（华电莱州发电有限公司 莱州 261400）
摘要：故障诊断和运行指导系统能够及时发现设备故障，指导运行人员操作，优化机组运行水平，可以进一步提高设备可用率，保障机组安全、经济地运行；作为集团公司典型示范的莱州两台1050MW火电机组的运营维护要走科技创新道路，依托技术服务中心现有的远程监控技术为基础，以莱州公司为试点，尽早把莱州公司建设成为国际一流发电企业。
关键词：莱州；发电；精益化；诊断平台
0 背景
集团公司领导2015年年初视察山东区域时提出要求：作为集团公司典型示范的莱州两台1000MW火电机组的运营维护要走技术创新道路，把莱州公司建设成为国际一流发电企业。目前监控发电设备安全可靠性的远程监控诊断平台集团还处于空白。为了构建全方位智能发电厂，经过收资调研，拟建立研发一套复合式专家远程诊断信息平台。远程监控诊断平台可实现转动设备在线故障监测，电气设备在线故障监测，系统运行性能在线监测预警等对发电及变电设备进行监测与诊断。
随着人工智能的不断研究，人工采集设备数据无法实时掌握设备的状态信息，且更新速度较慢，对于设备状态的趋势分析也不是十分有效。无法进一步提高现有精密诊断项目在设备管理中的实用意义。如何提高设备状态数据采集的实效性和连续性，开发在线的设备在线监测系统在国内还是技术空白。开发转机设备在线监测系统及电气设备在线监测系统能够克服人工数据采集、分析诊断存在的各方面弊端，解放了设备管理人员和精密点检分析人员的劳动强度和重复性工作，促使振动监测工作更具程序化和规范化。
开发诊断平台可将电厂就地各类发电设备的大量分散数据进行集中采集、存储和挖掘，提前发现设备故障预兆，集中进行专项故障诊断分析，并将故障消除在萌芽状态。依托该平台建立发电设备专家远程监控、诊断的工作机制，实现信息、数据、人力资源和经验的共享。能够集中发挥高端专业技术人才优势，对企业设备资产性能指标进行优化分析、对设备故障及异常进行预警和诊断，会将提出多年的“故障预测”、“状态检修”变为现实。
1 概述
研究开发远程监控诊断平台，可将电厂就地各类发电设备的大量分散数据进行集中采集、存储和挖掘，提前发现设备故障预兆，集中进行专项故障诊断分析，并将故障消除在萌芽状态。
以莱州2×1050MW机组为试点，结合技术服务中心专家团队，建设一个国内一流的开放式远程诊断技术支撑平台，形成专业的远程故障诊断中心和发电企业设备状态信息资源中心，提高设备运行可靠性，降低设备维护费用和企业运营成本。
该方案的实施能够集中发挥高端专业技术人才优势，对企业设备资产性能指标进行优化分析、对设备故障及异常进行预警和诊断，并指导企业开展设备状态检修，这对于提高整个企业的设备管理水平，提升企业效益具有重要的意义。
2 技术攻克
发电企业在经济结构调整、转型升级中面临机组容量提升、新技术引入、地域分散等问题，对安全生产、设备可靠性、员工素质等方面提出了更高的要求，而与之相对应的安全、设备管理手段还相对滞后，高技术人员相对缺乏。现应用的计划检修模式无法对设备故障及异常进行预警和诊断，无法进行专项故障诊断分析，并将故障消除在萌芽状态，因此计划检修模式已经越来越不适应现代电力企业发展的需要。
实现各业务单元设备可靠性相关的资产数据、运行数据、检修数据、试验数据、行业数据的整合；实现实时数据、关系数据、图档信息的整合和聚合；实现巡点检、精密点检和在线监测的一体化应用分析。
建立适合上级公司和各电厂共用的设备异常识别及诊断分析的可复用、可仿效的知识库、学习库，信息到知识的精确提取和聚合，自学习能力的构建。
基本思路：
（1）建立基于大数据挖掘分析机制，分析设备运行规律和参数关联关系，实现设备劣化趋势预测，大数据挖掘分析方法对现有可靠性分析能力提升。
（2）利用专家知识与智能，建立一套状态等级评价体系，综合评价设备运行状态等级，评价体系的构建，确保其可用性、适用性、易用性。
（3）实现基于模式识别技术和专家知识库相结合的设备故障诊断，保证诊断的及时性、准确性、完整性。
（4）探索建立基于预知性监测的维修优化管理模式，提升设备运行安全可靠性。实现优化检修、维修策略（如何指导检修，防止过修、欠修）探索优化运维模式，对现有可靠性管理模式的优化或创新。
（5）建立一套专家远程诊断管控模式，集中发挥高端专业技术人才优势，上级公司和各电厂现有诊断业务能力共享模式的创建，高端资源联席机制的创新。
（6）研发一套复合式专家远程诊断信息化支撑系统，符合自身业务特点的开放式支撑系统。
2.1 平台主要功能
2.1.1 实时在线监测
多通道同步整周期实时在线采样数据；具有完备可靠的现场信号拾取功能；系统实时显示机组的运行状态，通过机组主监测画面，能够了解机组的实际运行状态，系统能提供多种方式进行的画面组态。
2.1.2 趋势分析
该平台可分析任一个或多个参量相对某个参量的变化趋势，其中横轴和纵轴可任意选定，时间段可任意设定；得到某段时间内的直观变化曲线。
2.1.3智能诊断分析
系统具备如下诊断分析功能：
（1）系统具有智能自动诊断和自学习功能，诊断准确，并能自动生成材料备件采购清单，为ERP/EAM系统提供准确的采购计划、储备计划等；
（2）系统具有自动生成设备故障改善方案等；
（3）系统具有设备监测设备预警、风险评估、寿命评估等管理功能；
（4）系统具有所有动设备轴承预警和寿命评估功能；
（5）系统具有所有风机判断叶片裂纹预警和预知保养计划等。
2.1.4 平台集成
电厂现有的所有状态监测系统可集成到该大型转机在线监测系统平台，通过统一的系统平台查看监测的数据，同步专家系统结论结合分析师人工干预得出自动诊断结果，并通过该平台完成《缺陷单》的形成；
该系统平台亦可与电厂DCS系统、SIS系统等相连接，应用工艺参数提升故障诊断的准确率。
该系统平台可以通过 API、OPC 或 ODBC方式开放所有数据，便于未来远程诊断大数据平台从中抽取过程数据和结果数据；应用层的集成平台示意图如图1所示。
2.1.7实时健康状态统计
该系统可以分级展示设备健康状态的参数信息，用户可以直观的了解到设备参数异常情况。
用户可选择查看备定位到具体年月的设备健康等级分配饼图，可以用来分析该月 进行综合诊断设备的健康等级的分布情况，并作出相应的改善措施。
用户可选择查看备定位到具体年月的设备失效模式故障类型统计情况，是对设备失效方式的概括性统计。
3 改善实施
3.1 安装加速度传感器
根据每台设备的类型确定安装传感器的数量和位置以及数据采集器的安装位置；传感器通过航空插头与信号线连接，传送到数据采集器。
为了实现对设备的在线实时监测与诊断，需要在电机侧也加装传感器，如图3所示，1、2、3、4点分别加装一定数量的传感器，以完成实时数据的采集。
3.4 服务器安装、网络及软件系统调试
数据库服务器安装在集控楼1楼的在线诊断中心内，所有的振动信号传输到数据库服务器中存储，数据库服务器与在线诊断平台服务器通过光纤通讯，并进行厂内局域网共享访问，既可以在中心对设备状态进行实时查看，也可以在厂内任意一台联入厂网的工作站进行远程访问。
通过相应的远程软件对所有的就地数据采集器进行采集控制，根据设备的实际运行情况，对采集周期、间隔进行设定，以便全面的掌握设备的实时状态。
4 精益化
在满足技术要求的同时，如何做好精益化、如何提质增效降低成本变得尤为重要，本方案以莱州2×1050MW机组为基础，结合技术服务中心专家团队，建设一个国内一流的开放式远程诊断技术支撑平台，形成专业的远程故障诊断中心和发电企业设备状态信息资源中心，提高设备运行可靠性，降低设备维护费用和企业运营成本。
目前仍存在的问题是：
（1）效率低
目前的故障发现速率与消缺率处于低端水平，不能适应现有的人工智能要求，且浪费大量人力物力。
（2）无连续性
设备问题的发现依靠运行人员的责任心与工作能力，没有可以连续发现问题的能力。
（3）无时效性
往往当运行人员发现问题时，可能该设备已经非正常工作一段时间了，这对机组的稳定运行，无疑是一个重大隐患。
（4）无预判
设备无风险预判，不能防患于未然。
综上，我们需要火电机组诊断平台来填补这一行业空白；同时，达到公司杜绝浪费、提高检修质量的精益化高要求。
5 预期效果
2×1050MW火电机组诊断平台可以实现莱州公司建设国内一流的开放式诊断技术支撑平台，形成专业的故障诊断中心和发电企业设备状态信息资源中心，将其作为建立发电设备专家监控、诊断工作机制的技术工具，其包括转机振动监测、电气在线监测、核心诊断系统平台三部分。
实现对就地设备的在线监测：包括对转机设备振动实现在线监测，对变压器、GIS组合电器、避雷器电气设备的在线监测
通过建立包括汽轮机、给水泵、六大风机、各级换热器、真空系统等为对象的人工智能模型，建设基于状态智能监测的早期预警与故障诊断系统，预测设备劣化趋势，实现设备在线预警，进而对预警设备进行故障的精确诊断
实现2纵1横的诊断平台组成，如图5所示。
图5 2纵1横诊断平台
结束语
现有的转机设备监测系统，是基于部分转动设备厂家预先安装在设备上的速度传感器，仅能提供设备振动的幅值，只能起到对设备恶性故障的保护性停机预警。对于设备早期故障和设备状态劣化趋势及故障原因，缺乏有效的监测手段。本次计划引入的转机设备在线监测系统是基于高精度的加速度传感器，能从设备故障的特定频谱层面，了解设备状态、分析设备故障。该故障分析技术已经在我厂开展的精密点检工作中得到了充分的验证，对于转动设备的状态分析和故障诊断，准确率在90%以上。在设备上加装永久的加速度传感器，实现在线监测，是对精密点检工作的补充和延伸。将人工的数据采集升级为实时的在线监测。不但杜绝了人工采集造成的数据偏差，更提高了数据的连续性。对于设备早期故障的发现、故障劣化程度的跟踪、设备可靠性的提高，都是质的飞跃;大大满足了 火电机组的精益化管理。
参考文献
[1]薛福连.企业标准化与质量管理[J].交通标准化,2003年Z1期.
[2]潘亚力,王守恩,叶明.基于iPE平台软件的大型火电机组性能诊断专家系统[J].山东电力技术,2002,21:58-78.
作者简介
尹洪飞（1975-），华电莱州发电有限公司生技部热控专工（Email：995242914@qq.com）。
论文作者:尹洪飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：设备论文; 在线论文; 莱州论文; 故障论文; 平台论文; 数据论文; 状态论文; 《电力设备》2017年第12期论文;