1、Optimal Maintenance Information System 优化检修信息系统(OMIS) 可行性研究与实施方案 The Best Platform for Intelligent Power Plant Maintenance Decision Support System 智能电厂“检修决策支持”的最佳平台,(1) 白莲河电厂 白莲河水力发电厂是新中国成立后湖北省投产的首座中型水力发电厂。主要担负湖北电网的调峰、调相和事故备用任务。 白莲河抽水蓄能电站是华中电网公司和湖北省电力公司合资兴建的大型抽水蓄能电站，位于湖北省黄冈市罗田县白莲乡境内，地处大别山南麓，距武汉市 143
2、km，地处湖北乃至华中电网的负荷中心。电站安装 4台 300MW的可逆式抽水蓄能机组，总装机容量 1200MW。,OMIS_项目背景,OMIS_项目背景,(2) 电厂自动化系统发展需求 随着白莲河抽水蓄能电站的兴建与投产发电，将实现与白莲河电厂的联合调度与优化运行。白莲河抽水蓄能电站作为湖北省大型蓄能电厂，同时也将是世界上最先进、最现代化的电厂，为了满足联合调度与优化运行的要求，需要进一步提高电厂自动化水平和设备的可靠性、可利用率。 电厂机组投运初期是掌握机组正常性能的最佳时间，是后续诊断分析的基础，为确保保证电厂运行的安全性和可靠性，需尽快掌握设备“健康”初始状态。, 电厂体制发生了变化。从
3、过去的国有资产管理单位变为国有资产运营单位，企业的特征更加突出，因此减员增效、开发设备潜力、降低运行成本等一系列旨在提高企业经济效益的改革措施将相继出台，为了改革的顺利实施，需要提供必要的技术保障。 智能电厂作为国网的一项重大科研项目在行业中已经在白山电站立项建设，标志着我国在智能化水电厂建设方面已经开始了布局，具备了可行性和必要性。 科学技术的发展，特别是信息技术的突飞猛进为生产的进步提供了条件。,OMIS_项目背景,(3) 智能化水电厂2010年提出智能化水电厂建设目标及试点单位 梯级电站发电的经济运行； 梯级电站群水库调度智能化； 梯级电站值班无人化和监控远方化； 设备检修状态化； 关键
4、数据采集数字化； 设备操作智能化； 运行管理自动化； 发电监控智能化等功能。,OMIS_项目背景,(1) 检修方法,OMIS_基本概念,事后检修(Corrective Maintenance 或Break down Maintenance) 根治检修(Curative Maintenance) 应急检修(Palliative Maintenance) 预防检修(Preventive Maintenance) 计划检修(Scheduled Maintenance) 状态检修(Condition-based maintenance) 预知检修(Predictive Maintenance) 最优检
5、修(Optimal Maintenance) ：综合考虑设备健康状态（机情）、水力资源情况（水情）和电力市场情况（电情），以可靠性为中心、以经济效益最佳为目标，作出最优的检修决策（检修计划与方案以及检修监管方案）。,OMIS_基本概念,状态检修(Conditional Maintenance、Predictive Maintenance、Optimal Maintenance) 认识 工具 管理 工具：OMIS检修发展指导思想： 减少计划检修。 尽量避免事后维修。 逐步实现状态检修。 提倡最优检修。,OMIS_基本概念,检修技术发展历史 早期的工业化时代，由于设备简单，自动化水平低，采取的是事
6、后维修(Breakdown Maintenance or Corrective Maintenance)制度。 二战期间美英等国开始倡导预防检修(Preventive Maintenance)，即计划定期检修，该检修策略以预防为目的，定期进行，克服了设备失修问题，但盲目性大，出现不该修也修，造成人力、物力、财力的极大浪费。目前我国水电仍然主要采取这种检修制度。,OMIS_现状与趋势, 五十年代中期，美国GE公司提出的状态检修(Condition Based Maintenance)概念，强调以设备状态为检修依据，该修才修也必修，使检修制度真正步入了科学发展的轨道。 七十年代，随着状态监测和故障
7、诊断技术的发展，状态检修发展完善成为以可靠性为中心的预知检修 (Predictive Maintenance)，八十年代在发达国家(如美国、法国)已制定出相应的标准。 九十年代以来，信息技术飞速发展，以可靠性为中心的预知维修(RCM, Reliability Centered Maintenance)发展到以可靠性、可用性和经济性为综合指标的最优检修(OMF, Optimal Maintenance )。,OMIS_现状与趋势,OMIS_现状与趋势,(2) 国外现状与趋势 核电全面采用状态检修：法国EDF于1993、1994年在三座核电厂对OMF策略进行全面最终具体实施，收到显著的经济效益：节
8、约维修开支20%(局部高达30%)，而全法国50多座核电站1993年维修费高达90亿法郎。1995年开始OMF策略在全法国电力系统推广，其中部分电站采用了基于OMF思想的PSAD系统。 火电状态检修：火电的状态检修也比较成熟，美国CSI公司1997年7月10日为我国大港电厂提出了“最优检修及可靠性方案建议书”。,OMIS_现状与趋势,水电状态检修工作相对滞后：目前市场上与检修有关的信息系统有两种：检修管理系统和状态监测系统。 检修管理系统：资产技术管理、投资、备品备件、采购、检修资源、检修计划和管理等等。检修管理系统一般方在管理信息系统中，得到广泛的应用。问题1：决策的依据往往是对正常设备的平
9、均统计数据，而不是实际使用的设备。问题2：没有掌握设备的实际状态。 状态监测系统：通过对设备实时运行状态的监测、综合手动或自动获取的物理测量信息，决定设备是否需要检修。这类系统是目前状态检修的热点。,问题1：主要关心设备是否能运行，侧重机组保护，诊断分析不够。问题2：单项监测，由独立的信息系统实现。问题3：缺乏对多种检修机制并存的支持。国内外这方面的产品很多，如：振动摆动监测、绝缘监测气、定转子气隙监测等等。1999年美国IEEE颁布了： 水电设施中电厂状态监测单元集成标准 水电设施中电厂状态监测应用指南 两部预标准。,OMIS_现状与趋势,OMIS_现状与趋势,(3) 国内现状与趋势国内开展
10、水电状态检修的情况与国外基本同步： 广州抽水蓄能电厂、隔河岩电厂两个“第一流电厂”开展了状态检修系统建设。福建池坛水电厂 、江西万安电厂等也开展了状态检修工作。 引进吸收了一些国外（如Vibro公司、Bently公司、AVO公司等）的设备与技术。 清华大学、华中科技大学、武汉大学和一些企业开发了状态监测与诊断产品和系统。 华中科技大学参加了REMAFEX项目研究。,OMIS_现状与趋势,(4) 存在问题 对状态检修认识不全面，需要强调的是：状态检修至少在短期内不可能完全替代其它检修方法状态监测与诊断系统是状态检修系统的基础和组成部分，可以实时在线实现，而离线实现也是重要的途径。状态检修与设备保
11、护的区别。 目前的各项状态监测与诊断设备均为独立的IT(Information Technology)系统。各自为政，在实施策略上缺乏组织和统一，无论是基本的信息表现形式还是信息之间的相关性方面都缺乏一致性。如果简单地购买各种监测与诊断设备组成的“状态检修”系统在专项监测与诊断分析方面能发挥一定的作用，但难以进行综合的诊断分析，发挥应有的效果。,OMIS_现状与趋势, 目前状态监测与诊断设备是由真正的专家开发的，凝结了专家们丰富的经验与智慧，但目前设备的开发与使用存在严重的脱节，主要体现在两个方面：一是状态监测与诊断设备是根据设备工作原理的共性和典型特性研究开发的，对具体监测与诊断对象和使用人
12、员的特点缺乏考虑，二是使用单位在购买监测与诊断设备时，主要注意其功能、安装方法、使用操作方法，而对其内部工作原理、思路与方法一般不了解。造成信息难于理解与掌握、状态不易甄别的问题。 对机组零部件故障模式与机理及各种故障模式对机组运动规律的影响和故障表征方面的基础研究不够全面详细 ，导致测点布置、状态分析和故障诊断的盲目性。,信息的描述形式比较原始、朴素，只有专家才能理解 。 技术与管理脱钩，一些单位领导对开展状态检修工作非常重视，投入大量资金采购了先进的设备，并进行了二次开发，但在建设、开发阶段没有安排使用人员参与，而且在检修工作制度与规程中，没有考虑如何利用这些系统，造成使用效率低，发挥不了
13、应有的作用。,OMIS_现状与趋势,Optimal Maintenance Information System OMIS 优化检修信息系统 智能电厂“检修决策支持”的最佳平台,OMIS_意义,通过对电力生产中的设备进行全面性能状态监测及检修决策管理可以有效防止非计划停机事故的发生，提高设备的可靠性和可利用率，降低设备维护运行成本 设备的全面性能状态监测及检修决策管理是对现有设备检修维护作业模式的有效完善和提高 设备的全面性能状态监测及检修决策管理是实现厂级设备状态检修的基础 设备的全面性能状态监测及检修决策管理是提高整个电厂设备效率的关键、实现智能化电厂的基础,OMIS_意义,实现“电力流、
14、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代水电厂。 具有坚强可靠、经济高效、集成开放、友好互动等显著特征，在技术和管理上步入国际领先水平。 系统建成后电厂将以管理先进，设备精良，文化优秀，环境舒适的面貌展示在世人面前。 成为集数字化、信息化、网络化、标准化、规范化、互动化于一身的国内第一家智能化水电厂。,(1) 提高设备可靠性：及时检测、诊断设备故障，提高水电机组和水电厂运行可靠性，减少因事故造成的意外停机和设备损坏，具有巨大的经济和社会效益。 (2) 提高设备可用率：减少停机检修时间，提高了设备可用率，从而提高整个电厂的可用率。 (3) 降低检修成本：延长检修间隔可直接降低检修成本。精确的故障诊
15、断定位可缩小检修范围，缩短维修时间，减少检修人力、物力、财力的浪费。优化的检修程序，提高检修质量。,OMIS_效益分析,OMIS_效益分析,(4) 降低劳动强度、提高工作效率和质量：实现电厂运行无人值班少人值守和远程的控制维护管理，可使员工享受更多假期。集成信息系统将大大提高生产、维护、管理及办公工作效率和质量，实现减员增效。(5) 降低成本、提高投资效率：及时、有效的维护可延长设备寿命。优化物质管理，减少仓储。 (6) 提高发电效益。优化的生产调度和维修决策将：减少弃水，增加发电量。在电力负荷峰-谷间合理安排发电，提高单位电量的电价。,OMIS_内容,包括四部分内容 了解全厂当前运行设备的性
16、能指标，如设备的可靠性、可利用率，设备的当前运行状况 结合当前的实际情况，如资源情况、市场情况等 制定设备的维修计划，如什么时间维修、哪些部件需要维修、如何进行维修、维修工艺和监管方案等 提高在线运行设备的实际性能，从而使“设备状态性能”达到或超过预期的指标 通过OMIS实现整个企业设备的动态在线的检修决策管理，从而提高设备可利用率，减少非计划停机时间，创造更大的经济效益 OMIS是实现更高阶段检修手段的最佳途径，是提高电厂自动化水平的有效手段,OMIS_参考模型,OMIS_系统框架,以信息技术为纽带，将分布在广域范围内的诊断维护资源有效地连为一体，形成资源共享、互相支持协作的优化检修决策系统
17、。 它担负着为电厂提供专家水平的信号分析、综合诊断、故障处理以及检修决策等快速响应服务。,OMIS_的障碍,电厂的生产设备和系统对象是一个动态变化的多耦合复杂系统，如果不对设备和系统进行深入的研究和分析，将很难掌握设备的性能。 电厂是大量设备集中的连续型生产企业，这些设备包括大量的非旋转机械和旋转机械，如果没有统一的设备性能监测和检修决策平台，将无法实现厂级的设备动态监测和决策管理 传统的设备状态检测手段，如电厂的大型旋转机械在线监测系统，都有设施周期长，投资高，需要相对很高的专业技能，此外整个系统相对封闭，不是厂级的设备检修决策管理平台等特点,OMIS_的障碍,OMIS_定位,Enterpr
18、ise Asset Management 企业资产管理 (EAM),PI Histotian 实时/历史数据库,Lab Data 实验数据,Manual Data 人工数据,Scheduling/Planning 计划/调度 (PBS),Business Systems 管理系统 (MIS/ERP),Adv. Control &Optimization 先进控制&过程优化 (OPTIPRO),OMIS System is the platform for Enterprise Maintenance Decision Support System OMIS系统是全厂 “检修决策支持”的最佳平台
19、,TDM 振动监测,DCS/PLCs 控制系统,How OMIS Systems Working?,OMIS_状态监测及预警,现场设备,智能设备模型,预测及诊断模型,虚线部分为OMIS系统针对设备模型预测值的上下限，OMIS系统提供了设备测点的预警指纹上下限，较传统状态监测，上下限带宽更精确，极大的提高预警灵敏度OMIS系统综合考虑设备所有相关测点的当前运行数据来确定某一测点的当前期望值。使得该测点的异常状态在信号正常波动范围内得以探明,OMIS_状态监测及预警,性能降低检测的要求 故障潜伏时间(Fault Latency)短 故障覆盖率(Fault Coverage)高 故障诊断的要求 多种
20、适用的诊断方法 诊断定位精确 能够进行演绎分析 具有较强的人机交互,OMIS_性能降低检测与诊断,综合考虑设备健康状态、资源情况和电力市场情况，以可靠性为中心，经济效益最佳为目标，做出最优的检修计划与方案以及检修监管方案。 主要包括检修紧迫性等级，检修范围、检修技术方案、检修工艺流程、维修操作规范等内容。 要求能够为维护工程师提供可视化的维修指导，辅助工程师完成维修工作。可视化的维修指导避免维修过程出现问题，提高维修可靠性。,OMIS_检修维护决策,OMIS系统和传统的设备监测方式的比较,传统的设备监测,OMIS系统,OMIS_工作机理,1、启动OMIS，OMIS系统自动采集设备的实时/历史数
21、据，并将信息直接触发仿真系统并行运行；,2、和其他的监测技术不同，OMIS创建的仿真系统模型将会和在线设备同时运行，并根据设备的正常运行标准，针对每一个输入值，产生设备运行良好状态情况下的预测值，每一个预测值的产生不仅仅基于该测量值的历史规律，同时取决于和测量值关联的其他测量值信号，从而极大提高预测值的精确度和准确性；,3、接着，OMIS系统将设备的实际测量值和预测值进行比较，并将比较产生的结果送入OMIS数据库中进行设备早期性能降低检测和故障诊断处理，比较残留值同时可以直观的显示在趋势图中；,4、OMIS数据库通过智能代理、信息融合等技术对比较结果进行处理，根据设备运行的不同情况，采用适用的
22、诊断方法对设备进行诊断和故障定位；,5、诊断出的设备问题通过直观的方式进行显示，同时和后台的决策支持库进行连接，为现场人员提出检修决策方案，并经过专家的确认与完善，最终帮助现场人员进行设备的故障处理与检修工作；,6、所有的检修决策信息可以和用户的其他信息系统应用连接，如MIS系统，设备管理系统等等。,生产过程与设备的状态监测、诊断分析、最优检修决策是一项综合性强、技术含量高的新课题，为了保证项目的先进性和可操作性的统一，建设将采取总体规划、设计，分步实施的方法进行。 (1) 基础研究和专项系统状态监与诊断、技术开发基础研究的目的是总结专家对电厂机组的认识与经验，通过建模和仿真分析，进一步系统、
23、深入地认识机组特性，特别是故障特性，并将这些认识与经验整理成计算机的知识库，为建立诊断分析专家系统、检修决策与管理专家系统打基础。这部分主要以振动、摆渡监测和发电机气隙监测为主要研究对象。,OMIS_实施计划,(2) 机组状态监测与诊断子系统本阶段的目标是建立机组状态监测与诊断分析子系统和机组主设备的状态监测与诊断，达到工业运行的水平。 (3) 机组辅助设备状态监测与诊断本阶段的目标是建立机组辅助设备的状态监测与诊断单元，达到工业运行的水平。 (4) 电厂最优检修信息系统开发和集成本阶段时最优检修信息系统的最后阶段，将电厂最优检修分析、决策与管理功能。 侧重整体功能和框架体系的实现，采用扩展性
24、强的设计原则，开发开放式的系统,OMIS_实施计划,研究基地 湖北华中电力科技开发有限公司 武汉大学动力与机械学院 水资源与水电工程科学国家重点实验室 水力机械过渡过程教育部重点实验室 华中科技大学水电能源仿真中心,OMIS_基础与条件,(2) 研究基础武汉大学是国内最先开展状态检修方面理论研究和实际应用的研究单位，开发的系统成功投入电厂运行，并经过鉴定，获得湖北省科技进步二等奖。华中科技大学在状态检修领域有着成功的经验，其开发的系统在葛洲坝电厂运行良好，为行业的应用奠定了基础。本研究团队集中了行业里面的精英，共同打造智能化水电厂下的优化检修信息系统。,OMIS_基础与条件,系统功能展示,系统
25、功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,系统功能展示,机组稳定性分析,系统功能展示,机组稳定性分析,系统功能展示,机组稳定性分析,系统功能展示,机组稳定性分析,系统功能展示,机组稳定性分析,根据上述分析，可以得出如下诊断结论： - 机组7月31日稳定性异常上升是由于提门排漂引起的。 - 水轮机在+X方向导叶中夹杂有异物（或有结构破坏，可能性较小），造成该方向水流紊乱、流量下降。 - 因为4倍转频振动摆动危害较大，而且异物会影响导叶关闭，建议尽快安排检修，排除故障。,系统功能展示,顶盖漏水分析,系统功能展示,顶盖漏水分析,系统功能展示,系统功能展示,大亚湾核电站应用案例,系统功能展示,大亚湾核电站应用案例,谢谢,OMIS_致谢,
