1　智能化建設(shè)背景

科技創(chuàng)新作為提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國(guó)力的戰(zhàn)略支撐，已擺在了國(guó)家發(fā)展全局的核心位置，從思想到戰(zhàn)略再到行動(dòng)的完整體系逐步形成，“工業(yè)4.0”和“互聯(lián)網(wǎng)+”等創(chuàng)新理念深入人心，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與發(fā)電行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程逐步深度融合，發(fā)電行業(yè)的建設(shè)與發(fā)展進(jìn)入新的階段，面臨著新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

2　鋼鐵企業(yè)煤氣發(fā)電機(jī)組能效提升需求升級(jí)

重點(diǎn)鋼企積極響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略布局，工藝裝備均已實(shí)現(xiàn)了大型化、現(xiàn)代化，自動(dòng)化水平得到顯著提高。為應(yīng)對(duì)新形勢(shì)提出的深層次的節(jié)能要求，還有很多細(xì)致的工作要做。配套建設(shè)大型高效煤氣發(fā)電機(jī)組，對(duì)高、中溫氣相余熱（焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煙氣、高爐煤氣等）進(jìn)行回收利用，將產(chǎn)生的高爐/轉(zhuǎn)爐/焦?fàn)t煤氣完全燃燒用于發(fā)電，煤氣機(jī)組的自動(dòng)化系統(tǒng)和自動(dòng)化裝備的水平對(duì)能源利用效率影響較大，因此，現(xiàn)代化的鋼企更加重視自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，提升能源綜合利用效率，企業(yè)在智能化建設(shè)道路上不斷實(shí)現(xiàn)降本增效。

3　智能控制系統(tǒng)的目標(biāo)與框架

科遠(yuǎn)為多臺(tái)大型煤氣發(fā)電機(jī)組提供控制系統(tǒng)解決方案，為應(yīng)對(duì)機(jī)組在安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)方面的性能提升需求，以高度開(kāi)放的NT6000 V4 DCS控制系統(tǒng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，充分融合智能感知、大數(shù)據(jù)分析、先進(jìn)控制等技術(shù)，在應(yīng)用功能上不斷拓展，提高了系統(tǒng)監(jiān)控性能、降低設(shè)備故障率，打造煤氣發(fā)電過(guò)程的智能控制與運(yùn)行，提升機(jī)組運(yùn)行效率、減少機(jī)組非停，實(shí)現(xiàn)煤氣機(jī)組智能監(jiān)盤(pán)、少人值守。

圖1 大型煤氣發(fā)電機(jī)組智能控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

以DCS為基礎(chǔ)的智能控制系統(tǒng)是智慧型電廠(chǎng)重要組成部分，是承上啟下的中間層。科遠(yuǎn)智慧不斷技術(shù)創(chuàng)新與積累，賦予了DCS更強(qiáng)大的功能，形成了以智能控制優(yōu)化系統(tǒng)、智慧燃燒專(zhuān)家系統(tǒng)、智能運(yùn)行輔助、智能預(yù)警等一系列智慧功能在煤氣發(fā)電機(jī)組上成功應(yīng)用，打造出全新煤氣發(fā)電機(jī)組智能控制系統(tǒng)，以新技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)和推動(dòng)能源企業(yè)安全可靠、清潔環(huán)保、高效經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4　智能控制系統(tǒng)功能介紹

通過(guò)控制及運(yùn)行方式優(yōu)化，使機(jī)組的啟停過(guò)程、正常運(yùn)行、升降負(fù)荷階段能夠做到自動(dòng)高效控制，減少人為干預(yù)，降低運(yùn)行操作量。主要功能模塊如圖2所示。

圖2 主要功能模塊

4.1　控制優(yōu)化系統(tǒng)

4.1.1　自動(dòng)回路品質(zhì)優(yōu)化

自動(dòng)回路品質(zhì)優(yōu)化控制系統(tǒng)可將現(xiàn)有的工藝系統(tǒng)自動(dòng)化水平進(jìn)一步提高，完善設(shè)備功能，提高控制精度，辨識(shí)頻繁操作步序，采用智能前饋、預(yù)測(cè)控制、模糊控制等先進(jìn)控制技術(shù)與智能算法，通過(guò)數(shù)值分析軟件，修改和完善優(yōu)化控制策略，實(shí)現(xiàn)重要參數(shù)的有效控制，并保證較高的自動(dòng)投入率。煤氣發(fā)電機(jī)組在蒸汽質(zhì)量和鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定、減員增效方面還存在較大的優(yōu)化空間，優(yōu)化項(xiàng)目主要包括：機(jī)組協(xié)調(diào)優(yōu)化控制、送風(fēng)氧量?jī)?yōu)化控制、爐膛壓力（引風(fēng)）優(yōu)化控制、蒸汽溫度優(yōu)化控制、汽包水位優(yōu)化控制、主汽壓力優(yōu)化控制等，投入運(yùn)行后：

（1）實(shí)現(xiàn)燃?xì)忮仩t的全自動(dòng)優(yōu)化運(yùn)行：將鍋爐燃燒所有回路全部投入自動(dòng)運(yùn)行，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安全控制水平，長(zhǎng)期可靠自控率大于90%以上；

（2）實(shí)現(xiàn)鍋爐穩(wěn)定、安全運(yùn)行：鍋爐運(yùn)行參數(shù)控制品質(zhì)明顯優(yōu)于原操作方式，穩(wěn)定鍋爐運(yùn)行，提高安全控制水平；

（3）實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：在保證鍋爐負(fù)荷滿(mǎn)足調(diào)度要求的前提下，實(shí)現(xiàn)煤氣和送風(fēng)、以及氧含量?jī)?yōu)化運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)煤氣鍋爐的最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；

（4）實(shí)現(xiàn)鍋爐環(huán)保運(yùn)行：滿(mǎn)足燃料充分燃燒，在一定程度上解決煤氣不完全燃燒帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題并降低排煙溫度。送風(fēng)氧量?jī)?yōu)化控制投入之前，送風(fēng)機(jī)為運(yùn)行人員手動(dòng)控制。送風(fēng)氧量?jī)?yōu)化控制投入之后，正常情況下?tīng)t膛出口氧量波動(dòng)范圍由之前的2.245%縮小至1.454%；在負(fù)荷發(fā)生劇烈變化的情況下，爐膛出口氧量波動(dòng)范圍由之前的6.621%縮小至1.624%。在煤氣總管壓力發(fā)生大幅變化時(shí)，負(fù)壓氧量也能夠得到及時(shí)的控制，并且不需要運(yùn)行人員進(jìn)行手動(dòng)操作，減少運(yùn)行人員工作量。

4.1.2　智慧燃燒專(zhuān)家優(yōu)化系統(tǒng)

煤氣鍋爐智慧燃燒專(zhuān)家系統(tǒng)是以鍋爐溫度場(chǎng)激光在線(xiàn)測(cè)量技術(shù)、鍋爐燃燒CFD數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，建立的鍋爐燃燒實(shí)時(shí)專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)，通過(guò)每只燃燒噴嘴調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)鍋爐的優(yōu)化智能燃燒，以達(dá)到鍋爐高效、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。智慧燃燒專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）燃燒狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

（2）燃燒優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)；

（3）燃燒狀態(tài)實(shí)時(shí)優(yōu)化。

煤氣鍋爐爐膛CT裝置實(shí)時(shí)監(jiān)視爐膛燃燒狀態(tài)，提供爐膛橫截面溫度分布圖像，實(shí)時(shí)顯示鍋爐溫度場(chǎng)測(cè)量、爐況運(yùn)行參數(shù)、爐況熱力分析、運(yùn)行參數(shù)曲線(xiàn)。優(yōu)化指導(dǎo)操作人員運(yùn)行調(diào)整，給鍋爐燃燒優(yōu)化控制提供數(shù)據(jù)。

鍋爐CT在線(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可在操作員站以直觀可視化的方式，實(shí)時(shí)顯示爐膛測(cè)量截面溫度場(chǎng)及氣體組分濃度場(chǎng)。智能燃燒優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行燃燒工況參數(shù)調(diào)節(jié)，以達(dá)到均衡優(yōu)化燃燒，有效監(jiān)測(cè)與防止鍋爐結(jié)焦、局部超溫對(duì)水冷壁管的損傷、減少爆管事故發(fā)生，減少因非計(jì)劃停爐而造成的損失等，提高鍋爐燃燒效率。

圖3 大型煤氣發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)功能畫(huà)面

圖4 大型煤氣發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制效果圖

圖5 優(yōu)化后風(fēng)壓氧量（變負(fù)荷）12h變化趨勢(shì)

紅色—風(fēng)壓測(cè)量值；藍(lán)色—風(fēng)壓設(shè)定值；墨綠——氧量設(shè)定值；

橙色—氧量測(cè)量值；黑色—鍋爐出口蒸汽流量。

圖6 鍋爐CT在線(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)框圖

圖7 爐膛截面溫度成像

4.1.3　定期工作自動(dòng)執(zhí)行功能

為保證設(shè)備健康度，需對(duì)一些設(shè)備進(jìn)行定期切換運(yùn)行，設(shè)備的啟停時(shí)間、運(yùn)行天數(shù)等常常會(huì)被忽略，導(dǎo)致切換不及時(shí)，需查閱運(yùn)行日志、調(diào)閱曲線(xiàn)，對(duì)運(yùn)行人員存在工作負(fù)擔(dān)。按照設(shè)備輪換管理要求，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行順序，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的定期輪換啟動(dòng)運(yùn)行。定期切換試驗(yàn)范圍包括：凝泵切換、循泵切換、真空泵切換、EH油泵切換、火檢冷卻風(fēng)機(jī)切換、密封風(fēng)機(jī)切換、輔機(jī)油泵切換、定子冷卻水泵切換）。

在系統(tǒng)幫助下，運(yùn)行人員僅需根據(jù)規(guī)程設(shè)定好設(shè)備定期切換周期即可，系統(tǒng)會(huì)按照運(yùn)行人員設(shè)定，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)切換運(yùn)行，并能夠記錄設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間等，方便運(yùn)行人員查看。系統(tǒng)減輕了運(yùn)行人員的工作負(fù)擔(dān)，保證設(shè)備切換過(guò)程安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確。

4.1.4　給水泵自動(dòng)倒泵、定期并泵試運(yùn)功能

為降低運(yùn)行人員在給水泵切換過(guò)程中的操作風(fēng)險(xiǎn)及操作難度，結(jié)合運(yùn)行人員手動(dòng)倒泵流程經(jīng)驗(yàn)以及自身對(duì)工藝的理解和優(yōu)化控制的策略，在DCS平臺(tái)實(shí)施給水泵自動(dòng)切換功能，實(shí)現(xiàn)一鍵倒泵（包括工-變和變-工），這將有效減少運(yùn)行人員倒泵時(shí)的操作，并保證機(jī)組工況穩(wěn)定運(yùn)行，減少誤操作帶來(lái)的危害。切泵后，給水調(diào)節(jié)方式控制策略自動(dòng)切換，即變頻泵運(yùn)行時(shí)，變頻調(diào)節(jié)汽包水位，工頻泵運(yùn)行時(shí)，主路調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)汽包水位。

備用給水泵如果長(zhǎng)時(shí)間不用，碳鋼材質(zhì)的泵體、泵蓋等容易查收腐蝕，機(jī)械密封也容易失效。為確保備用泵處于正常狀態(tài)，也需要對(duì)給水泵定期并泵試運(yùn)。

4.1.5　典型設(shè)備異常自動(dòng)處理功能

機(jī)組運(yùn)行期間，當(dāng)出現(xiàn)故障或某一系統(tǒng)局部出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，根據(jù)機(jī)組當(dāng)前運(yùn)行工況，采用智能規(guī)劃方法，自動(dòng)判斷需要隔離的工藝系統(tǒng)、設(shè)備或需要執(zhí)行的操作，并自動(dòng)將需要隔離的工藝系統(tǒng)或設(shè)備，按照安全的、標(biāo)準(zhǔn)的順序執(zhí)行隔離操作流程或執(zhí)行緩解當(dāng)前工況的操作。當(dāng)故障恢復(fù)或涉及的設(shè)備檢修完畢后，需要恢復(fù)系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)運(yùn)行人員確認(rèn)，可以自動(dòng)的按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行流程恢復(fù)隔離的系統(tǒng)或設(shè)備。典型故障自動(dòng)處理包括：水泵斷軸的自動(dòng)處理、送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)連桿斷裂的自動(dòng)處理、引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)連桿脫落的自動(dòng)處理等。

4.1.6　廠(chǎng)級(jí)集控平臺(tái)與智能調(diào)度

（1）廠(chǎng)級(jí)集控平臺(tái)

部分鋼廠(chǎng)使用的控制設(shè)備及系統(tǒng)較多，且各控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，運(yùn)行監(jiān)控分散，給現(xiàn)場(chǎng)人員崗位流動(dòng)造成阻礙，人員勞動(dòng)效率相對(duì)較低；控制系統(tǒng)維護(hù)人員水平要求較高，控制系統(tǒng)備品備件消耗量、庫(kù)存量居高不下，檢修成本控制難度較大。

通過(guò)改造升級(jí)、整合使多臺(tái)煤氣機(jī)組中控室高度集中為一個(gè)集控室，實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)級(jí)集中監(jiān)控；通過(guò)軟、硬件改造，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制及自動(dòng)控制。整合工序流程，提高自動(dòng)化水平、提升勞動(dòng)效率。針對(duì)每臺(tái)機(jī)組的獨(dú)立設(shè)備、獨(dú)立生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與建模，形成機(jī)組級(jí)的優(yōu)化控制。

保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和全廠(chǎng)能源的供應(yīng)輸出穩(wěn)定的前提下，改變操作孤島現(xiàn)狀，構(gòu)架數(shù)據(jù)一體化平臺(tái)，提升設(shè)備自動(dòng)化程度，完善智慧制造需求的功能，通過(guò)對(duì)設(shè)備管理、安全管理、生產(chǎn)管理、培訓(xùn)管理等的集成和數(shù)據(jù)挖掘，形成全廠(chǎng)完整的數(shù)據(jù)鏈條，為公司決策層提供可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源，實(shí)現(xiàn)智能控制、智慧生產(chǎn)的目標(biāo)。

（2）廠(chǎng)級(jí)智能調(diào)度

不同煤氣發(fā)電機(jī)組的能耗、效率不同，普遍存在著調(diào)節(jié)滯后、響應(yīng)速度不一等問(wèn)題，且機(jī)組之間運(yùn)行相互獨(dú)立，生產(chǎn)額度分配依靠手動(dòng)方式調(diào)整，全廠(chǎng)機(jī)組運(yùn)行能效無(wú)法達(dá)到最優(yōu)。

圖8 廠(chǎng)級(jí)能源分配與智能調(diào)度架構(gòu)

負(fù)荷智能分配與管理平臺(tái)，可以協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)變化的外部熱負(fù)荷、電負(fù)荷生產(chǎn)需求在不同機(jī)組之間的最佳分配。可對(duì)外部負(fù)荷的規(guī)律性變化或者正常排產(chǎn)調(diào)度進(jìn)行預(yù)測(cè)，提前對(duì)發(fā)電系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行控制，可減小蒸汽、電量的波動(dòng)和能源的浪費(fèi)。對(duì)非計(jì)劃負(fù)荷波動(dòng)，可以對(duì)參數(shù)進(jìn)行預(yù)判，采取不同調(diào)節(jié)措施，以快速響應(yīng)外部負(fù)荷變化。外部負(fù)荷（蒸汽、煤氣、電）非正常大幅波動(dòng)時(shí)，也不會(huì)對(duì)機(jī)組運(yùn)行工況造成很大的沖擊，智能管控平臺(tái)能夠及時(shí)消除內(nèi)外部擾動(dòng)所產(chǎn)生的負(fù)荷波動(dòng)，確保系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷變化的快速響應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)內(nèi)生產(chǎn)過(guò)程與末端需求智能平衡。

4.2　智能順控系統(tǒng)

4.2.1　功能組自啟停（APS）

通過(guò)APS控制，取代在機(jī)組啟動(dòng)和停運(yùn)過(guò)程中大量復(fù)雜的人工操作，不僅大大減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，盡可能的避免了人工操作發(fā)生的誤操作事故，消除了其中的安全隱患，提高了機(jī)組啟停的正確性和規(guī)范性，APS實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確快速的機(jī)組的啟停，縮短了機(jī)組啟停時(shí)耗費(fèi)的時(shí)間，降低了機(jī)組啟停過(guò)程中的能耗，提高了機(jī)組效率，為電廠(chǎng)節(jié)省能源，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮了巨大的作用。

煤氣發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程可設(shè)計(jì)4個(gè)斷點(diǎn)：鍋爐/汽機(jī)準(zhǔn)備、鍋爐點(diǎn)火升溫升壓、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、機(jī)組并網(wǎng)升負(fù)荷；停止過(guò)程可設(shè)計(jì)2個(gè)斷點(diǎn)：鍋爐/汽機(jī)降負(fù)荷、機(jī)組停機(jī)。

圖9 APS功能組示意圖

圖10 APS功能組畫(huà)面

4.3　智能運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)

4.3.1　性能計(jì)算與耗差分析

性能計(jì)算與耗差分析是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過(guò)對(duì)電廠(chǎng)設(shè)備及系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、計(jì)算與分析，全面、直觀反映機(jī)組運(yùn)行狀況，明確給出其節(jié)能降耗潛力，使運(yùn)行人員在這些結(jié)果的支持與指導(dǎo)下進(jìn)行合理調(diào)整，達(dá)到提高機(jī)組效率、降低能耗的目的。通過(guò)對(duì)影響機(jī)組安全性、經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行偏差在線(xiàn)計(jì)算，對(duì)其發(fā)展變化趨勢(shì)進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，產(chǎn)生預(yù)測(cè)性報(bào)警，以便于運(yùn)行人員提前采取措施，最大限度地避免參數(shù)越限情況的發(fā)生。

實(shí)時(shí)性能計(jì)算包括設(shè)備級(jí)、機(jī)組級(jí)、全廠(chǎng)級(jí)的各性能指標(biāo)計(jì)算，而且根據(jù)煤價(jià)、電價(jià)等經(jīng)濟(jì)性信息計(jì)算單個(gè)機(jī)組及全廠(chǎng)相關(guān)的各個(gè)成本指標(biāo)，電廠(chǎng)的決策人員可以隨時(shí)了解當(dāng)前機(jī)組的性能及發(fā)電成本信息。

耗差分析可在線(xiàn)顯示可控參數(shù)的當(dāng)前值和基準(zhǔn)值，計(jì)算并列出這些可控參數(shù)的偏差引起的成本偏差，并根據(jù)偏差分布情況診斷出造成偏差的主因，給出可供選擇的操作指導(dǎo)意見(jiàn)，為運(yùn)行人員提供直觀的運(yùn)行指導(dǎo)。技術(shù)方法包括修正曲線(xiàn)法、等效焓降法、單因素分析法等。

圖11 機(jī)組熱力平衡圖

4.3.2　智能優(yōu)化運(yùn)行

確保機(jī)組運(yùn)行安全性與環(huán)保性的同時(shí)，需進(jìn)一步降低發(fā)電成本與管理成本，故機(jī)組的節(jié)能降耗與優(yōu)化運(yùn)行管理的需求也越來(lái)越突出。優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)以機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算，確定機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和部件性能對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，從而揭示機(jī)組經(jīng)濟(jì)性低的各種因素。通過(guò)對(duì)設(shè)備性能狀態(tài)分析和運(yùn)行參數(shù)分析，給出最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指導(dǎo)。

自動(dòng)尋優(yōu)確定：各工況在不同的邊界（如循環(huán)水溫、氧量等）有不同的應(yīng)達(dá)值曲線(xiàn)，曲線(xiàn)由系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)機(jī)組的最佳運(yùn)行狀態(tài)而形成，如：機(jī)組滑壓運(yùn)行時(shí)，一般采用變工況熱力計(jì)算或熱力實(shí)驗(yàn)的方法獲得不同負(fù)荷下主蒸汽壓力的應(yīng)達(dá)值；在保證鍋爐負(fù)荷滿(mǎn)足調(diào)度要求的前提下，實(shí)現(xiàn)煤氣和送風(fēng)、以及氧含量?jī)?yōu)化運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)煤氣鍋爐的最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

圖12 最佳氧量運(yùn)行尋優(yōu)

4.4 智能預(yù)警及故障診斷系統(tǒng)

現(xiàn)有的DCS報(bào)警系統(tǒng)普遍采用定值報(bào)警模式，只能滿(mǎn)足事后診斷；且定值不隨負(fù)荷變化，誤報(bào)率較高，不能有效保障機(jī)組全負(fù)荷段安全運(yùn)行。智能預(yù)警系統(tǒng)旨在全負(fù)荷段動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)重要設(shè)備及工藝系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在發(fā)生異常還未惡化為嚴(yán)重故障時(shí)即可預(yù)警，為運(yùn)行人員留有足夠的時(shí)間處理異常，避免事故的發(fā)生，使得處理風(fēng)險(xiǎn)的模式從傳統(tǒng)的被動(dòng)反應(yīng)到主動(dòng)規(guī)避、提前規(guī)劃和準(zhǔn)備、有效避免。

基于大數(shù)據(jù)分析的智能預(yù)警及故障診斷中心充分利用現(xiàn)已積累的海量數(shù)據(jù)和新增的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)組故障早期預(yù)警和診斷，提高設(shè)備的可利用率，為最終實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

智能預(yù)警系統(tǒng)涵蓋了煤氣發(fā)電廠(chǎng)的主要設(shè)備及工藝系統(tǒng)預(yù)警功能，可以大幅提高電廠(chǎng)預(yù)警的準(zhǔn)確性，保證較低的誤報(bào)率和漏報(bào)率。智能預(yù)警系統(tǒng)在設(shè)備或者工藝系統(tǒng)發(fā)生故障早期，通過(guò)數(shù)據(jù)分析及算法計(jì)算提前給出預(yù)警信息，幫助運(yùn)行人員迅速鎖定故障位置，及時(shí)采取干預(yù)措施，防止故障發(fā)生或縮小影響范圍。對(duì)設(shè)備劣化、流程參數(shù)劣化，預(yù)警系統(tǒng)可以做出健康度診斷，以便及時(shí)采取運(yùn)維措施，達(dá)到提高機(jī)組可靠性、保障設(shè)備運(yùn)行安全、減少機(jī)組非停次數(shù)、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的效果。

圖13 智能預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)

5　大型煤氣發(fā)電機(jī)組智能控制系統(tǒng)應(yīng)用案例

在節(jié)能減排政策的要求和企業(yè)高效管理需求的驅(qū)動(dòng)下，南京南鋼鋼鐵聯(lián)合有限公司對(duì)智能工廠(chǎng)的建設(shè)有了更高的需求，打造智能化工廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程智能控制成為所有生產(chǎn)及管理人員的共識(shí)。其動(dòng)力車(chē)間#5機(jī)組是一臺(tái)120MW超高溫亞臨界煤氣發(fā)電機(jī)組，機(jī)組建設(shè)初期就按照智能化需求進(jìn)行了整體規(guī)劃，旨在打造具有特色的“傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)”競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)，以新技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)和推動(dòng)能源企業(yè)安全可靠、清潔環(huán)保、高效經(jīng)濟(jì)發(fā)展。科遠(yuǎn)智慧與南鋼強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，通力合作打造出先進(jìn)的南鋼大型煤氣發(fā)電機(jī)組智能控制系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)。

智能控制系統(tǒng)內(nèi)集成智能控制算法，通過(guò)控制優(yōu)化，調(diào)高自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)，使機(jī)組的啟停過(guò)程、正常運(yùn)行、升降負(fù)荷階段能夠做到自動(dòng)控制，減少人為干預(yù)，降低運(yùn)行操作量。系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器實(shí)時(shí)處理生產(chǎn)運(yùn)行中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，計(jì)算出機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等各項(xiàng)指標(biāo)，在線(xiàn)評(píng)價(jià)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)；進(jìn)行智能尋優(yōu)，計(jì)算參數(shù)的最優(yōu)標(biāo)桿值，并實(shí)時(shí)給出當(dāng)前偏差，指導(dǎo)運(yùn)行消差或投入自動(dòng)校正回路，使機(jī)組實(shí)現(xiàn)自趨優(yōu)運(yùn)行。

智能預(yù)警系統(tǒng)指導(dǎo)運(yùn)行操作人員對(duì)事故早期報(bào)警做出迅速有效的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了潛在故障的事前處理，變被動(dòng)故障事后處理為事前主動(dòng)預(yù)防，防患于未然，減少非停，提高電廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。智能控制系統(tǒng)整體提高了系統(tǒng)監(jiān)控性能、降低設(shè)備故障率，實(shí)現(xiàn)了煤氣發(fā)電過(guò)程的智能控制與運(yùn)行，提升機(jī)組運(yùn)行效率、減少機(jī)組非停，助力南鋼煤氣機(jī)組智能監(jiān)盤(pán)、少人值守。

作者簡(jiǎn)介：

仲?gòu)膽c（1979-），男，江蘇南通人，工程師，現(xiàn)任南京科遠(yuǎn)智慧科技集團(tuán)股份有限公司經(jīng)理，主要從事電力、冶金等工業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化等方向的研究、推廣和實(shí)施工作。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年10月刊