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直播专题:2021年智慧电厂论坛(第一期)
文字实录如下:
周兴江:各位领导同仁大家上午好!我是来自清投智能北京有限公司的周兴江,很高兴能在这里和大家就智能巡检机器人进行交流。我今天的题目是智能巡检机器人在智慧火电厂中的应用。
智能巡检机器人作为智慧电场建设的重要部分,目前在电力领域已经得到了广泛应用,并且得到了升级和提高优化,相信在机器人不断完善的过程当中,也切实能为电力生产做好它的服务工作。
我今天演讲主要是三大部分,第一部分是简单介绍电厂的主要特点和巡检特征,第二是目前在日常巡检当中几个主要场景及需求分析,第三是提出全面的机器人巡检解决方案。
因为在座很多都是电力方面的专家,所以发电特点都是非常熟悉,我就简单说一下,火力发电厂一般属于资产密集型企业,投资也比较大,设备布局结构复杂,生产工艺特殊,生产环境恶劣。针对这样的环境,它的巡检也有它自己的特点,目前火电厂巡检都是以人工巡检为主,巡检工人每天不得不面对高压,特别是一些带电设备,还有有毒有害,所以巡检工作强度非常大,人工巡检有弊端和不足。我总结出来总共有四个方面,第一是人工巡检可靠性这一块,因为目前光靠人工巡检,主要是依靠工作经验、技能水平,包括他比较周期性的巡检工作,可能对个人的心理或者精神状态有一定的影响,另外人工巡检还有可能漏报漏巡的情况。第二是及时性,因为火力发电都实行减能增效,人员配置不像以前那么多,对重点部位的巡检无法实现24小时的全面关注,再就是问题的可追溯性,主要精力都放在巡检上,真正对出现故障和问题,缺乏系统分析。最后是从安全角度,因为电厂这种特殊的高温高压和粉尘,人员存在着一定的安全隐患。
下面我对一些工作场景进行总结,主要涉及到的就是八大区域,由于时间关系我简单说。第一是输煤区域、锅炉、汽机、升压站等等。
输煤区域可以说是最恶劣的区域了,能见度低,设备也比较复杂,锅炉环境比较恶劣,这里是一些场景,需要检测的东西也比较多,包括皮带撕裂,脱轨异常,落煤等等一系列问题。
第二,锅炉系统主要是一些煤粉,一些指针仪表,还有漏油等等。
第三,汽机平台就涉及到汽水系统,主要是监督设备发热,还有油系统泄露和高温泄露。
第四,升压站是位于室外的场景,主要检测变压器外观和渗油,还有电网火花超温等等。
第五,配电室主要监控柜体外观、设备温度、机房的烟感问题等等。
第六,化水车间主要是酸碱泄露,还有罐体变形、泄露。
第七是电缆隧道,这在电厂里也比较特殊,因为受空间限制,所以空气流通不是特别好,涉及到一些气体检测还有电缆超温和内部积水等等问题。
再就是孔冷岛和间冷塔,主要是冬季间冷塔的冻度。
发现了问题,结合场景我们提供了全套的智能机器人解决方案,我们这里主要说三款机器人,一个是多节式,一个是轮式,一个是升降轨道式机器人。
这里是我针对八大场景,把整体设计的理念呈现在一张图上,第一个图片就是多节式机器人,第二个是升降式的,第三个是室外的轨道的,第四个是用于室内的可升降式机器人。
因为我们的机器人都是针对实际场景进行了功能模块化的配置,根据不同的场景,包括不同的机器人形式,我们搭载了测试功能,第一个是图象识别,它用于识别设备的状态、开关状态,然后是激光成像,对于判断输煤系统的落煤撒煤可以测算出落煤体积,通知人员进行处理。再就是红外热成像,主要是检测温度,然后是激光测振,是新搭载的模块,用于系统的大型系统的振动检测,也是自主检测的。再就是声音识别,主要是我们应用于输煤系统和转机设备多一点,主要是通过设备异常,特别是像输煤系统,不转的时候皮带之间会有摩擦,频谱和平常不是特别一样,因为我们24小时检测,频谱明显异常的情况下,我们结合可见光做一个报警。下面就是关于环境的温湿度、有毒气体,我们也搭载了传感器进行检测。最后是视频分析,包括皮带色列,跑冒滴漏,通过自动算法分析,最终实现故障报警。
我针对机器人情况进行简单介绍。
第一个就是多节轨道式智能巡检机器人,绝大多数应用场景是在电厂的输煤栈桥,电缆隧道。最开始我们做的第一版是单节式的,后来根据现场的实际应用情况进行了升级,多节式相对于单节有麟哥明显优势,第一个是模块分散化,维护起来比较方便,一旦机器人本体发生故障的时候,就没有必要像单节式一样的要整体进行维护,多节式只需根据故障点所在位置,分块进行解体维护就可以了。再就是应用场景里面,由于空间原因,对上下高度要求严格,多节式在垂直方向的体积相对缩小一些,所以应用场景更广泛一些。
这个是多节机器人的外观,后面搭载了一块电池。多节机器人有几个部件构成,它是利用电厂内现有的固定基础,通过加装高强度铝合金作为机器人运行轨道,在轨道两端设置了自动充电桩,机器人在巡检过程中一旦低电量报警的时候,会自主回到充电桩进行自主充电。再就是移动平台,它所搭载的传感系统,已经介绍过,再就是控制系统,右下角是控制界面,通讯方式目前用的是无线AP,公司研发的方向也是逐步向5G应用当中。
这种多节式机器人巡检有几个特点,第一个是转弯半径能达到0.5米,爬坡坡度30度左右,所以可以最大程度覆盖到整个现场;另外轨道式的优点,轨道可以实行坡度弯曲的预置,根据设计,可以实现场外设置,场内组装,节省时间。再就是采用48V大容量电池供电,充电时间一般是在4小时以内,连续巡检时间可以达到8小时以上,这样算下来,每天最少能保证16小时的正常巡检时间。另外防护等级我们考虑到应用场景,所以做到了IP66,防爆等级BT4。模块化设计方面刚才已经说过,不再过多强调。
这是在输煤系统的几个应用场景,上面红色区域就是我们通过红外测温,对于温度异常区域,颜色加重,会把温度及时报出来之后,对监控人员进行实时现场反馈。还有一个是电缆隧道的场景,中间是在间冷塔应用的机器人,现在播放的视频是在电池厂里用的,机器人的轨道和固定方式就跟我陈述的完全一致,在轨道左侧进行自主充电,根据事先预定的巡检任务,进行自主巡检,巡检方式也分成两种,一种是自动巡检,一种是手动巡检,手动巡检主要是现场发现问题之后,可以手动把机器人直接调到出现问题的位置,对现场场景进行实时监控。另外可以看到现场的场景也是比较恶劣的,这个机器人应用完之后可以替代日常的人工在现场的巡检任务。
说完轨道式,再介绍轮式智能巡检机器人,它的应用场景也比较多,目前主要是在升压站、汽机、锅炉平台、化水车间进行应用,分为室内和室外型两种。
经过我们不断升级之后,有几个突出特点,第一是传感器上部增加了激光测振集成,这样可以应对转机设备的测振,目前在业内激光测振这一块做得比较少,我们进行了升级。另外是我们做了一个自带升降机机构,可以应对不同高度的巡检点的实时检测和分析。再就是本题上增加了触摸大屏,主要是用于现场人机交互,正常现场看到机器人巡检,但是你不知道巡检什么,也不知道发现了什么问题,通过这个大屏,可以实时与机器人进行就地的交互。再就是机器人下面也增加了可见光,因为我们结合生产场景,因为有一些设备布置得比较低,上面的可见光无法实现,所以可以进行辅助检测。左边的是室外的巡检机器人,是升压站这一块,防护等级要比室内的高一些。
这是机器人在电厂的应用场景,正在做一个仪表的识别和分析,它的整体结构和刚才的多节式有很多相似的地方,唯一不同的是驱动方式,我们是采取四轮驱动,再就是室外的话我们会有充电小车间,升压站巡检之后,电量低的时候可以自己跑到充电小车间,自己把充电小车间的门打开,自动充电。包括数据传输方式目前也是无线AP,可以实现5G传输。
机器人本体还有几个特点,第一个就是自动导航,巡检路径可以通过激光扫描提前预制,后续就可以按照预制的巡航路线进行自主巡检,第二就是搭载着一些云台,再就是双电池备份,增加了机器人巡检里程,再就是本体的故障报警,因为机器人都是检测现场设备,这个机器人对待自身问题,比如说电量低或者有其他异常故障,会有自己的语音报警或者是界面反馈,还有就是低电量返航,最后是有一个自动避障,前方遇到障碍物会自动识别,还有一个防跌落,因为生产现场有检修或者其他原因,现场有一些波动,防止机器人坠落,我们加入了传感设备,防止坠落。
这个机器人也是四轮驱动的,包括我们在展厅上放的这台就是这样的,理论上可以原地调转方向,调整角度,爬坡能力30度左右,越障能力完全可以应对一些草坪、碎石子,升降高度大概是两米左右,另外云台水平是360度旋转的,高度上理论上是能达到正负90度,根据实际情况是正负70度左右。
这里有一段视频,刚才在宣传片也看到了,这是在升压站的应用场景,这是室内机器人,是在新疆电厂里实施的项目。
第三种解决方案是升降轨道式巡检机器人,主要是用于配电室、通讯机房、数据机房及禁止无线通讯的室内环境,它的通讯方式是通过PS载波的,完全可以满足禁止无线电通讯的环境要求。这是在某个配电室的应用场景,它的结构特点相对于前两个还有自己特殊的一面,第一就是供电方式,24小时不间断供电,可以实现24小时不间断巡检。再就是通讯方式,是通过PLC载播放时,这也是为什么可以运用在禁止无线电通讯,还有承重系统这一块。
它有三个特点,第一是升降高度,要比轮式机器人更高,臂长一米五,加上本体是两米四的范围内进行自由巡检。另外就是滑触式供电,24小时实时在线。另外是通讯,实现在配电室无限制的应用。可以通过预制巡检点升降,调整角度。
上面三款机器人能应对90%的巡检场景,但是一些空间狭小或者对于一些巡检死角,我们进行了一些辅助应用,通过这个实现全场无盲区覆盖。首先是通过定点传感器包括摄像头,可以利用现场摄像头,包括可以根据特点新增一些,可以覆盖到机器人无法覆盖的区域,对一些重点设备进行无盲区的24小时在线检测。另外定点摄像头还可以集成图像结构化分析,包括人脸识别、车辆识别、工服识别等等,都可以通过定点摄像头进行识别分析和告警。
最后就是我们在现有的几款机器人处理上,我们集成生成自己的巡检机器人综合管理平台。就是把现场采集的数据进行整合,进行分析,最后在展示层向用户进行全景展示,包括现场的一些故障、问题,及时进行实时反馈。
我们这个平台有几个功能,第一个是实时监控功能,这个不用多说。再就是报表生成功能,这是跟电厂个性化需求,会按周按月按季度生成巡检报表,并且这些报表数据完全可以应用于对其他系统的对外接口。再就是机器人状态信息,这也是实时展示到功能平台上,剩余多少电量,还有位置。再就是对外接口,从一线采集的数据可以对其他系统进行开放。这里是后台监控平台,右上角是实时的视频,下面是对应红外检测,左边是实时各个数据的界面,上面是机器人本体信息和实时检测的温湿度等等日常信息。
最后我再提一提5G在智慧电厂的初步应用,因为后续有专题,所以我就简单说两块。
第一个是基于5G技术在超融合的应用,利用5G技术,把厂区所有的监控摄像头,包括应急指挥、业务、信息,通过5G技术上传到视觉感知平台上,最后应用于日常的生产管理和远程巡检。远程巡检比较流行的就是智能穿戴,就是智能安全帽和智能眼镜多一点,智能眼镜现场实现双向视频交互,保证现场出现问题,专家可以第一视角进行判断和分析,可以实现问题不出厂,专家不进厂。再就是教学培训,可以一定时间把现场问题进行录制,最后用于日常的培训教学。
根据以上描述,我进行几点总结,智能巡检机器人在电厂发挥的作用,能创造哪些价值:
第一是通过智能巡检机器人全天后实时巡检和环境检测,能变原来被动的靠问题驱动巡检,变为主动发现问题,提升了设备管理效能及缺陷管理的及时性。
第二,利用人工智能算法对设备状态进行实时识别与分析,对发现的隐患提前预警,有效提高设备的检修及时率,降低设备的受损率,提高设备可靠性,减少恶性事故的发生。
第三,利用机器替代人员在复杂、恶劣环境下的长期性工作,使巡检人员有更多精力投入到设备分析这一块。
最后,规避了巡检人员在现场每天所面临的风险安全因素,避免了人身伤害的可能。
最后介绍一下我们公司,因为我们清投智能北京有限公司是新元科技上市公司的全资子公司,我们位于北京,在天津有自己的机器人生产基地,并且在整个电力领域,机器人的业绩也非常丰富,我们的研发技术,与清华大学和长三角研究院进行了技术合作攻关,所以在技术方面包括在财力支持方面,有着非常雄厚的实力,也欢迎各位领导同仁到咱们公司进行参观指导。今天我的演讲就是这些,感谢大家聆听。
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