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各位领导,各位专家,各位电力行业的同仁,大家下午好!我是京能十堰电厂的李闯,很高兴在这里给大家汇报我们电厂智能化电厂的工作。
我们电厂位于湖北省十堰市,2台350MW超临界机组。十堰市为南水北调的水源地城市,本项目也是南水北调的探索工程。公司的数字化项目于2016年开始实施,随着工程的进度同步建设。目前仍处在阶段性的实施当中,经过了基建期和一年左右的生产期建设,目前也取得了一定的成果。
我的汇报分下面四个部分来进行:
第一部分,智慧电厂建设思路。
京能十堰智慧电厂建设包括基建期和运维期应用,周期比较长,因此采用三步走的建设思路。
第一步,基础建设。在基建期建设1:1的三维数据模型,辅助基建施工,搜集机组和设备基础数据建设软硬件的基础平台。
第二步,主要针对生产控制与管理方面,在运维初期进行APS机组功能的开发和应用、生产管理软件的开发应用、各个信息系统数据的互联互通,这些信息系统包括ERP、大数据、三维数据管理平台等等,逐步积累生产和管理的数据价值,进入数字化生产管理模式。
第三步,智能化建设。深入在1CS生产控制端进行智能监盘的探索实践,在大数据生产管理端挖掘数据价值,进行三维智能展现、智能运行干预、设备诊断的探索和实践。设计开发贴合设备管理实际的设备管理平台,实现各种台账、报表、检修工作的线上管理,形成档案和数据库。将个人的技术经验转化为数字经验积累,深入电厂其他业务的应用开发,例如机器人的巡检、智能安全管控、智慧办公等方面的探索和实践。
第一步和第二步的实施,基本上属于电厂数字化建设的范畴,包括生产控制和生产管理两个层面。首先,数字化的生产控制。在DCS侧,除常规的DCS控制外,深度的实践应用、机组自启停技术。发现并解决施工过程中的问题,避免施工返工造成浪费。在三维环境中进行电缆铺设等辅助应用,提高精细化管理的深度应用,节约时间和资金的成本。
软件部分,包括三维数据管理平台、三维+VR的虚拟培训系统、大数据生产管理、三维锅炉寿命管理,以及ERP集成接口等等内容。这些软件系统通过一体化平台,统一访问入口。经过前期的建设,电厂数字化功能已基本完成,可满足公司生产运营数据化、经济化和简约化管理的需要。关于后期的智慧化建设规划,我将在第四部分进行详细的说明。
下面介绍一下数字化在基建期的应用情况。基建期建设情况:
1,硬件及基础平台的建设。根据软件系统的需要配置了25台服务器和相应的配套设施,根据大数据应用和存储服务器,共需要大数据方面的16台服务器,搭建了大数据平台和生产数据采集网络、厂区的办公网络、无线网络各种基础的网络系统,并满足安全分区、横向隔离这些信息安全的要求。
2,全专业的三维建模。我们根据设计施工的设备图纸进行了设备、管道、桥架、结构、建筑等全专业协同的三维建模,在施工前建模完成率达到百分之百。这是完成的模型概览,包括厂区总体和各个分布区域的模型,特别是地下管网的隐蔽工程,长期以来的应用价值还是比较大。三维建模是提前模拟施工的一个过程,在工程建设过程中共发现图纸信息交叉检验问题928处,经过多方确认的有效碰撞问题有826处,主要碰撞问题包括立柱与管道、横梁与管道、管道与管道等等这些结构与设备之间的碰撞。三维信息交叉检验和碰撞检查,可提前发现问题、解决问题,避免问题真正在施工过程当中发生,避免造成真正的损失。在三维环境中进行现场的优化布置、美化环境,同时也可以减少材料的用量。
3,三维电缆敷设与材料统计。三维电缆敷设优化桥步布置,导出电缆的长度表,进行电缆长度核算,对桥架和各联通节点的路径进行容积率的核算。经过三维电缆敷设,共敷设5910条电缆,共优化布局走向有4668条,共节省电缆3.7万余米。
第三部分,运维期的建设情况。
1,生产管理层探索应用APS机组自启停技术。发电机组子系统比较多,系统间的联系密切、工况运行也比较复杂多变,尤其是启停阶段,运行人员需要操作和监视大量的设备和参数,人员工作强度也是很大的,针对燃煤应急调控机组的特点,围绕信息大数据、APS关键技术开展研究,公司APS研究围绕机组最优启动、最大化节能、最短启动时间为中心点进行设计,通过对关键技术控制算法的研究开展机组启动过程和大数据融合、APS动态实验等手段,实现了机组从辅助系统启动到机组并网、自动胜负荷的整个过程全程自动,达到无人或者少人的干预。
APS实验过程中,功攻克自动投加热、给水管道自动注水、自动冲洗的方式。全程自动控制、点火过程全程自动、锅炉自动升温升压、汽轮机自动切缸、给水泵自动并泵等一系列的APS技术难题,成功研发了机组启动模型,开发了机组最优的启动方式。
经过近一年来的实践,二号机组已经实现了全过程的APS启动,解放劳动力的同时能够保证机组快速、安全、高效的启动,在APS的功能上,我们将继续研究实现机组启动过程中无断电控制、自动并网、自动升负荷、启动过程中自动诊断等关键APS的研究。
生产管理层,结合三维和大数据开发了多项业务功能:
1)一体化平台的开发应用,一体化平台是功能展现的集中驾驶舱,具备公司自动发布、生产数据监视等多项功能。一体化平台的工作台与检优的形式,形成了生产管理等相关业务系统,以单点登录方式,方便查看各项数据、各项业务。
2)集团级的能源管控与技术监督平台。采集下属所有平台的生产数据和管理数据,进行统一管控,发挥多个综合平台的优势,进行动态管控,全面掌握。进行精细化的生产过程参数和生产指标管理,对各个厂指标数据进行对比分析,指导各厂进行运行优化调整,提升经济效益。
平台开发应用了多项生产管理功能,包括实时监控、安全生产、技术监督、对标考核四大模块,涵盖了技术监督管理、指标管理等多项管理内容。
3)电厂端的大数据平台。电厂端大数据平台功能包括生产监视、指标管理、报警推送、设备启停、设备轮换等统计分析的功能。这是在线的一些报表,可以自定义,也可以形成统一的模板。大数据平台结合三维模型,打通ERP缺陷和两票信息等,在三维可视化环境中通过KKS编码进行关联,集成的展现,为管理人员掌握现场情况和危险点因素提供直观的展现平台。通过三维模型可跳转至机组重要的设备,查看设备实时状态参数和两票信息,推送设备主要异常和超限情况,为运行和检修提供参考。
4)设备数据管理平台。三维数据管理平台将设计资料、施工资料、设备厂家资料、调试资料等等结合在三维模型中,通过KKS编码进行多数据的关联,通过三维数据管理平台规范数据资料管理与共享,为电厂运行管理提供可靠的信息管理支持,平台中所有数据全部进行关联和展现,方便设备信息检索,还可以在同一界面中查看设备的基本属性、设备资料、系统图和三维模型等数据。
5)开发应用锅炉防磨防爆系统。结合锅炉的模型进行防磨防爆信息化的管理,包含设备管理、检修管理、磨损管理、知识管理的功能结合三维模型中的管道、焊口、编码信息,可快速定义单根管道和焊口,方便监控。这是螺旋水冷墙的模型,因为定位一根管道很有难度,因为是螺旋上升的,而且节点处会有交叉,通过三维模型可以精细化的定位管道以及焊口信息。通过三维与管理软件的结合,使锅炉防磨防爆工作规范化、标准化、可视化,提高了锅炉的日常管理水平,降低了锅炉的故障率,减少机组的非停次数。
6)VR虚拟培训系统。试验电厂利用三维模型开发了VR虚拟培训系统,通过VR仿真技术建设交互的仿真场景,提高培训效率和质量,降低实操培训的作业风险,开发基于真实环境的VR虚拟还原场景、设备拆解与安装场景,以及模拟操作的场景等。已开发了三大风机、汽轮机的拆装、拆解和安装,还有电气倒闸操作等应用场景。
第四部分,后续的智能电厂的建设规划。
后续智能电厂的建设将继续深入研究数字化管理应用,并向真正意义上的智能化迈进。后续智能电厂建设规划分三大方面:
1,在DCS生产控制端探索运行操作、协调控制的智能化,智能监盘相关应用,在现有APS和协调功能基础上,研究智能化的APS和协调控制策略,解放运行人员的常规操作,降低人为风险,探索在DCS端的工况预警和工况诊断,将人员的判断提升为机器判断,降低运行和检修的劳动强度。
2,大数据的生产管理端,进行大数据分析判断方面的探索和实践。依靠长期积累的运行数据,进行机组运行工况的巡优,在设备维护方面进行设备状态监测、设备分析和维护的研究。设计开发贴合现场实际的设备管理平台,实现各种台账、报表、检修工作的线上管理,形成档案和知识库,将个人的技术经验转化为数字积累的经验。
3,在智慧办公方面,在一体化平台中进行跨系统的代办推送和处理相关的开发和研究,利用智能移动办公、云桌面等新的信息技术,实现智能办公的实现方法。
我的汇报就到这里。最后想说,在智能化的路上,智能电厂还有很长的路要走,也欢迎各位专家和同仁多多指导和交流,多提宝贵意见。我的汇报就到这里。谢谢大家!
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。)
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