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大唐南京发电厂钱玉君:进一步完善和优化智慧电厂模块 积极服务电力市场

北极星电力网新闻中心  来源:电力头条APP    2018/5/9 10:52:48  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 智慧电厂 大唐集团 智能发电

北极星火力发电网讯:电厂是人类智慧的产物,但传统的自动化电厂只是人类智慧的执行者,作为大唐集团首个示范电厂工程、首个超低排放电厂,以及首批创新型企业之一,他们立足现有的技术条件和自动化系统,不断完善智慧型电厂建设总体框架,确立了智慧测量、智慧燃烧、智慧安全、智慧排放、智慧解剖、智慧诊断、智慧驾驶等八大方面,全面覆盖电厂生产运营的全过程,大唐南京发电厂技术部副主任钱玉君在中国能源研究会节能减排中心与华北电力大学国家大学科技园联合举办“2018年智慧电厂论坛(第一期)”上发表演讲时表示。北极星电力网全程对会议进行直播,如需了解更多的会议直播,请联系微信号:13693626116

大唐南京发电厂技术部副主任钱玉君主题分享《智慧电厂研究与实践》。

各位领导,各位专家,大家上午好!非常有幸这次有机会就我们大唐南京发电厂智慧电厂的建设情况做一个汇报交流。

首先介绍一下企业的概况。大唐南京发电厂始建于1910年,是中国第一家官办发电厂,现隶属于中国大唐集团公司。2009年启动了“上大压小”的异地搬迁扩建,一期工程现在是两台660兆瓦的超超临界燃煤发电机组,先后于2010年8月、12月投运,被中国大唐集团公司命名为首个火电“示范电厂”荣誉称号。我们厂一直以来非常注重科技创新的工作,我们厂也是我们集团首家创新型试点单位。2017年我们为了全面提升企业的自主创新能力,贯彻落实集团公司“科技引领、管理创新、流程再造”的要求,难点超前谋划智慧电厂的建设工作。2015年下半年接近年底,其实我们已经开始智慧电厂前期的规划工作,大概2016年的年初我们向集团公司提交了项目可研和立项的申请,整体2016年的下半年开始了一些相关的工作,整体的项目开展是从2017年开始。

智慧电厂建设的背景简单说一下,首先是互联网时代“两化”深度融合的趋势。随着经济发展步入新常态,“两化”深度融合,电力需求增长放缓,新能源装机比重不断提高的发展环境,建立智慧型电厂是我国电厂尤其是南京机组发展难题和突破点。第二,国家能源发展转型的需要。国家发改委发布了《关于推进互联网+智慧能源发展的指导意见》,在国家能源转型的大背景下电力电厂也提出了智能发展。第三,企业安全生产的需要。

前面各位专家就智慧电厂的概念做了一些详细的描述,在这里我就不再阐述了,下面我主要从以下五个方面对我们厂具体的一些做法做一些介绍。

一,构建智慧化管理体系总体框架。大唐南京发电厂与南京科远自动化集团股份有限公司还有大唐集团科研院的华东分公司以及东南大学开展产学研合作,逐步完善区域的锅炉CT、锅炉燃料优化调整及三大项目智能掺配,汽轮机机冷端优化、人员定位安全管理系统、远程诊断中心建设、锅炉四管诊断系统、管控中心等为核心的八个技术模块。我们最初立项的时候只有基于锅炉CT技术的燃烧优化这个项目,当时申报了集团以后,集团也是高度重视,要求南电加强电厂的建设工作,后期我们也是根据各个部门、各个专业提出的关于生产及管理方面的要求,对相关的模块不断的完善和优化,最终形成了我们现在目前看到的这八个核心模块。

二,引入基于三维数字化的虚拟电厂不平台。

1,建设三维数字化镜像电厂。我们根据现场的建筑物、设备、主厂房、道路进行了1:1的建模,可以在虚拟环境中对全厂进行快速了解,同时在相应设备上我们也跟SIS系统进行了对接,相应的设备上我们可以查看这个设备运行的基本参数。目前我们三维立体电厂的开放是全场的灵敏和主厂的汽机房等几个主要的建筑。

2,推行三维可视化智能检修。我们也加入了功能仿真和研修两个模块,主要还是对新进厂人员培训的考虑,可以帮助运营人员了解管道的空间布局情况以及介质的走向,检修人员可以通过智能检修模块对设备的内部结构进行了解,同时整个过程我们拆装顺序进行动画的演示,帮助他们在没有进修条件下能够对设备检修有充分的了解,也为今后的实际检修打好基础。在智能检修模块中我们也已经加入了培训考核功能,这个功能可以对受训者实际的掌握情况、拆装顺序、检修工具、检修主要的技术要求进行综合的指导和考评。目前这个系统已经上线。

3,三维数字化档案。可以完整接收和保管三维设计资料。

4,建设智慧化管控平台。我们投运了智能化管控平台,这个平台中我们将智能设备、智能检修、智能运行、智能决策等多个模块进行了统一和融合,不光包括上面八个模块,因为我们前期投建的时候也已经有一些信息系统是投用的,管控中心中我们通过数据接口将以前的系统同步过来,在这个管控平台里统一管理,全面加强了企业安全生产的基础管理工作,提高了安全生产和运行水平。目前我们八个模块除了智能排放这个模块,其他所有的模块都已经上线运行了,智能排放模块根据我们进行的平台改造,进行优化以后再最终上线。

三,打造智慧安全管理系统。

1,引入人员定位系统。前面有很多专家提到,我们厂也引入了人员定位系统,通过人员定位系统和虚拟电厂的结合,在三维立体空间建模基础上,对现场的位置进行划分和定位,将每个位置所对应的安全注意事项和安全定位措施跟运行标准等信息关联起来,现场人员可以智能识别危险区域,避免出现人身伤亡事故。我们在现场加了大概200多个进展,对人员的定位误差可以控制在20—50毫米范围内,最大范围内防止人员跑错间隔和误操作情况的发生。

通过数据的分析,实时识别人员的各种情况,上面我们看到的黄色部分是现场假设的电子围栏,目前我们在智慧电厂人员定位系统中已经和现有的两个系统结合起来了,当现场的检修人员开出工作票的时候,系统会自动的在工作票的工作范围假设电子围栏,这个电子围栏假设是非常灵活的,根据需要去假设,当工作票允许这个人员进行电子围栏区域的时候,绿色的光标就不会改变,当不是这个区域的人员进入电子围栏的时候,这个光标会变成红色,这个系统也会自动的电话通知他本人和安监部,安监安的人员会到进行核实和查看。我们对厂内的生产人员全部派发了人员定位牌,后面也会对外部人员进行安监定位牌。

2,设置虚拟电子围栏。通过人员定位和三维虚拟电厂结合,在系统管控平台设置虚拟电子围栏,实现高温、高压等危险区域及重要设备的监控,现场人员就可以智能识别危险区域,提醒越界人员以及安监人员确认,保障人员或设备的安全,可有效防止人员跑错间隔操作的发生,减少不必要的损失,同时通过虚拟电子围栏,可以对外包工作区域进行管控。大屏幕上显示的上面这张图片,是我们系统中有的历史轨迹的查询功能,可以看到现场这个人员在现场的走动路线,这个路线大概能保存7天,方便我们安监人员对现场具体的人员进行合理的管控,或者当有误操作情况发生的时候也可以有一个历史的追踪。

3,巡检、两票管理智能化。这个是通过现场人员定位系统对现场巡检人员进行管控,同时巡检人员可以通过扫描设备商的二维码及时查看设备的数据,通过开票环节的智能判断,避免两票的冲突,解决两张工作票在空间、时间和安全方面的冲突,消除安全隐患。智能管控系统引导人员工作,避免人为失误,保证安全。

4,与视频、门禁联动。现在我们现场也已经把现场已经有的视频监控系统和门禁系统进行了联动,可以对违规人员和违规操作人员视频画面进行抓拍取证和视频录像,同时这个系统也根据人员是否具备进入特定区域的权限,实现门禁系统自动识别和放行工作。

四,实现智能节能减排。

1,冷端优化运行管理。我们在两台机组和4台凝汽器中加装了智能机器人,实时的检测和智能运行,根据实际的需要,当凝汽器有污损的时候及时进行清洗,整个清洗过程是在线自动清洗的,一般清洗一个周期大概需要7天的时间,使凝汽器始终保持较高的清洁度,减少工作人员操作维护的工作量。现在我们现场运行下来以后,凝汽器使用情况还是比较好的,故障率比较低、清洁效果比较好,以前我们厂是教学信息系统,现在基本上教学信息系统已经退出运行了,基本上不用了。

2,锅炉CT测量。这也是之前我们最初立项智慧电厂各个模块中的一个核心,就是我们燃煤电厂的一个核心,锅炉CT测量技术。我们在锅炉炉膛的燃煤上方增加了一层激光扫描传感器,通过测量锅炉横切面的温度场、一氧化碳氧量的分布情况,经过计算机的还原算法获得参数分布图,解决炉膛测量的技术难题。以前对这个炉膛燃烧情况是没有办法直接测量的,现在我们通过这个技术已经可以实现炉膛横切面上温度场的测量,这个画面是实时显示的,工作人员也可以炉膛的燃烧情况,可以根据实际情况进行及时的调整。

3,燃烧优化运行管理。锅炉CT的基础上我们跟东南大学合作,东南大学根据我们厂主要的负荷、主要的煤种以及我们锅炉的设计参数进行CFD的数学模拟、数学建模,形成一个标准的数据库,模拟出炉膛各个横切面、纵切面的温度场、速度场,这个数据是模拟出来的,用锅炉CT技术实际测量的数值对模型进行一个修正,主要是对温度场进行修正。后期我们也是请我们集团的华东所在现场做了大概100多个热力试验,通过热力试验的数据再次对模型进行修正,最终现在已经形成了一个适合我们厂、针对我们厂的数学模型。这个模型中我们已经加入了专家指导系统,系统在不同的煤种和不同的负荷下会给出最优的一二次配比的推荐值,可以很大程度上解决以往我们对锅炉人员操作上的依赖。同时构建燃料管理全流程优化个决策智能管控平台。

智能排放管理目前没有上线,主要是包含了废气、废水和固废的三个模块,主要是通过脱硫、脱销、除尘系统运行和经济运行调度和检修,固废经济运行等几个措施,最终实现高效型超低排放。

五,开启设备管理智能化通道。

1,我们主要是引入了转机故障诊断功能。对主辅机上加入了TDM传感器,进行大数据分析,应用现在的人工智能技术实施故障的及时预警和精确定位,我们内部也已经建立了专家制导系统,当监控过程中有预警警报的时候,系统可以及时给出一个是否停机、是否需要检修、如何检修包括解决工艺的提示。最终我们还将把这些数据还会远传到我们的科研院,科研院有相关的专家,经过诊断可以给出诊断数据,指导现场进行实际的检修。

2,我们也加入了锅炉四管诊断系统。这也是针对我们燃煤电厂的一个特性,在我们以往燃煤电厂最主要的工作其实就是防磨防爆,以往主要是依赖检修人员的记录台账包括一些老师傅检修过程的检修经验,对于设备缺陷的定位总结是有问题的,我们开发了锅炉四管诊断的模块,我们前期对锅炉每根管等等进行一了1:1的建模,所有的模型都是根据现场实际情况不值得,通过调取每根管的设备属性可以看到每根管设计的规格、参数,包括他的检修工艺、焊接方法是否需要热处理、焊接材料等等,最大程度保证现场检修的方便。同时我们前期也已经把相关的国家的、行业的、集团的标准已经录入到系统中了,每次检查数据在后台录入以后系统会智能的进行判断,通过计算分析当前管道的磨损速率,包括是否满足这次检修或者下一次检修的需要,系统发出预警点,提醒检修人员及时进行更新。同时系统还与SIS系统对接,及时的把SIS的低温测量记录下来,系统会及时记录SIS的参数,根据我们提前输入的限值,检修前可以提出一个检修的建议包括预警,下次检修时是否对某一部位进行重点的防护包括重点的检查,可以给出一个有效的提示,提高了防磨防爆管理的水平和设备运行的准确性检查了爆管事故的发生。

3,设备消缺管理。我们是依托智慧电厂管理平台,构建了双评价系统,始终坚持“点检员是设备主任”这一设备管理概念,不断的提升点检员是设备主人翁的意识,真正使点检员成为设备的保健医生。

最后说一下智慧电厂实施过程中的效果。

1,目前以凝汽器清洗机器人为核心的冷端优化系统,可以提高真空对0.8千帕,节约煤耗1克/千瓦时。

2,管理水平的显著提升。实现发电厂安全可靠管理、经济环保运行,根据AGC的指令,自动运行在最佳的工况,实现节能减号,现场巡检包括操作人员能够精确的感知周围环境,并且在系统的引导下进行设备巡检和操作,最大限度的实现安全生产,同时通过故障诊断中心对设备在线诊断、故障预警和事故预报功能,及时对设备进行必要的检修,实现的主辅机的在线检测、远程诊断、事故预警等。系统故障维护时间从原来的36—64小时降低到8小时以内。

3,行业影响不断增强。配合大数据分析和人工智能技术的投运,目前我们已经申请专利有10项,软件著作权3项,同时一些相关的成果对象明确、效果明显,在我们集团系统及行业内也得到一定的推广,有力的提升了企业的形象,目前2017年底我们燃烧优化这个子项目已经获得了江苏省科技进步一等奖。

4,环保效益逐渐增加。锅炉CT系统使得炉膛温度参数平衡,有利于提高机组利用率,减少非停次数。基于原煤仓模型集锅炉CT的配煤参照系统,可以提高锅炉对煤种的适应性,提高机组的经济性,减少有害气体排放,其中氮氧化物的平均排放量可以降低10%。

以上就是我们厂在智慧电厂建设中的一些尝试,我们也清醒认识到我们智慧电厂各个模块功能还属于智慧电厂的初级阶段,还有很多地方需要改善。感谢参加这次智慧电厂论坛,通过这次学习和交流我们回去以后也会对智慧电厂的相关模块进行不断的优化和完善,使智慧电厂能够为电力市场服务。谢谢大家!

(发言为电力头条App根据速记整理,未经本人审核)

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