国能大渡河李林：基于全生命周期理念的水电设备智慧检修创新实践

“设备，检修还是不检修，以什么级别检修，这都需要技术支撑，需要数据证明。怎样获得可靠的分析结果，获得准确的决策依据，这是一个不断探索和不断进步的过程，智慧检修是一种新型模式，是一种关于设备检修更高层次的管理模式，方案更优化、安全措施更加缜密、细化、科学，综合效益最大化，是一个全过程的管理。”

——国能大渡河流域水电开发有限公司科技部部长李林

4月27日，华北电力大学技术转移转化中心与中关村华电能源电力产业联盟联合主办的2021年智慧电厂论坛（第一期）在广东深圳成功举办。国能大渡河流域水电开发有限公司科技部部长李林发表了以《基于全生命周期理念的水电设备智慧检修创新实践》为主题的发言。

直播专题:2021年智慧电厂论坛（第一期）

文字实录如下：

各位领导、各位嘉宾，上午好！非常荣幸代表国家能源集团大渡河公司在这里作一个交流。我交流的题目是《基于全生命周期理念的水电设备智慧检修创新实践》。共分五个部分：第一、引言，第二，智慧检修的前世今生；第三，什么是智慧检修；第四，智慧检修的创新实践；第五，智慧检修相关建议和未来思考。

先介绍一下我们公司。

2017年中国国电和中国神华重组，成立了国家能源集团，资产超过1.8万亿，拥有33万名员工，8家科研院所，6家科技企业。主要有八大板块：煤炭、常规能源发电、新能源、交通运输、煤化工、产业科技、节能环保、产业金融。有四个最：世界最大的煤炭生产公司、世界最大的火力发电公司、世界最大的风力发电公司和世界最大煤制油、煤化工公司，号称能源航母。当然我们也是有压力的，我们前面的两个最，最大的煤炭和最大的火力发电，目前在碳中和、碳达峰的要求下，我们的压力是非常巨大的。

大渡河公司是国家唯一流域级水电开发综合试点单位，是国家十三大水电基地之一。我们流域上有这么四个特点，这是我们经过几十年管理这个流域总结出来的：流域地质灾害频发、流域气象水情复杂、大坝种类繁多、流域电站设备多种多样。基本上涵盖了所有水电机型，除了没有抽水蓄能，其它的都有。

我们总结大渡河有三句话：英雄的河、美丽的河、富饶的河。这里有历史上脍炙人口的故事，诸葛亮七擒孟获，乾隆平定金川，还有红军飞夺泸定桥、强渡大渡河、爬雪山、过草地的英雄壮举，所以这是一条英雄的河。这是一条美丽的河，有辽阔的红原草原、壮美的海螺沟，还有乐山大佛。这里还是第二大藏族区，最大的彝族聚居区，还有唯一的羌族聚居区，民族多样。富饶的河，除了物产比较丰富之外，主要是水电的蕴藏量比较大，3368万千瓦的水电资源。大渡河水电资源富饶，不是经济发达区，按照总书记的精准扶贫，已经脱贫摘帽了，但是大渡河流域还是属于比较偏远的山区，是经济不发达地区，人民致富是一个任重道远的过程。

智慧企业的建设背景：第一是责任所在，因为是央企，要响应国家的创新号召。

第二是形势所迫，因为是竞价上网。第三是员工所求，水电站大多地处偏远山区，员工个性化、多元化的要求日益增多，如何使员工能够有幸福感，我们就开展了智慧企业建设，要将职工从艰苦、繁重、危险和重复单调的作业环境解脱出来。我们是央企，资金比较雄厚，也有流域级的公司，有这些条件就可以开展这项工作。

这是智慧企业建设的历程，2014年我们公司董事长率先在业界提出了智慧企业的建设路径。董事长说：过去拼资源，比规模的时代已经结束，智慧企业的提出就是主动适应经济发展新常态和电力体制改革的新挑战，以改革创新来破解公司发展的矛盾和问题，推动公司向更高层次、更高水平发展。

这是我们的智慧企业取得的成效，有七句话：管理效能进一步提升、风险管控进一步强化、经济效益进一步凸显、决策管理进一步科学、企业管理进一步规范、创新活力进一步增强、社会影响力进一步扩大。

第二部分，智慧检修的前世今生。在水电的检修，客体是指设备，不光是机电设备，也包括设施，包括水工建筑，检修的主体是人，未来还可以有机器人检修，甚至有些地方可以让动物检修。

为什么要基于全生命周期的检修呢？我把人的生命周期和设备的生命周期对比举了一个例子，大家都可以找到自己的影子。青春期逆反的时候，大家都要格外注意，机器的空冷器只有8到10年，到了时间必须要注意它会不会遇到问题。还有发电机转子绝缘，一般是30年的寿命，到了20几年的时候就要格外注意，要上手段监控它，等坏了再去修代价太大。

智慧检修的前世今生，这里画了一个发展路线图：在20世纪初期都是事后检修，然后到20世纪50年代是计划检修，现在大部分都还是这种情况。到了20世纪80年代开始根据设备的状态进行检修，近几年就推出了智慧检修。

第三部分，什么是智慧检修。

我们这里叫智慧检修，难道以前就不智慧了吗？不是的，这是一个相对的概念。我们的检修方式、方法、策略或者检修的模式比以前的检修，从智慧的角度更加智慧一点，这是一个相对的概念。智慧哪有止境呢？按照百科全书的说法，智慧是印度语般若，它是一个无止境的状态。

状态检修是适用于设备运行时的状态预测，不含流程管理。我们是实时监测设备的状态，融入智慧管理，实现检修管理手段由事后检修、计划检修向预测检修、精准检修演进。这是一个新的检修模式。

智慧检修的建设背景，我把它总结为：天时地利人和。天时就是云、大、物、智、移，有了科技手段支撑，才使我们能够实施智慧检修。地利是有这个条件，因为我们是流域公司，流域上有各种各样的机型、各种各样的坝型，各种各样的设备的矛盾、故障我们都遇见过。人和是国家有这个要求，企业也有这个发展要求，特别是员工有这个迫切的需要，能够尽可能少的时间待在工地上，多在城市里陪家人，有这个原动力要求。

我们给智慧检修的定义，智慧检修是聚焦设备状态感知、信息融合、实时掌握设备健康状态、预知预警设备风险、精确定位设备故障、自动生成最优检修方案、检修过程实施人机交互、修后能够自动评价和持续积累设备知识，从而形成的检修的最佳实践。这是一种具有柔性组织特点的集中的管控模式。现在在百度词条上查，“修后自评价”还没有，里面还有几个字也要调整，我们还在不断更新。

智慧检修理论的主要特征：着力数据驱动、注重人机互动、强调集成集中。

这是智慧检修研究理论的五要素，目前我们也在编撰水电设备智慧检修的专著，初稿已经出来了。五要素是：基于全生命周期理念的、全过程管控、预警预测。在确保安全的前提下，要保证成本优化、效率高效，最终是依靠人的因素来进行管控。

这是智慧理论的目标：动态分析、实时监测、决策和智能诊断。对于这个实时监测，原来是叫做同步监测。后来我们专门开了一个会，把同步监测改成实时监测，有的设备没有运行的时候是需要监测的，运行的时候反而还好一点，它在停止的状态下很容易潮湿，所以要实时检测，而不是同步监测。

智慧检修理论的架构，有三个系统：在线监测系统、评价诊断系统，还有一个是检修管理系统。

这是运行的模态，都是大同小异，关键看你怎么做。

这是检修的核心，我们反复探讨过，智慧检修要解决的就是这几个问题，就是要解决这些设备或者设施需不需要修、何时修、谁来修、如何最优来修。何时修很关键，水电机组在大发电的时候，每天发电量两三百万，如果为了漏了几滴油或者几滴水，把机组停下来，会造成很大的浪费。在监控设备状态下，如果漏了油和水，没有很大的问题，可以放心让它运转，运转到枯水季节再来修。

这是检修方案的自动生成，目前不是所有检修方案都能自动生成。按照互联网+智慧检修的建设思路，构建纵向贯通、横向集成的流域级检修管理平台。检修方案自动生成需要水电业务专家的经验深度融合，专家的经验模板化，使他的智慧知识化，大家都可以分享。

第四部分，智慧检修创新实践。介绍实践的案例和突出成效这两个方面。

这是我们的智慧检修，包含设备监测、设备健康评价、趋势预警。趋势预警跟状态检修又截然不同，状态检修只是知道今天的状态。但是趋势预警，要按照今天的生产状态做趋势预警，有一个未来较长时间的判断。

这是我们的第一个案例，水工金属结构在线监测，这项监测填补了行业的空白，从2016年开始实施，上个月我们对水工金属结构在线监测的技术条件、行业标准进行了终审，预计今年年底这个标准可以出台。大家知道水工金属结构因为条件比较艰苦，去检查、探测也很困难，而且它一旦出事故都是大事故。

这是第二个案例，发电机机组绝缘在线监测及智能诊断平台。这是用加拿大的技术对绝缘进行监测，原来上了它的设备以后，我们的数据要把它通过邮件打包的方式给加拿大公司，由他们的专家来进行判断，现在我们可以通过智能监测进行判断，通过自己建立一种算法来推断何时预警、何时采取措施。

这是发电机转子风斗故障检测系统。新机组的风斗可能很少了，以前老的机组有风斗，这个风斗是玻璃纤维的，运行时间长了容易开裂，可以采取可视化的手段监测有没有裂纹，有没有什么问题。

这是发电机碳刷状态智能监测分析。碳刷容易出现故障，会导致机组停机，这个小部件管理不好，经常会造成大事故。通过智能监测，把这个小部件关乎机组安全运行的大问题得到解决。

还有智能轴承系统，我们对油膜的厚度、温度、摩擦量都进行监测，是带有智能型的轴承，还可以提高轴承的运行效率，节约水资源。

这一段是机器人水下作业的案例。看了这段视频，我们可以总结三条：第一，非常危险，需要专业人士。第二，非常辛苦。第三，效率低下。潜水员在底下工作就是半小时就要上来，不能长期在水下工作。这也迫使我们必须进行机器人水下作业。

这是一个机器人作业的动漫视频，实际作业的视频还没出来。我们有各种各样的坝型，确实有这种要求，有些水深的地方人是下不去的。

智慧的目的就是代替人的劳动，提高效率、更加安全、更加高效。

这个案例是提前4个月预测龚嘴7号机组固定导叶裂纹，避免机组非停事故。

这是枕头坝智慧检修应用实践，无论是设备的效率、检修周期、材料成本还是人工成本，都取得了较大幅度的提升。

这是在深溪沟电站定子线棒局部放电，我们发现3号机C相局部数据有持续升高的趋势，开了几次研讨会也下不了决心，最后决定打开，发现先棒与测温的位置有放电的痕迹，沉淀块也有放电痕迹，我们很快进行了处理，也没有造成后患。

第五部分，智慧检修相关建议和未来思考。

这里我编了一段话：设备，检修还是不检修，以什么级别检修，这都需要技术支撑，需要数据证明。怎么样获得可靠的分析结果，获得准确的决策依据，这是一个不断探索和不断进步的过程，智慧检修是一种新型模式，是一种关于设备检修更高层次的管理模式，方案更优化、安全措施更加缜密、细化、科学，综合效益最大化，是一个全过程的管理。

建议1，监测要有的放矢，抓住主要矛盾，设备健康硬科学取舍，智慧的考量，不宜无限制的使用各种更先进的监测手段。不要眉毛胡子一把抓，所有的设备都上这些手段，有些设备没有必要，要上关键的设备。

建议2，不断挖掘新的监测方法，选择更加精确先进的传感器，并尽量选择非接触式传感器，选择合理的安装位置，以降低产生次生灾害可能的风险。电站里面很多转动部分不好监测，要采取非接触式的监测。

建议3，设备间应形成类似“双胞胎式”的自动感应，自动预警类似故障与设备的“家族式遗传疾病”，避免同类型故障多次发生。我们流域上有几个电站是用的同一家厂家的设备，因为设计的原因，同一个位置发生了同样的问题，当时我们也没有想到，只是觉得我们运行有问题，或者安装有问题，没想到设计本身就存在缺陷。后来我们流域上其它业主也用了这个设备，也出现了同样的问题，他们没跟我们讲，我们也没跟他们讲，这样造成同样的错误频频发生。

建议4，不同设备与部件的生命周期全然不同，深入研究后并掌握其生命周期对于采取不同的监测方法和管控手段尤为重要，这也为厂商提供一些优化匹配不同设备生命周期的参考依据。对于重点关键设备，我们不妨做数字孪生。

建议5，设备管控体系的架构体系应归集到统一的平台上，平台应该是开放的生态系统，各个子系统是模块化的，可以任意插接，与外界有关的设备平台要有序对接，形成数据资源共享机制，避免形成信息孤岛。但系统运行本身又是闭环的，自主的，由数据驱动并沿着设备自身的生命周期来自主运行。这是我们的智慧检修开物云平台，也可以帮助一些小电站进行管理，相当于帮你看孩子一样，把你的设备状态看着，省了你的人力，你也可以放心。

建议6，智慧电厂是基于设备运行稳定可靠，并能实时掌握设备（设施）健康状态，在任何情况下可做到设备（设施）的安全风险完全可控，可及时处理设备（设施）引发的突发事件。真正要做到无人电站、关门电厂、智能自主运行绝非一日之功，要想当真正的甩手掌柜谈何容易，但是这个工作为时不远，指日可待。有些小电站已经做到了，因为它停了就停了，停了再来修，因为是小电站。但是大电站不一样，百万级电站，停机是政治风险，停两次机可能把厂长都要给撤了。

建议7，检修维护应充分准备，确保万无一失。每次检修都是有成本、有代价的，不光是人力资源、物资成本，还有时间成本，而且检修对设备或多或少都有损伤。采取一次突击检修，要做充分的准备，确保万无一失。

建议8，用BIM技术、AR和物联网技术，应用于电站运维，实现虚实结合、人机协同、远程指导、精确操作，将不断优化资源配置，重塑现有的工作方式，以降低设备检修运维成本。

这里有一段视频。（播放视频）

这段视频虽然很短，但是里面有几句重要的话，制造业协同做设计，实际上对检修、运维都有很强的指导性，它一个是远程指导，第二个是实时指导，还有人和智能机器人并肩作战，我们坐在这个会议室里可以遥控山区的电站，进行操作，指导它的检修，专家可以随时进行会诊。

建议9，世界正处于百年未有之大变局，数字经济已成为全球经济发展的热点，是否拥有海量数据、强大的算力、智能算法已成为数字化、智能化时代的一个新的核心能力，数字化转型是大势所趋。数字化转型和智能升级是一个系统问题，需要我们系统性的技术解决方案，这应该是一个能感知、会思考、可执行、能进化的系统，数字化、智能化的核心就是提高效率降低成本，如果不能降本增效，数字化或许就是一种摆设，就是一种成本。

设备的数字化建设、设备的运行状态“数字化全景式呈现”和数据建模分析与挖掘以及业务流程和决策的智慧化管理，一直是我们正在努力的方向，这或许就是设备智能管控以及智慧检修的趋势和未来。

智慧检修是一个朝阳产业，也是必由之路，永无止境，智慧检修永远在路上。

（来源：北极星电力网，发言为北极星电力网根据速记整理，未经本人审核，如需转载请完整转载全文不允许删减）