(阳城国际发电有限责任公司 山西晋城 048102)
摘要：随着国家经济的快速发展，科学技术发展日新月异，技术更新、技术进步、新技术产生的速度不断加快。随着大数据、云计算、互联网、物联网等技术的出现与使用，集成化、智能化、智慧化已成为现代电力企业追求的运营目标。
关键词：智慧电厂特点；智慧电厂运维；智慧电厂建设
引言
随着科学技术的不断革新，各个行业的发展步伐不断加速，因为获得了更多先进技术的支持，行业的发展模式也发生了翻天覆地的变化，电厂对城市发展与运作来说有着不可替代的作用，因此在电厂运作中应用智能技术与各项信息技术，让整个运作的过程智慧化特征更强。
1、智慧电厂的特点：
智慧电厂是在数字化电厂的基础上，利用物联网技术、人工智能、大数据分析、云计算等信息化、虚拟现实等技术加强信息管理和服务，以提高生产过程的可控性、减少人工干预，通过智慧决策对系统运行状态提供优化，从而提高系统的经济性和安全性。智慧电厂具有数字化、信息化、可视化和智能化等特点，可最大限度实现电厂安全、经济、高效与环保运行。同时智慧技术中还包括智慧理念，让资源的优势得到更为专业的激发。这些智慧技术包括现代通信与信息技术、计算机网络技术、智能控制技术等。电厂的管理系统中结合了通信技术和物联网技术等，使用数据接口以及信息集成等功能来实现系统的作用，使视频监控系统和报警系统、火警系统等都连接到平台之中，这样可以实现全面的管理，使电厂的管理具有更加高效的特点，加强管理的智能化效果。从现阶段来看，建设智慧电厂的优势在于火电厂的自动控制系统已经初步成型，同时整个运营管理工作也已经取得了比较可观的经验，再加上现阶段和现代化技术相结合的管理体系，开展智慧电厂的建设往往比较容易，往往能达到事半功倍的效果。因此，智慧化电厂是适应现代社会发展要求的一种自动化、智能化和集约化的现代化电厂，也是我国电力改革的重要产物，有效推动了我国电力事业的健康、快速发展。随着我国经济结构调整和转型升级深入推进，以及电力体制改革大力实施，我国智慧电厂建设将进入快速发展时期，并取得全新的发展成果。与此同时，在节能、降耗、减排等政策驱动下，综合互联网技术、大数据资源，推进智慧运行管理、智慧检修安全、智慧新能源发电等举措，将有助于全面提升电厂的核心竞争力，并推动电力行业的可持续发展。在国家信息化和工业化“两化”融合方针和节能减排政策驱动下，数字化电厂、智能发电、智慧电厂的建设逐渐成为电力行业发展的趋势。
2、智慧电厂运维：
运维管理主要是通过一体化信息系统进行电厂的生产、管理过程中的数据处理，让厂级能效的对标与考核系统得到更为科学且智能的管理，同时很多系统的运作也更为智能化，能够根据外界的变化显示进行指令先行，促进设备的运作高效、简化。使传统被动的管理模式直接转变为了可预测性的管理维护模式，能够对现场的智能仪控设备进行更加智慧的管理与维护，让设备的设备管理与自我诊断能力得到提升，极大的缩减了设备的维护成本。可以直接设置、采集、自动分析处理各项数据，然后直接提供各项分析工作的诊断结果，对机械设备的运转状态进行详细汇报，并通过自主检测在线系统对维护与维修工作进行建议提出，让设备、系统的维护人员工作负担得到降低，进而协助工程师做出更为专业的、正确的决策。包括缺陷管理、移动应用、远程诊断、三维虚拟电厂与安全管控等系统。
3、智慧电厂的具体建设方案：
智慧电厂的建设并非一朝一夕就能取得实质性进展的工作，往往需要长时间的、系统化的努力才能最终迎来成功，因此在实际的建设中一般需要采用综合设计、分步实施的建设思路开展工作，根据智慧电厂功能层次的划分思路，发电厂方面需要结合自身发展现状，具体问题具体分析找出智慧电厂建设的最佳方案，不能对其他电厂建设的经验照搬照抄，从而保证智慧电厂建设的稳步推进。
3.1三维数字化管理平台系统集成及扩展
构建全厂三维模型，三维立体地展示整个电厂的设备分布情况和设施的运行状态，实现对三维模型的缩放、旋转、步行漫游等浏览功能。通过KKS结构树，可查看设备级、系统级、机组级等不同层次的设备；利用三维软件强大的画图功能，对厂区复杂设备进行精细化建模，在软件平台实现设备内部结构的精细可视化。三维数字化平台通过数据接口与外部各种数据源互联互通，集成设备实时数据信息，完成对各个系统的数据整合，从而实现对数据的深度挖掘利用。此外，检测设备的运行状态，实现设备故障预警，制定检修计划和检修方案，用以指导设备检修。
3.2厂区人员定位系统
基于WiFi+GPS定位解决方案，通过厂区WiFi/GPS热点上传厂区人员实时位置，并在全厂三维模型上显示厂区人员的实时位置和路线。利用人员定位技术对厂区生产现场进行划分，并对生产、维护人员、管理人员的位置和路线实施定位管控。人员定位系统同时为工作区域风险管理系统和智能点检系统提供人员定位信息。现场人员的移动设备可以和数字化电厂数据管理平台相连。当人员到现场进行巡检、点检或者检修工作到达相应位置时，可将现场正在进行的运行操作、检修工作、风险预控措施等信息推送到手机，从而对现场情况进行综合信息提示，以便于现场工作的具体组织开展。通过人员佩戴的手环，还可以监护人员的姿态站立、蹲下、倒卧等状态，提高对人员的安全防护水平。
3.3工作区域风险智能管理系统
作业区域风险智能管理系统以人员定位系统、门禁系统以及两票系统为基础。通过人员定位系统确定工作人员的实时位置，以两票系统的许可工作时间和结束时间为时间要素，以工作票的设备工艺位置为空间要素，在三维虚拟电厂中以时间要素和空间要素自动生成虚拟电子围栏。授权相应的工作人员，对闯入的非授权人员进行报警和监控，防止非授权人员误入设备间造成误操作。在多张工作票工作时，若虚拟电子围栏区域出现部分重叠，则进行有效预警，提醒存在交叉作业风险，进而有效避免安全隐患。人员定位系统还和门禁系统联动，有效限制重大风险作业区域人员数量，在区域达到设定人数后，门禁系统禁止人员进入。风险智能管理系统可以根据高风险作业（如有限空间作业、易燃易爆区域作业、有毒区域作业等）监护要求，对相关监护人员和安全管理进行信息推送，提醒监护人员和安全管理人员到位。相关人员不到位或者特殊区域（如氢站）总人数超过规定的，系统将发出报警。针对高风险作业区域，风险智能管理系统可以实现视频监控联动，根据工作票工作地点，调取周边视频监控系统，实现高风险作业的全程实时监控。记录现场工作检查情况，查询现场人员及车辆信息，对现场作业存在的违规情况进行取证，系统还配置了手持式移动终端APP。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆移动终端APP提供现场人员位置查询、区域异常情况报警、区域人员清单查询及内部通讯录等功能，使电厂安全管理人员可以一目了然的掌控现场情况，出现问题随时联系现场工作人员。
3.4基于三维数字化平台的设备全生命周期管理台账
基于三维数字化平台强大的数据管理和整合功能，从基建期开始整合收集设备的设计资料、厂家资料、安装调试数据、检修维护规程以及设备运行后的检修记录等资料，建立一个系统化、立体化和动态化的设备全生命周期管理台账。特别是对锅炉受热面、高压管道焊口资料的收集，重点包括焊口位置、管道材质、焊接的工艺处理、焊接检测报告等，在焊口达到计划检测时间时，自动报送检测计划列表。依托三维数字化档案的查询功能和三维模型关联功能，可以通过点击三维系统上的某个设备调取指定设备设备台账，提高设备管理台账的检索效率。管理平台还可以根据检修记录统计设备检修频率，自动规划设备检修周期和检修部位，特别是针对全厂的压力容器和安全阀门，达到维护周期时，自动推送计划检修通知，督促落实定期维护工作。
3.5基于三维数字化平台的检修培训
三维数字平台对重要主辅设备进行了高精准的三维建模，从外型到内部结构，与设备高度吻合，并实现了对设备逐一的解体和复装，模拟真实的设备大修过程。对设备进行模拟拆装，不仅可以加深对设备结构和原理的了解，还能够直观了解拆装顺序、工器具的准备等，是专门为检修人员定制打造的三维可视化作业指导平台，解决了发电厂机组检修时外包检修人员对设备了解不够而导致检修质量不高的难题。两票管理业务将融合三维，人员定位、手机APP等技术，最终实现智能安全两票管理系统。工作票在开出后，由工作票的许可时间和结束时间作为时间要素，工作票的设备信息即设备的工艺位置作为空间要素，在三维数字化模型中以时间要素和空间要素自动生成电子围栏。电子围栏将形成自动报警区，借助人员定位和移动手机技术，对两票的工作负责人和工作班成员长时间离开电子围栏区域进行手机的振动、短信等报警提醒。对非工作人员的闯入，同时对闯入人员、工作负责人和值班成员等进行手机的报警提醒，防止非工作人员误入设备间造成误操作。在多张工作票同时进行的工作时，如果三维模型中电子围栏区域出现部分重叠时可进行有效的预警，对不同工作票区域间的交叉作业及时告知相关人员，有效的避免安全隐患。
3.6基于定位系统的智能点检系统
基于定位系统的智能点检平台是利用全厂人员定位系统对点检行为进行智能管理的平台。智能点检系统可以实现巡检人员的实时监控，根据点检人员管理设备布置情况自动规划巡检路线，并在点检员偏离点检路线时发出提醒。智能点检系统可以智能检测巡检人员的巡检行为，判断点检员设备巡检停留时间是否合理。智能点检平台与点检工具无缝连接，实现点检人员的点检数据实时上传、拾音和分析。点检数据可以与SIS数据交换，形成数据对比和分析，发现存在数据异常时反馈至点检员和运行人员。智能点检系统还可以实现与便携式无线监测设备无缝连接，点检人员可以根据设备运行情况，灵活设置便携式无线监测设备，并将数据上传至智能点检系统，实现对异常设备重要参数（如振动、温度）的监测和对比分析，提高点检效率。通过与巡检过程，以及手机APP集成实现巡检过程智能化管理。可以查询巡检人员的工作时间、轨迹和相应的设备运行数据，还可以定位到巡检人员、设备的具体位置、设备的状态、设备异常情况的发生时间和调遣处理情况等，统计结果可以通过各种业务报表的方式打印出来。巡检时，手机上设有巡检路线、巡检项目、巡检周期、巡检标准、巡检时危险因素等信息，通过对巡检人员定位实现信息传送。当巡检人员靠近巡检路线上的安全隐患时，手机会自动报警，提醒人员注意安全，避免不安全事件发生。对巡检人员的定位，还可以了解巡检人员的动向，解决巡检人员外出不可控的问题，实现了对设备巡检的次数、周期和到位情况的监管。
4、智慧电厂技术发展建议：
4.1锅炉吹灰智能系统技术
锅炉智能吹灰能够在吹灰的过程中，对不同的受热面积的脏污程度进行监测分析，并且能够进行预测，更加准确的计算出吹灰的损失，使电厂在运行过程中能够有效的对成本进行控制。同时这种技术能够使水冷壁的磨损情况得到有效的处理，使水冷壁的损坏得到控制，从而减少了维修的费用，有效的减少了成本，提升了锅炉工作的效率。
4.2锅炉岛关键部件参数场分布监测技术
在当前的环保理念发展中，为了控制污染气体的排放，在电厂中对锅炉系统等进行了改善，这使锅炉运行过程中出现了温差大、高温腐蚀以及堵塞等问题，为了解决这些问题，对锅炉岛中的制粉系统的煤粉的浓度以及水冷壁的烟气组分等内容进行监测，可以有效的实现锅炉系统的环保性，同时减少了锅炉使用中的问题，对锅炉系统的运行具有重要作用。
4.3大型转机智能故障在线监测与诊断
系统的自主性较强，可以直接设置、采集、自动分析处理各项数据，然后直接提供各项分析工作的诊断结果，对机械设备的运转状态进行详细汇报，并通过自主检测在线系统对维护与维修工作进行建议提出，让设备、系统的维护人员工作负担得到降低，进而协助工程师做出更为专业的、正确的决策。其中，涵盖的检测对象较多，包括汽轮发电机组、六大风机、小汽机等。
4.4机组自动启动与停止控制系统
机组自主启动停止控制系统在发电机组中属于最高级别的自动控制技术，此项技术的复杂度高且精密度强，因此实际启动使用中，能够让自己控制系统的自动化水平得到提升，减轻工作人员的操作负担，等于是间接让电厂的人员雇佣占用得到了大量缩减，同时让工厂的工作效率更高，一举两得。
结语：
通过智慧电厂的建设，可提高机组可靠性，减少机组非停和人身伤亡，降低机组煤耗，降低炉膛出口NOx排放，减轻高温金属腐蚀，有效预防锅炉爆管，提高负荷和煤种适应性，并合理延长设备检修周期。电站智慧化建设将是一个明确的发展方向，是一个科技创新以及科技成果转化为生产力的过程。未来数年，电站智慧化建设将是主要投资方向，因此必须得到专业技术人员的重视，积极开发智能技术的价值，促进智慧系统的不断升级。
参考文献:
[1]钱澄浩,张静.智慧电厂建设研究[J].四川电力技术,2017,40(5):87～90.
[2]赵锐刚.关于智慧电厂建设的探究[J].内燃机与配件,2018,(4)：233～235.
张小雄：工程师，阳城电厂工程管理部（晋城市阳城县北留镇048102）
论文作者:张小雄
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/18
标签：电厂论文; 人员论文; 设备论文; 智慧论文; 系统论文; 工作论文; 智能论文; 《电力设备》2019年第9期论文;