三维数字化在燃煤电厂全寿命周期管理中的应用案例分享

我们在基建期花费了大量的人力、物力、财力，建设了电厂的三维数字化平台。除了在基建期进行电缆铺设、节省材料，及时发现管道及设备的碰撞，从而避免窝工返工；在生产期进行现场培训的辅助之外，还有其他的什么作用呢？在其他方面还有没有可以挖掘的潜力？在设备全寿命周期管理中又有什么贡献？河北涿州京源热电 白玉莲的报告将给出答案。

2019年8月22日，由中国能源研究会节能减排中心联合华北电力大学国家大学科技园共同举办的“2019年智慧电厂论坛（第二期）”在北京召开。主旨报告环节，河北涿州京源热电生产技术部科技节能专业工程师 白玉莲作了题为“三维数字化在燃煤电厂全寿命周期管理中的应用案例分享”的报告。北极星电力网对本次会议进行全程直播。直播会议合作，请联系手机/微信：13693626116。

河北涿州京源热电生产技术部科技节能专业工程师 白玉莲

各位嘉宾老师，各位电厂同仁，大家上午好！非常荣幸能在我的母校与大家共同探讨智慧电厂的建设问题。

我从2011年在华电电气工程毕业之后就一直在电厂从事相关工作，目前负责公司的科技节能可靠性计量管理工作。在我认为，智慧电厂应该是首先能把人从繁琐的重复性劳动中解放出来，并达到精细化管理，实现高效的协调控制，并对运行调整及公司的决策进行正确的指导。所以我在这里跟大家分享《三位数字化在燃煤电厂设备全寿命周期管理中的应用研究》。

对于三维技术大家并不陌生，我们在基建期花费了大量的人力、物力、财力，建设了电厂的三维数字化平台。除了在基建期进行电缆铺设、节省材料，进行三维图纸绘检，发现管道及设备的碰撞，从而避免窝工返工；在生产期进行现场培训的辅助之外，还有其他的什么作用呢？在其他方面还有没有可以挖掘的潜力？包括在设备全寿命周期管理中又有什么贡献？在下面的介绍中我相信您将会找到相关的答案。

下面我将主要介绍基于三维可视化的防磨防爆管理，以及基于三维可视化的动态技术监督平台，和基于三维可视化的技术水网管控平台。

先介绍一下我们公司，河北涿州京能热电隶属于京能集团，2015年7月正式开工建设，2018年6月底双机投产，分别向北京房山区和河北涿州市供热。作为京津冀协同发展的践行者，在基建初期就开始了探索基建生产一体化信息建设方案，三维数字化电厂的应用研究贯穿了整个基建过程。

现在整个电厂都在生产期和基建期探索三位数字化移交和ERP管理，然而在设计的范围上还不够全面、精度上还欠佳、在模型的应用上强不够好，以及基建和生产仍然是两条腿走路的管理模式，主要表现在以下四个方面。

针对以上问题河北涿州京能热电做了如下的研究，完成了基于精细化三维数字模型的图纸、施工资料和文件的数字化电厂集成化，以及关联管理，所谓的关联管理就是图纸可以根据现场的情况进行修改。

小径管的布设，一般由施工厂家进行相关的铺设安装，由于厂家人员的技术水平参差不齐，导致厂内小径管的走向也是参差不齐，有可能会出现有碍于安全生产的现象出现，有些机组投产之后便进入了整改期。涿州京能热电首先实现了小径管的三维设计、检验优化和按图纸规范化施工，避免了无设计安装带来的现场碰撞等问题导致的返工。

锅炉的防磨防爆系统，可以提供数据分析，做到事前预控、事中控制、事后分析，为锅炉状态化检修提供科学的依据。

信息化的融合，是比较重要的一个方面。在基建期，对初设和设计以及基建物资到位的信息，与生产期设备运行信息进行无缝链接，可实现基建期到生产期的SAP ERP辅助转资系统，实现资产的平滑归集过渡操作。

这个是基于三维数字化平台的智慧水网管控平台，可以实现全厂水质水量在线监测，能在线检测全厂水平衡及不平衡率，可以实现全厂水质水源的分布情况的直观查看，在水质异常的情况下进行报警，提示异常原因及处理措施。此外，本平台具有在线仪表的维护管理、水务报表自动生成、控制提醒、寻优管理功能，把人从繁琐的工作中彻底的解放出来。

基于三维可视化的防磨防爆管理是可靠性管理的一个应用。

基于精细化三维数字模型的锅炉焊口的三维可视化信息管理，实现了锅炉防磨防爆、膨胀变形等关键特征的快速定位及预警。在磨损管理中，在锅炉防磨防爆管壁磨损情况做整体的记录、统计、分析，实现锅炉防磨防爆的预控等等。

我厂对2台锅炉、4万多道焊口，以三维立体形式展现在锅炉模型中，清楚的看到焊口的位置、材质。异种钢焊口均以不同颜色标识，便于锅炉防磨防爆检修管理。引入四管在线实时数据，为机组运行中出现的泄漏风险和故障分析提供了直观准确的数据资料。在四管在线监测测点部分，可以快速查看可能泄漏的焊口位置，提前准备材料，为锅炉四管泄漏抢修赢得宝贵的时间，提高机组运行效率。

锅炉的膨胀管理模块，对锅炉膨胀做详细的数据记录，结合理论进行软件分析，找出异常数据，提前发现设备隐患，可有效提醒相关人员对锅炉进行检测。

基于三维可视化的动态技术监督平台。在线数据趋势分析，及时发现设备劣化倾向和故障先兆。在发电机监督部分，我们可以三维模型判断线圈出水、线圈测点的运行情况，可以确定确实存在故障还是测点的误报。专业人员可以根据图纸中出现与线棒空间位置图，定期对某一具体时刻的历史数据进行分析，按照不同温差合理性，分颜色显示各部位不同趋势温度，点击趋势异常部位，可拓展相关的部位信息，协助运行人员迅速进行温度变化趋势合理性判断。也可以与热控的监督相结合，结合三维显示有助于管理人员对所辖设备便捷、高效的制定检验计划，做到监督检验工作不失检也也不过检，合理安排检验工作。这是预测检验，可以根据不同颜色测定检验的优先级，进一步细化内容，让热工的日常巡检做到有的放矢。

三维可视化在智能水网管控平台的应用。

节能分析的基础是详实的数据，然而将所有的数据一一的进行人为的记录和统计是不切实际的。三维可视化智慧水网管控平台结合了SIS系统、三维系统以及大数据，实现了相关的功能。借助于三维模型平台，建立了智慧水网的系统三维模型，实现了系统直观再现。引入SIS相关数据，实现了产线系统运行状态。通过提升系统可视性何处不分析功能，为各级生产、管理人员提供判断、调控依据。

这是全厂水质水量的平衡总图，其中设备都是用三维模型跟形式改建出来的，可以清楚的看到，各系统之间的连接方式及流向。这是二级水网图。通过与SIS系统融合，可以提供一级水量报表，也可以提供水务的日报以及月报，还可以对某一水质水量进行历史数据的查找。建立明确的操作提示功能，辅助运行人员进行操作，可通过智慧水网建设减少对操作人员技能的依赖，实现水网控制最优。

光有三维技术是不够的，要做到智慧化管理还需要有经验丰富的专工做相应的设计，比如这个就是一个很好的例子，我们厂在设计阶段的时候，全厂污水的排放量是远大于设计脱硫质量的，将造成污水的外排。通过水质、水量的平衡，我们实现了全厂水资源的综合利用，水质、水量全面平衡及全厂零水排放。经优化后，全厂排污水量基本满足设计脱硫工艺水的用量。

取得的环保效益主要包括，实现了全厂零水排放，每年可节约废水排放费用65万元，我们厂的发电综合水耗设计值是0.42，通过智慧水网的建设目前可达到0.3以下，最好的时候可以达到0.19。

管理方面的效益，实现了水平衡实时监测、异常报警和分析，并可以自动生成水务管理报表，实现了水质给量实时监控和偏差预测，提示运行人员进行操作干预。

安全效益方面，保证了受水设备在设计水质标准工况下的运行，健全了设备腐蚀，延长了设备的使用寿命。

社会效益方面，提高了水资源利用效率的水分，减少了水资源浪费，改善了京津冀地区日益严峻地水资源匮乏的问题。而且可以提高热电联产机组水系统的运行稳定性，供热期间保障供热质量，不发生机组降出力或者停运影响供热的情况，对保民生、促稳定有重要的意义。

说一下我们这个项目的推广及获奖情况。这是项目最后的鉴定结果是国际先进。我们这个项目在周口燃气电厂以及青海市钰海电厂都有相关的应用。2018年此项目荣获电力创新奖二等奖、中国能源研究会能源研究创新奖二等奖。

公司研发团队的情况，虽然涿州热电2015年才开始建的，但是公司大部分研发人员来自以北京石景山热电厂，具有多年的电力发电厂现场技术研发及实施经验，可为各类电厂提供全厂智慧水网建设防磨防爆设计、氨逃逸手工检测技术等服务。

最后想说的是，世界上最遥远的距离不是生与死、也不是我站在你面前你正在玩手机，而是知与行的统一，有些人即知即行，同样的寿命却创造了无限的雄才，希望可以有机会和大家进行更多的技术交流与沟通，也欢迎大家到我厂进行参观和交流。

谢谢！

来源：北极星电力网

（本文根据现场速记整理，未经发言人审核。）