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钰湖电力田磊:寻找发电行业巡检机器人的技术路线

北极星电力网新闻中心  来源:电力头条APP    2018/5/9 14:20:32  我要投稿  

北极星火力发电网讯:近年来,集自主巡检、智能监控、数据智能采集分析、状态报警等功能于一体的智能巡检机器人在电力行业得到了广泛的应用。那么,随着智慧电厂建设的深入,电厂运检模式也随之发生了变化。深圳钰湖电力有限公司生产经营部主任田磊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)”上发表了重要讲话。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

深圳钰湖电力有限公司生产经营部主任田磊主题演讲《基于机器人数据采集前端技术的发电厂智慧运检系统》

首先向各位业界前辈、电力同仁们报一声下午好!我是田磊,来自深圳钰湖电力有限公司。最近一段时间同志们对电力巡检机器人讨论比较多,这里面有肯定的,也有否认的,本人作为深圳钰湖一期巡检机器人的亲历者和负责人,也有这个义务在此把我们所取得的经验向各位进行交流汇报。

现在先简单介绍一下深圳钰湖巡检机器人系统开展情况,实际上这个项目是一个实验项目,因为我们有一个二期项目,二期项目以机器人巡检为核心的少人值守的系统,在此之前没有太多可见借鉴的成熟经验,计算系统之前在电网变电站系统有广泛成熟的应用,但是那套机器人系统主要功能是视频识别和红外测温两大功能,相比于发电厂多介质生产环境比较繁杂的场景来说还是远远不够的,为了确保我们这个项目的成功,我们提前在一期开展了这样一个实验项目,这个实验项目主要巡检范围,包括了锅炉的灵敏区、组建区、供热区包括制水车间。功能有视频识别、红外测温、跑冒滴漏检测,还有后台的专家分析系统,介质基本上是涵盖了燃气电厂所涉及到的各类介质,除了可燃气体以外的各类介质。

做一个简单的总结,我们这个实验项目还是非常有必要的,我们已经掌握了各个方案的优缺点,甚至是哪些注意事项,我们在将来要有更好的优化方案,现在想想我们还是非常庆幸的,我们通过二期项目直接大规模上的话,势必造成失败。

接下来我向大家重点汇报今天的主题“基于机器人数据采集前端技术的发电厂智慧运检系统”。我今天重点还是基于机器人数据采集前端。也是结合我们经验规划针对于F级机器人巡检系统

先介绍一下我们应用机器人的背景。

第一,发电行业的现状。大概三个特点,1,高强度多重复。拿燃气联合循环电厂为主,我们一般按照三班制,生产车间高温的,劳动强度非常大,势必造成部分巡检人员巡检质量低、错检/漏检的情况发生。2,我们该是有很多危险原的,比如高温高压的蒸汽、压缩空气、有害气体、腐蚀性液体等等,电力行业可以说是一个高危行业。3,发电行业还是存在很多影响人身健康这样的因素。

第二,随着科技的发展,机器人技术发展到今天已经完全可以替代人胜任巡检的任务。

第三,机器人系统也是属于国家跟地方政府倡导的战略新兴产业和未来产业,也是发电行业一个发展的趋势,各级政府针对机器人项目都有相应的扶持。

第四,也是咱们公司安全升级、管理升级、传统电厂到现代管理电厂这样一个升级的需要。

这是我们基于法定行业的一个背景。基于这个情况,因为机器人在每一个领域的需求都是不一样的,我们觉得在发电行业他的需求应该是什么样的,我觉得他要替代人或者帮助人完成以下六方面的工作:

1,帮助人执行高温高压介质包括有害气体等这些危险因素的巡检工作。

2,也是帮助人,执行一些高噪音环境包括机组粉尘等影响人身健康的工作。

3,从降低人员劳动强度考虑,把巡检时间长、重复工作这样的工作完全可以交给机器人来做。

4,在突发事件,比如有火情的情况下,我们这时候可以派机器人进行应急的处置工作。

5,机器人系统相比还是存在一些优势的,比如说可以第一时间发现液体,包括可燃气体的泄漏。

6,在很多地方一线工人还是非常紧张的,我们想机器人能够缓解这样一个状态。

以上六点是我们针对于发电机器人的一个应用,我们的目的不是说让机器人替代人去把人的工作全部都做了,实际上不是这样的,我们的目的就是要帮助人去解决一些危险的包括一些劳动强度大这样的工作。总的来说,定位就是要提高职工的幸福指数。

根据以上我们制定的了这样一个系统,机器人数据采集前端系统,定位四个方面:缓解用工紧张、降低劳动强度、缓解职业健康、提升本质安全。主要具备五大功能:1,自动无轨导航,我们调试期,把提前要做的工作规划好、调试好后面机器人就自主的开展工作了。2,具备自动检测功能,检测内容包括视频识别、红外测温、液体酸碱的、高温蒸汽、可燃气体泄漏的状态等。3,人工智能,包括安全行为分析及监视。4,数据分析,这也是我们的一个核心,实际上机器人最终我们能否把它用好还是全靠后面数据分析。5,应急处理,在危险场合或者说紧急任务时候可以把机器人派出去,帮我们执行一些危险的操作。

这套系统推广及实用性主要四个方面,1,克服了人类主观因素导致的巡检质量低的缺点。2,相比常规巡检,手段更加丰富、技术更加先进。3,在危险区域,用机器人巡检是非常明确。4系统数据库,提供指导和帮助。

下面我把具体方案一个介绍,这是我们方案的主设备,这是一台激光导航的轮式机器人,是由云台、拾音器、红外热成像仪、可见光摄像头、激光雷达、状态灯、防撞开关等。原来机器人配备拾音器相当于远方对角的功能,我们现场也利用上了,我们在后面声音分析就是通过拾音器把现场声音识别出来,判断设备的状况。

挂轨机器人,根据应用场合不同选取不同的机器人,仪表都是差不多的。

这是一个系统结构,左下角是机器人本体,身上搭载了智能的传感,包括红外成像仪,还有一些高清摄像仪,采集到的数据以无线的形式传输到左上角,右上角就是智慧运检系统,不止机器人的数据,还有其他的数据,把所有的数据进行综合的分析,机器人在这里扮演的角色,比如说一些点检的数据,是主要起这样一个角色。

这是视频识别的功能展示。视频识别就是机器人搭载高清摄像机,可以实现比如说状态指示灯还有一些导闸包括阀门的机械位置,指针式仪表,基本上人能看得懂的机器人都可以自动识别了,根据你这个数据的显示状态会正常的形成报表和趋势,甚至是保健。

第二大块,红外测温,目前我们主要是用它测量保温管道的超温还有变压器电器设备接头的温度测量,主要是这两方面的应用。刚才提到的视频识别还有红外测温都是非常成熟的技术了,在变电站都有非常广泛的应用。

后面是我们针对发电行业特点联合开发的这样一些功能,第一个功能,激光测真及拾音,我们在机器人身上搭载了激光测振仪,有什么优点呢,第一个非接触测量,大家知道转接设备是一个卫星点的,这样通过机器人激光测振来说就不用把设备接触到转送设备商开始测量了,我们可以通过激光以无线非接触的方式完成了这些测量。再一个,高的抗干扰技术,我们都知道振动传感器受电池高压还是比较严重的,因为激光属性受干扰的因素还是非常小的。整体造价低,因为之前跟很多人探讨的时候,大家都提到激光测振仪觉得没有太大用,他们想比如说在水泵上装无线的测振探头,我们当时也算了一下,实际上总体成本还是非常高的,我们是把激光机器人搭载激光测振仪实际上就是完成了以上所有的工作,没必要在现场增加那么多设备了,一是增加设备投资,再一个后期的维护量也非常大。

这是现场通过激光测振仪采集的水泵内部的声音这样的情况,这样我们就可以把现场设备声音情况播放出来了,没有必要跑到下面测量来,也是提高了工作效率。

第四,液体泄漏检测。我们根据不同的介质采用通过泄漏电缆、红外测温等技术综合分析,自动判断液体的状态,我们大概用了三种方式,1,图像对比,比如说这里有滴水,有滴水和没有滴水的状态,我们前后进行对比判断。2,变色涂料,这种变色涂料来在遇液体的时候颜色未发生变化,但是我们这边都有相应的管理,不符合现场规定的,虽然说技术实现上比较方便,但是还是不符合现场的规定。3,用液体传感器,他是在管道上铺设这样一条,泄漏检测的电缆,泄漏检测的电缆是直接嵌入到机器人系统,通过机器人系统以无线的方式传输到后台的,这个方案最大的优点就可以实现实时的测量,不像其他的方案需要机器人巡检的时候才能发现,这种方案就可以实现实时测量了,只要管道上有微小的泄漏就可以第一时间报警,通过检测人员处理。但是缺点就是需要增加额外的设备,需要有额外的投资,这也是他的一个缺点。还有一个缺点就是,目前的造价还是比较贵的,所以说我们也希望将来咱们高校能够针对这个技术开展一些研究,能够把这个成本降下来,我觉得是一个非常有用的功能。

第五,蒸汽包括压缩空气的写所检测分析,我们也是用到了几种方案,包括有温度差的这样的,比如说高温蒸汽的泄漏,我们完全可以通过红外的分析技术来直接就可以判断了,这个功能是非常好实现的。而压缩空气这样一个检测方案,刚才也简单提到了,我们通过声压计提取后台的声音,在后台进行频谱的分析,判断这个声音到底属于异常声音还是正常声音,这种分析还是很重要的,完全把一个阀门压缩空气的软管脱落以后这个声音是掩盖过去的,用人来听实际上也是有难度的,因是我们机器人因为有频谱分析技术,可以把其他的正常声音都过滤掉,分析这种声音,这也是切实可行的有效方案。第三块,机器人身上只要搭载这种可燃气体探头或者各类探头,很清晰的实现气体的泄漏检测了。

第六,智慧运检系统,主要实现两个功能,1,机器人本体控制,包括任务管理,实施方案的呈现。2,统计分析,就是专家系统开发。

第七,一个手机的APP功能,这是非常通用的功能,没有太多的技术难度。

第八,特殊功能。我们二期规划的时候还有一套应急机器人,应急机器人都有什么功能,首先他是手动遥控的,再一个有爬楼,带有机械臂等实现简单的操作,搭载了灭火器,具备扑灭初期火灾的能力。视频探视,这个区域到底是什么情况,可以通过应急机器人来检查。有毒有害气体检测。环境温度检测。这个机器人就是在危险场景下替代人工进行探视及危险处置,保证人身安全的一套应急的机器人。

第九,安全巡更功能。我们这个机器人通过人员身份的识别,包括异常行为的分析实现全线管理,包括不正确佩戴安全帽、安全带的功能。

特殊的功能:

1,不停车巡检技术。刚才也说到了,在于一期过程中积累了一些经验,我们觉得开展不停车巡检技术还是非常有必要的,原来一期的巡检机器人我们感觉巡检时间还是偏慢,还是不能完全满足咱们发电厂这样一个巡检的需求,除非通过增加机器人的数量弥补这个缺点,这样不是最优的方案了,后面我们还是力争能够实现不停车的巡检技术,把这个巡检的时间尽量缩短。目前我们已经有相应的解决方案了,在后续的项目里会开展实际的实施。

2,三维激光无轨化导航。发电厂生产环境还是比较复杂的,原来的二维导航还是出现过场景变化过大导致偏航的问题,所以后面我们觉得开展三维导航研究还是非常有必要的,降低它的偏航率,保证巡检的稳定性。

这是我们针对F级机组规划的完整的机器人巡检方案,包括我们可燃集体调压站是用什么样的巡检方案,我们都做了总体的规划。

举几个实际的例子,比如说锅炉上采用挂轨机器人,挂轨机器人的适用范围也是比较多的,比如说主变区,刚才提到的锅炉,包括变电站,都可以用这种挂轨机器人来解决。而在比如说主厂房,包括其他的生产车间,我们就可以用这种轮式机器人,这种轮式机器人,他的负载能力更强一些,可以搭载更多的智能仪表。

我们拿油系统巡检为例,比如说我们依靠科燃物体,包括高温燃烧点的管控来杜绝系统的爆燃事故的发生,我们主要就是巡检两块,一块就是有没有可燃的气体,再一块是有没有高温的引火电,具体的巡检内容包括设备的发热状态,包括各个表剂的状态,还有现场跑冒滴漏,有没有漏油,有没有漏油气的问题,还有现场表剂的识别,现场有没有异物遗留,等等,通过以上巡检对现场火灾进行管控。

后期工作的开展,我们还是希望后面能够与高校包括专业的研究院合作,针对咱们行业的痛点,加上高效的解决方案。

总体做个评价,目前机器人巡检系统技术上是可行的,主要的问题事如何去用好这个机器人系统,在什么地方用,这个是目前我们发电行业急需解决的,本人也希望通过与各位专家的探讨,能够明晰一条,符合咱们发电行业巡检机器人的技术路线。

我的汇报完毕,感谢各位的聆听。

(发言为电力头条APP根据速记整理,未经本人审核)

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