一、項(xiàng)目背景及挑戰(zhàn)

       某電廠裝機(jī)2×1000MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組，其鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的超超臨界直流鍋爐，汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組的DCS控制系統(tǒng)采用艾默生公司的Ovation系統(tǒng)。

       機(jī)組運(yùn)行十多年，經(jīng)過多輪工藝改造，系統(tǒng)復(fù)雜度相對建廠初期大幅增加。監(jiān)盤人員日常運(yùn)行、監(jiān)盤難度和工作量也與日俱增。同時對于運(yùn)行十多年的老電廠，部分崗位人員逐步進(jìn)入更替期。如何將寶貴的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)繼續(xù)保留下來并沉淀到系統(tǒng)里，如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)的模型化，實(shí)現(xiàn)超前預(yù)警診斷，保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，成為該廠首要考慮的問題。

二、解決方案及項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

       為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，艾默生為客戶提供了智能預(yù)警系統(tǒng)。由于火電廠各個系統(tǒng)、各個設(shè)備和工藝參數(shù)、設(shè)備數(shù)據(jù)是隨著多維的邊界條件變化而變化的，智能預(yù)警系統(tǒng)結(jié)合了機(jī)理模型和大數(shù)據(jù)模型，能夠及時識別電廠生產(chǎn)過程中的潛在隱患。

        大數(shù)據(jù)模型深度挖掘數(shù)據(jù)間關(guān)系，構(gòu)建智能識別模型，而智能預(yù)測模型則實(shí)時追蹤參數(shù)變化，通過將預(yù)測值與實(shí)際值對比分析，識別邊界條件，依據(jù)設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，診斷參數(shù)的健康狀況并量化評估。另一方面，機(jī)理模型基于熱力特性、性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)和設(shè)備投入條件等固定公式，綜合進(jìn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性、數(shù)據(jù)偏差、系統(tǒng)故障和設(shè)備自動聯(lián)鎖投入率等五個方面的評分分析。

       通過邊界識別技術(shù)，將參數(shù)的運(yùn)行健康水平轉(zhuǎn)化為一條量化的健康指標(biāo)曲線。利用計(jì)算機(jī)對海量參數(shù)指標(biāo)曲線進(jìn)行不間斷掃描分析，將指標(biāo)的異常結(jié)果進(jìn)行有效呈現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)參數(shù)異常事件的早發(fā)現(xiàn)、早處理。這種方法將運(yùn)行中可能出現(xiàn)的事故處理措施進(jìn)行前置，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的事后處理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑暗哪Ｐ头治?、偏離預(yù)計(jì)，提前防范。 

系統(tǒng)清單

典型故障清單

系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)原理圖

智能預(yù)警系統(tǒng)由智能預(yù)警服務(wù)器、高性能模型服務(wù)器兩部分組成，智能預(yù)警服務(wù)器、模型服務(wù)器間的數(shù)據(jù)流獨(dú)立于Ovation網(wǎng)絡(luò)，從而避免對Ovation網(wǎng)絡(luò)造成影響。

（1）智能預(yù)警服務(wù)器功能

智能預(yù)警服務(wù)器無縫接入現(xiàn)DCS網(wǎng)絡(luò)，配置成為DCS的一臺工作站。智能預(yù)警服務(wù)器內(nèi)安裝有OIF大數(shù)據(jù)平臺，通過OIF-DIP程序?qū)崿F(xiàn)模型服務(wù)器與 Ovation 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

（2）模型服務(wù)器功能

模型服務(wù)器具有取數(shù)建模、模型運(yùn)行、模型管理、模型修改等功能，從機(jī)組 Ovation 控制系統(tǒng)采集實(shí)時數(shù)據(jù)，在模型服務(wù)器里進(jìn)行模型和邏輯運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果寫入 Ovation 控制系統(tǒng)，可在任意操作員站智能預(yù)警系統(tǒng)組態(tài)畫面中進(jìn)行監(jiān)測。

系統(tǒng)架構(gòu)圖

三、項(xiàng)目成果

1、優(yōu)化監(jiān)盤展示方式

智能預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)包括機(jī)組運(yùn)行的溫度、壓力、液位、振動、電流、流量、流速等參數(shù)，結(jié)合智能預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警信息，提示運(yùn)行人員設(shè)備參數(shù)限值大小，并通過測點(diǎn)變色，在Alarm中推送報(bào)警信息給運(yùn)行監(jiān)盤人員。安全測點(diǎn)90-70分為黃色，70分以下為紅色。經(jīng)濟(jì)和動態(tài)偏差測點(diǎn)70-50分為黃色，50分以下為紅色。手自動點(diǎn)0分為紅色。

2、建立和豐富專家知識庫

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)是最寶貴的財(cái)富，智慧監(jiān)盤通過構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的專家知識庫，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的沉淀與共享。項(xiàng)目實(shí)施過程中，各專業(yè)針對機(jī)組運(yùn)行實(shí)施狀況，不斷累加、總結(jié)工藝系統(tǒng)分析專家知識庫。例如，引增合一汽電雙驅(qū)改造后兩側(cè)風(fēng)機(jī)功率偏差計(jì)算，可通過熱力計(jì)算顯示吸風(fēng)機(jī)A/B實(shí)時功率并計(jì)算偏差提供參考；針對六大風(fēng)機(jī)PQ工況曲線實(shí)時顯示，積累最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)和參考數(shù)據(jù)。

3、具備基于DCS一體化的智能報(bào)表功能

相比較常規(guī)報(bào)表，智能報(bào)表系統(tǒng)除了提供網(wǎng)頁端訪問，還與 Ovation DCS 畫面深度融合，通過 DCS 畫面即可查詢?nèi)我鈺r間報(bào)表，為運(yùn)行人員提供一體式的查詢體驗(yàn)。而智能報(bào)表系統(tǒng)的學(xué)習(xí)成本較低，不僅支持下載報(bào)表結(jié)果為 Excel，還使用 Excel 文件作為組態(tài)文件，并支持大部分 Excel 公式。在此基礎(chǔ)上擴(kuò)充功能，以滿足超限統(tǒng)計(jì)、人工輸入等電廠常見需求。

4、DCS一體化的平臺具有強(qiáng)大優(yōu)勢

智能預(yù)警系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)一體化的平臺，可以輕松實(shí)現(xiàn)智能診斷結(jié)果直接展示于常規(guī)DCS系統(tǒng)監(jiān)視畫面，所見即所得。監(jiān)盤人員可以及時發(fā)現(xiàn)預(yù)警信息并進(jìn)行處理，極大降低了操作負(fù)荷，提升工作效率。基于DCS的一體化智能預(yù)警系統(tǒng)，不僅提供了滿足未來更多的閉環(huán)控制需求的高質(zhì)量數(shù)據(jù)和快速通訊，還為下一步從自診斷到自尋優(yōu)、自調(diào)整的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5、調(diào)試及試運(yùn)行階段智能預(yù)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的問題匯總

（1）發(fā)現(xiàn)E磨一次風(fēng)與密封風(fēng)差壓低。原因及處理：現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)測量管破損，處理后正常。

（2）通過經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)警發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)電流大。原因及處理：調(diào)整運(yùn)行方式。

（3）通過經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)警發(fā)現(xiàn)密封風(fēng)機(jī)電流超額定電流。原因及處理：調(diào)整運(yùn)行方式（增加一臺密封風(fēng)機(jī)）。

（4）凝汽器A/B溫度偏差小，循環(huán)水母管壓力高。 原因及處理：凝汽器鈦管臟污。

（5）紅外煙溫探針溫度異常。原因及處理：聯(lián)系熱控處理后正常。

（6）吸風(fēng)機(jī)小機(jī)調(diào)閥油動機(jī)閥位指令反饋偏差大。原因及處理：需停機(jī)后處理。

四、項(xiàng)目收益

1、經(jīng)濟(jì)效益：自智能預(yù)警系統(tǒng)上線以來，運(yùn)行人員工作強(qiáng)度顯著降低。該系統(tǒng)能對設(shè)備故障征兆進(jìn)行及時預(yù)警，機(jī)組設(shè)備可靠性得到了明顯提高。該系統(tǒng)優(yōu)化了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)，通過對智能預(yù)警系統(tǒng)所管轄設(shè)備開展劣化趨勢分析，提前預(yù)知并處理缺陷，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和設(shè)備效率最大化。

   2、管理效益：該系統(tǒng)有效提升了智慧化管理水平，建立健全了信息化應(yīng)用機(jī)制，建立了一支具有建模能力的人才隊(duì)伍，提升了信息資源的利用率。

   3、社會效益：智能預(yù)警系統(tǒng)提升了電廠的運(yùn)行效率和可靠性。它不僅能夠預(yù)防和減少非計(jì)劃停機(jī)事件，還可優(yōu)化電廠運(yùn)行計(jì)劃、提高發(fā)電效率、降低能源浪費(fèi)，為電網(wǎng)的穩(wěn)定提供堅(jiān)實(shí)保障，也為電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。