1、新形势下水力发电企业建设智慧检修的思考 耿清华 马越 冯治国 国电大渡河检修安装有限公司 摘 要： 传统的计划检修模式下, 过修现象是普遍存在, 对人、财、物造成一定的浪费。随着人工智能的高速发展, 设备检修行业开始智慧检修模式的探索, 即通过设备运行参数大数据的计算分析, 评价设备健康程度, 对设备运行状态做趋势分析, 预警潜在的故障, 指导检修工作。对智慧检修建设的架构、主要做法和基本原则提出了思考, 为智慧检修建设的顺利推进提供了基础。关键词： 水力发电企业; 智慧检修; 建设研究; 作者简介：耿清华, 男, 工程师, 从事水力发电设备检修管理方面的工作。收稿日期：2017-11-16D
2、evelopment of the Intelligent Maintenance in Hydropower Companies under New SituationsGENG Qinghua MA Yue FENG Zhiguo China Guodian Dadu River Maintenance and Installation Co., Ltd.; Abstract： For hydropower companies adopting traditional planned maintenance mode, over-maintenance is frequently obse
3、rved which causes certain waste of the human, financial and material resources. With the rapid development of the artificial intelligence technology, the equipment maintenance industry has begun to explore the intelligent maintenance mode. Through the big data calculation and analysis of the equipme
4、nt operational parameters, the health level of the equipment is evaluated. Trend analysis is carried out for the running status of the equipment. Potential faults are predicted. Thus, the maintenance work is fully targeted. The structure, basic principles and main measures of the intelligent mainten
5、ance are discussed, which could be useful reference for the development of the intelligent maintenance.Keyword： hydropower company; intelligent maintenance; development; Received： 2017-11-16目前, 水电厂一直沿用传统的计划检修模式对发电设备进行检修, 这种检修模式能定期对设备进行全面检查, 提高设备整体运行稳定性, 但这种检修模式也对无故障的设备进行多次拆卸, 检修费用高, 时间长, 而且多次拆卸无故障的设
6、备也有可能导致设备故障的出现。我国水电站正在向“无人值班, 少人值守”的运行模式转变。具备国际先进水平的监控、保护等自动控制系统得到了广泛的应用, 站内自动化系统如:工业电视、水情测报、枢纽观测等也大量推广, 水电站整体自动化水平已经达到或接近世界领先水平。随着时代的发展, 在水电站自动化水平不断提高的前提下, 传统的事后检修、计划性检修已经不再满足行业发展的需求。预测性维护、状态检修、减人增效、优化运行、集中管控、智能决策等新的要求不断提出, 迫切需要引入新的技术和管理模式, 以实现“质量、效益”双提升。在互联网技术高速发展的大背景下, 智慧城市、智慧医疗、智慧社区、智慧企业等都在如火如荼的
7、建设。水电企业智慧检修也开始了不断的研究与尝试, 尤其以中国国电集团公司为代表的大型发电央企, 从 2017 年开始大力开展建设智慧企业1。对于水电企业来说, 智慧检修的建设也迎来了黄金期。1 智慧检修建设架构思考1.1 理论标准先行目前, 水电厂一直沿用传统的计划检修模式对发电设备进行检修, 这种检修模式能定期对设备进行全面检查, 提高设备整体运行稳定性, 但这种检修模式也对无故障的设备进行多次拆卸, 检修费用高, 时间长, 而且多次拆卸无故障的设备也有可能导致设备故障的出现。现行计划检修模式主要依据 DL/T 838发电企业设备检修导则、DL/T1066水电厂设备检修管理导则等标准执行,
8、要实现智慧检修的合法化, 必须标准先行, 因此要编写水电企业智慧检修相关标准, 规范智慧检修工作的开展。智慧检修相关标准应涵盖智慧检修管理体系及职责、技术支持系统结构及功能、智慧检修评价标准、智慧检修工作流程等板块。要详细阐述智慧检修管理体系及职责、智慧检修建设工作流程及要求, 明确智慧检修系统结构及功能, 制定评价设备健康程度的规则。1.2 开发技术支持系统在云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能高速发展的时代, 必须借助互联网手段, 使管理工作网络化、数据化和智能化, 才能实现真正的智慧检修, 故开发一套技术支持系统对智慧检修建设来说是必不可少的。1.2.1 开发发电机组实时智能监测
9、系统机组实时智能监测系统是指实时收集、存储各机组的运行数据, 对机组各个部件的状态进行实时监测和故障分析。该板块的本质是面向设备的数据挖掘系统, 除传感器和采集设备外, 软件系统主要完成采集数据的汇聚、存储、加工和展示任务, 各种传感器和变送器完成物理信号到电信号转换, 经数据采集装置处理后形成数字量, 存入实时数据库并实现共享, 供后续挖掘。利用各种分析方法和算法工具对这些数据进行分析计算处理, 统称为“算法挖掘”, 最终形成各类功能指标, 通过应用模块进行展示和人机交互。机组实时智能监测系统应该由数据平台, 算法平台和应用模块三部分组成2。数据来源于已安装的状态监测系统和监控系统, 数据平
10、台负责对这些数据进行汇聚、存储和管理;算法平台负责预警算法的实现, 应用模块负责预警信息的展示和交互。利用设备状态量化技术对电站机组相关指标进行预警及诊断, 这些指标由平台对源数据进行算法加工后获得, 全部过程在线、自动完成。水电机组故障预警功应能均以独立软件模块的方式提供, 称为应用模块。每个应用模块应都是独立运行的程序, 在开放方式标准数据接口的基础上, 可以由不同的开发商开发。系统还应附带多个工具类应用模块, 用户可以据此进行监测、分析和诊断。1.2.2 开发机组健康度评价及趋势预警系统健康度评价及趋势预警板块应能利用设备所有相关测点结合不同历史运行工况数据建立不同的模型。系统应能对发电
11、机组的历史数据进行分析, 构建出一个健康度的基准值, 作为发电机组运行状态是否健康的评价标准。系统应能通过大数据分析预测机组的运行状态走势, 设立机组的边缘模型, 将分析结果进行可视化展示, 展示数据差异, 提供预警, 预知预测, 能够自动生成诊断结果。系统应具有自动生成设备状态信息报表功能, 报表中统计了预警设备数量、异动设备数量、未处理预警总数, 对于报警次数较多部位进行排序, 从而判断设备故障。系统应立足于实际水电检修, 联合大数据、机器学习, 深入研究机器学习及大数据挖掘技术在水电检修行业的应用, 改进算法, 达到科学评估机组整体健康状态的目的, 为智慧检修的最终实现做出了积极的探索。
12、1.2.3 开发智慧检修管理系统智慧检修管理板块根据故障特点, 应能自动生成工作票、检修方案、工序卡等文件, 科学指导、管理、监督检修作业。同时, 通过业主需求整合、检修队伍管理、检修任务分派等实现人工检修的效率提升。初步实现风险识别的自动化和检修决策的智能化, 有效提升设备安全可靠性, 解决水电检修季节性对人力资源的需求, 降低检修成本。设备的检修是设备全过程管理的一个重要环节, 智慧检修作为一种先进的检修模式, 是建立在传统检修管理经验和先进科学技术的发展与应用的基础之上的。因此, 智慧检修工作的管理不仅需要继承和发扬传统检修管理中的成熟经验, 而且还需要研究和探讨在新的检修模式下所涉及到
13、的一系列管理方面的问题, 如智慧检修工作的技术组织、数据的综合管理、检修风险分析与决策、备品备件的管理、具体实施过程的管理、相应设备管理政策的制定对检修效果的评估、专业人员的培训与机构的设置等等。同传统检修管理相比, 智慧检修管理工作最主要的改进是用科学的分析和组织方法融合传统的经验, 进而代替主要依赖经验制定的检修规定、检修工艺及评估标准, 使得检修作业更加标准化, 提高检修质量。2 对智慧检修建设原则的思考水电企业智慧检修建设应该达到的目标是对发电机组风险识别自动化和决策管理智能化3。通过机组运行大数据的挖掘和分析计算, 做到应修才修, 改变现行计划检修模式, 实现降低检修成本提高经济效益
14、的目的。智慧检修建设应该遵循以下原则:1) 规约标准化。为了避免因规约不统一、不标准而造成不同厂家的功能模块无法互联、数据格式有所不同, 应清理当前各种系统的通信规约、数据格式、模型架构和接口规范, 主动制订一批成熟、兼容、通用的规约和标准, 使通信规约、数据格式、模型架构和接口规范等的标准化, 确保不同厂家提供的同类系统以及各系统之间能够有效互联, 确保未来新建功能模块能有效接入系统中。2) 平台统一化。根据各级运行管理人员对于设备信息和管理信息查阅的需求, 统一安排水电机组的数据采集内容和设备, 安排数据经由网络传输至主站, 消除数据采集重复、通道繁杂、维护困难等问题。同时, 在新系统中建
15、设检修中心统一的数据存储模块, 在汇聚全部运行、设备信息的基础上, 按照部门需求实现可定义的数据编组、订阅、分发服务, 使得各部门只需与统一的数据平台接口即可获得所需形式和内容数据, 实现统一数据中心职能, 为设备状态实时监控, 智能分析等应用的开展奠定基础。3) 预警智能化。根据各级运行管理人员对于日常业务开展的需求, 在统一显示界面, 统一数据源的基础上, 将数据服务、网络服务、告警服务、界面服务等通用服务项目归并智慧检修中心平台之上, 而各功能模块仅专注于设备监视和设备状态分析功能, 从而降低软硬件维护开销, 提高运行人员工作效率。利用各专业、各系统数据集中存储的便利条件, 以数据中心的
16、方式对同构或异构的数据库进行统一管理, 按照自定义的主题抽取多个库中的数据, 开发诸如设备状态多维度分析和评价功能, 专家诊断系统等, 全面提升检修中心的运维管理能力。4) 管理高效化。检修管理系统按照“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, 重点开发并建成设备检修工作通知、实施、流程审批、作业审批汇报、电子签章的全程电子化操作, 实现检修报告电子化生成、检修工作竣工报告电子化生成, 以及建立完善的检修设备库、检修知识库、标准作业库和标准业务流程工序卡。建设智能手机的信息管理系统, 最终建成一套真正的“电子化、智慧化、可追溯化”的信息管理系统, 全面实现上
17、下信息渠道畅通和数据共享与应用。3 结语智慧检修建设符合中国制造 2025 发展规划, 有利于传统行业的转型升级, 提高企业竞争力。智慧检修的建设最终达到变革目前水电机组计划检修模式, 解决计划检修模式下的过修、漏修弊端, 对水电机组检修行业起到一个示范作用, 带动整个水电检修行业技术转型升级, 引领行业的发展。参考文献1涂扬举, 郑小华, 何仲辉, 等.智慧企业 框架与实践M.北京:经济日报出版社, 2016 2耿清华, 张海滨, 冯治国.水轮发电机组智慧检修建设探析J.水电与新能源, 2016 (9) :8-12 3涂扬举.水电企业如何建设智慧企业J.中国能源, 2016 (8) :96-97
