗,對夏季尤為重要;

二、可以通過在線監(jiān)測凝汽器清潔系數(shù),在判斷其低于某限值后自動觸發(fā)清洗系統(tǒng)。

3.3 智能設(shè)備

3.3.1 設(shè)備大數(shù)據(jù)臺賬

設(shè)備基礎(chǔ)臺賬、設(shè)備日常維護記錄、事故事件記錄、專項檢修記錄、設(shè)備異動記錄、特種設(shè)備記錄、技術(shù)監(jiān)督記錄、潤滑油脂記錄等,均系統(tǒng)錄入,具有可追溯性,可查詢,實現(xiàn)無紙化辦公。

3.3.2 精益檢修管理

固化檢修業(yè)務(wù)流程,實現(xiàn)管理復(fù)制,避免重復(fù)的事情重復(fù)做。按照A、B、C各級年修,根據(jù)年度機組檢修計劃,實現(xiàn)“一鍵啟動”檢修項目,機組檢修項目啟動,根據(jù)套用的模板,自動推送標(biāo)項清單,同時關(guān)聯(lián)對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程和文檔。精益檢修管理,在線洞悉機組檢修工程范圍、進度、質(zhì)量、成本等要素變化。(可減少必要的檢修的會議。

3.3.3 預(yù)知性維護

分專業(yè)統(tǒng)計預(yù)防性維護指標(biāo),包括執(zhí)行率、及時率、合格率等,并進行追溯挖掘。從被動維護,到預(yù)防維護,再到預(yù)測性維護。通過連續(xù)的測量和分析,預(yù)測性維護能夠預(yù)測諸如機器零件剩余使用壽命等相關(guān)指標(biāo)。關(guān)鍵的運行參數(shù)數(shù)據(jù)可以輔助決策,判斷機器的運行狀態(tài)、優(yōu)化機器的維護時機,從而做到設(shè)備的可控、在控。做到檢修前心里有數(shù),檢修時得心應(yīng)手,檢修后高枕無憂。

3.4 智能巡檢

3.4.1 智能機器人、設(shè)備二維碼應(yīng)用

在一些固定的區(qū)域,設(shè)置巡檢機器人,減少人員巡檢。使用機器人+視頻圖像結(jié)構(gòu)化技術(shù),實現(xiàn)關(guān)鍵區(qū)域巡檢和故障預(yù)警,關(guān)鍵區(qū)域如:輸煤皮帶、制粉、變壓器、GIS、汽機。

運用智能點檢儀,編制設(shè)備二維碼,實現(xiàn)智能巡檢,借助手機APP,對設(shè)備進行二維碼的掃碼,逐條進行設(shè)備巡檢項目的檢查,并進行數(shù)據(jù)的記錄和上傳。發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常時,可直接通過手機APP進行缺陷登記,同時可上傳聲音、視頻、圖片等。智能識別、快速執(zhí)行巡點檢任務(wù),集數(shù)據(jù)采集、分析于一身。

3.4.2 智能眼鏡(AR)應(yīng)用

采用可穿戴智能眼鏡(AR),通過接口和無線通信服務(wù),與ERP系統(tǒng)無縫對接。實現(xiàn)無紙化辦公,安全高效。建立完整的標(biāo)準(zhǔn)操作票庫,操作票實現(xiàn)全程標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、移動化、可視化、實時化、智能化操作。通過二維掃碼與機械鎖結(jié)合,確保操作過程安全無誤,并且現(xiàn)場操作結(jié)果實時回傳ERP系統(tǒng)。

3.5 智能安全

智能安全管理主要是從技術(shù)手段上實現(xiàn)外來人員管控、智能安全防護、風(fēng)險預(yù)控、關(guān)口前移,可作為實現(xiàn)本質(zhì)化安全的輔助功能。

3.5.1 智能安全識別與分析

(1) 智能門禁做到入場身份識別(人臉識別、指紋識別或語音識別、無線定位)可視化視頻、身份識別、智能鎖控、3D模型。通過人臉識別,對進入廠區(qū)人員身份比對,實名上崗實現(xiàn)認(rèn)證合一驗證;

(2) 對進入廠區(qū)的人員行為進行智能識別,對未戴安全帽、高空作業(yè)未系安全帶、危險區(qū)域動火等進行識別后警告;

(3) 對重點區(qū)域進行人員行為的監(jiān)視、跟蹤、警告。

以上三項安全管理技術(shù)在各領(lǐng)域應(yīng)用較多,技術(shù)相對成熟。

3.5.2 工作票電子化、移動化

智能兩票:利用物聯(lián)網(wǎng)平臺,將兩票系統(tǒng)與操作過程安全管控實現(xiàn)真正閉環(huán)。工作人員(戴安全帽或其他標(biāo)簽)開票(移動端完成)-行走途中(安全路線指引,危險源提醒)-到達工作區(qū)域(人臉識別、穿戴識別)-門禁自動打開(防止走錯間隔)-到達工作地點做防護措施(啟動視頻錄像、自動識別措施是否完善)-開始工作(精確定位保證不走錯間隔,掃碼開柜門,操作過程智能監(jiān)控)-完成工作(結(jié)票,上傳記錄和自動分析結(jié)果)。

檢修作業(yè)票、動火票、臨時用水用電票、高空作業(yè)票、有限空間票等可在線辦理,減少人員跑辦手續(xù),線上審批,實現(xiàn)無紙化辦公。

3.5.3 相關(guān)方安全管理

從資格預(yù)審、簽訂安全協(xié)議、特殊工種登記、入場證辦理、安全教育、安全技術(shù)交底、現(xiàn)場安全監(jiān)督等方面實現(xiàn)在線走流程,同時結(jié)合安全管理前三項內(nèi)容,實現(xiàn)對外包商安全管理無死角。


4 智慧電廠建設(shè)的關(guān)鍵因素


4.1 推進業(yè)務(wù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化

推進業(yè)務(wù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化,是“智慧電廠”建設(shè)的前提。近年來,首鋼京唐公司自備電站在生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化上開展了大量探索,也取得了良好成效。要求各部門進一步增強標(biāo)準(zhǔn)化意識,開展標(biāo)準(zhǔn)化梳理,把標(biāo)準(zhǔn)化工作與“智慧電廠”建設(shè)結(jié)合起來,形成“智慧電廠”建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)體系,為數(shù)據(jù)集成和平臺建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

4.2 推進數(shù)據(jù)集成和信息化

推進數(shù)據(jù)集成和信息化是“智慧電廠”建設(shè)的基礎(chǔ)。在生產(chǎn)管理工作中進一步擴大數(shù)字化集成范圍,運用數(shù)字編碼、自動監(jiān)測、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),在安全管理、設(shè)備運行、環(huán)境監(jiān)測、經(jīng)營管理等各個環(huán)節(jié),有計劃地實施數(shù)字化改造,注重信息化系統(tǒng)的集成和融合,進一步發(fā)揮各個信息系統(tǒng)的整體合力。

4.3 推進管控集中和智能化

推進管控集中和智能化是“智慧電廠”建設(shè)的關(guān)鍵。在生產(chǎn)領(lǐng)域,積極應(yīng)用智能設(shè)備設(shè)施、智能巡檢系統(tǒng)、移動應(yīng)用設(shè)備等,不斷完善智能異常分析、智能運行優(yōu)化等功能,大力推動設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)警、信息監(jiān)控與管理一體化等技術(shù)研究。在管理領(lǐng)域,要充分運用經(jīng)營報表指標(biāo)平臺、管理標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)等,提升經(jīng)營、管理的智能化管控水平,利用好微信APP等各類便攜式智能終端,研究開發(fā)各類型業(yè)務(wù)的智能化應(yīng)用,深化集中管控、大數(shù)據(jù)分析、遠程智能辦公等工作,提升管理效能和水平。

4.4 推進整體協(xié)同和智慧化

推進整體協(xié)同和智慧化是“智慧電廠”建設(shè)的目標(biāo)。通過信息化的手段推動多業(yè)務(wù)集成,實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)運營全生命周期的協(xié)同管理和生產(chǎn)營銷全經(jīng)營過程的協(xié)同管理,建立起與之相適應(yīng)的智慧化的技術(shù)與管理模式。智慧電廠的建設(shè),不僅僅是標(biāo)準(zhǔn)化、信息化建設(shè),而是依托信息化的深層次的管理意識和機制的變革,通過信息化、智能化的推進,使機制流程更加優(yōu)化、工作效率更加提升。

5 結(jié)論

隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,智慧電廠已經(jīng)越來越受到企業(yè)的重視,其發(fā)展也是一種必然的結(jié)果,它的預(yù)期效果也是顯著的。作為電力主要來源的火電廠,智慧電廠的建設(shè)必將進一步深入。今后發(fā)電企業(yè)必將向著智慧電廠的方向發(fā)展。“智慧電廠”的建設(shè)未來可期。

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