火电

江苏利电能源集团周祎力:火电机组智能运行如何减少人力成本

2019-08-21 12:52:03 北极星电力网

5号机改造完成以后,原来DCS盘前我们机组启动的时候需要4个人,现在我们只需要2个人。原来在现场操作,一次机组启动现场要有3个人,现在我们只需要2个人,从4+3变成了2+2,工作人员大量的解放。

——江苏利电能源集团发电运行部副主任 周祎力

2019年8月21日,由中国能源研究会节能减排中心联合华北电力大学国家大学科技园共同举办的“2019年智慧电厂论坛(第二期)”在北京召开。主旨报告环节,江苏利电能源集团发电运行部副主任 周祎力作了题为“火电机组智能运行”的报告。北极星电力网对本次会议进行全程直播。直播会议合作,请联系手机/微信:13693626116。

周祎力.jpg

江苏利电能源集团发电运行部副主任 周祎力

尊敬的王秘书长、任老师,各位嘉宾,上午好!我是来自江苏利电能源集团发电运行部周祎力。今天给大家分享一些我们在智慧电厂、智能运行方面做的一些工作。分五个部分:

先介绍我们自己,利电是中信集团旗下唯一控股的火电企业,800万机组,目前江苏省,目前是全江苏省装机容量最大的火电发电企业,中信集团很大,利电很小,但是我们利电充分集成了中信集团敢于创新、勇于吃螃蟹的基因。就像刚才王秘书长说的华润一样,我们也是这么想的、也是这么做的。在我们三四期机组、4台65万机组基建的时候,2014年我们派了大约100名同志到我们华北电力大学参加了为期6个月的培训,这些同志现在也是我们建设智慧电厂的助力,在此向我们华北电力大学致谢。

我们利电能源集团作为一家独立电厂,我们要考虑我们自身的发展问题,所以我们做了很多跟其他电厂有些不同的工作。比如说我们延伸发展了上下游的产业链,我们有全江苏最大的轮船船队,我们还有像售电、能源科技、物流等等很多的业务板块。

说智能化之前我们先说信息化,因为这是做智能化的基础。这张生产信息流程图,是我们利电的一个生产信息流,跟其他电厂其实也是大同小异,底层ACS,中间ERC和SIS系统,底层是智能决策系统,同时我们做了大量的手机APP,我们从人员定餐、到物资配送、到很多工单的管理、到电气操作票、巡检,我们很多技术文档的审批等等,所有的工作都可以通过手机APP移动办公完成。

我们的信息系统,每个员工可以根据自己的需求去编写PLC语句,根据自己的需要配置自己的菜单,非常灵活,这点我们也做了大量的尝试。我们从大概在2004年开始建设新系统,首先做好ERP,又把SIS等等所有信息系统做到了我们全国应用的最佳案例。

这是我们的工艺流程,为什么讲这个呢?这也是我们建设智慧电厂或者智能运行的初衷。平时大家可以看到,过去几年,我们做了很多很多的该座,现在我们的工作从原来的一个很基础的运行变为了我们需要做除了要发电,我们还要供热、还要满足电网的深度调控需求等等一些辅助服务的需求,我们还要处理我们的废气、还要处理我们的废水等等这些我们的工艺流程就变得非常复杂,这也是符合我们时代发展需要的。这么多复杂的工艺带来的结果是什么?就是需要大量的人员去操作、去控制这些系统,但是我们的人员又是什么情况呢?刚才我们也讲到了,在华北电力大学举办了一系列培训。曾经在80年代末、90年代初的时候,是全中国唯一一家利用外资建设的电厂,当时待遇很高,我们招了很多像清华、上交、西交的毕业生,之后步入到2000年,我们越来越难招到985的毕业生,现在我经常去校招的时候也遇到非常大的困难。所以30年的老电厂面临着青黄不接这样的问题,我们很多老的技术人员经验很丰富,但是经历不够。我们很多年轻的同志刚刚上手,缺乏经验,这就是很大的矛盾,给我们的安全生产、经济运行、环保运行带来了很大的挑战,在这里也欢迎华北电力大学的毕业生能够到我们利电来工作,这是一个很有趣的企业。

我们操作、巡检一系列运行工作以外,还有很多的技术管理工作,类似于这些。我把我们现在的行业或者我们的工作归结为劳动密集型和技术密集型双密集的产业。这些问题我也跟我们长三角地区15家助力电厂的运行主管进行了密切的交流,其实大家面临的问题都是一样的,我们现在在现场主要负责生产工作的这些技术人员,平均年龄39周岁,这是一个很残酷的现实,大家知道我们运行工作是干什么的?要倒班的,35周岁了,你让这些同志倒班,需要他精力怎么样充沛、体力怎么样好等等,这些其实都是做不到,很乏力、很无力。我们要怎么办呢?建设智慧电厂,给他们提供一个好的工具,让他们发挥最大的效能,把人的作用发挥出来。

我们也成立了一些组织机构,也在慢慢的得到领导密切的关怀和支持。

2014年,那时候我还在现场倒班,我在现场倒班倒了12年,2003年从东南大学毕业,2014年、2015年开始转向运行管理工作。在现场倒班的时候我在想一个问题,我们一直这么干下去没有什么变化,又很累,又倒班,是不是要这样一直上到退休呢?于是我就想,我要做一些创新的事情,带着我的团队一起做一些创新的事情去改变这一切。所以我设计了很多的关于智能运行的方案,很荣幸也最后获得了我们集团、我们上市公司非常大的支持,最终把我的这些想法都落地了。

这是我们工作的一些场景,一开始我们是利用我们的业余时间,没有拿任何的投资做的这个事情,纯粹是为了梦想。后来慢慢做出一些成绩以后,我才有勇气去向我们的公司申报一些项目。

刚才说到我们的工作分很多种,要解决供热的问题、要解决发电的问题等等,我们首先来解决供热的问题。

电厂供热,8台机组,矩阵式的供热,非常复杂,要保证我们用户侧的温度、压力、流量没有任何的波动,又要保证我们的系统处于最经济运行的状态,怎么办?建设一个智能调度中心,我把我们电网的调度概念引入了对我们热网的调度。建设一个智能调度中心,把我们每台机组当前的供热能力做一个动态的评估,用N-1的原则考虑我们安全供热的问题,通过这个方案最终也能解决我们经济供热的问题。为什么要解决安全供热?举个最简单的例子,我们如果有一个系统,同时有200多个流量,但是如果我们投入8台机组一起供,每台机组分到的流量非常小,这种状态是很不安全、也很不经济的,所以我们要去研究这些供热的问题。效果大家也可以看到,非常明显,比如2019年5月21日,就是今年,那天下无我们4台机组同时供热一个低压系统,热调中心很好的响应了我们6号机组的故障,突然6号机供不出热来,同时其他机组在严格调度下15秒钟响应了这样的故障,我们远端的用户完全感受不到我们这边发生了一些故障,这就是它的实时效果。原理,两个PID串联调解,一个调流量、一个调压力,从我们调度中心分配指令,去智能的调度每台机组从冷备用、到热备用、到运行这样一个状态。

智慧监盘系统,上次在东南大学大礼堂我们林总已经介绍过一点。监盘也是我们一个非常大的困难,运行,我们要面对的就是监盘,24小时不停的监盘,原来是通过一些工作来做,怎么解决问题?智慧监盘,刚才有很多领导也都提到了这个课题,我们真的做了,原来在SIS上面,先通过完整的镜像架构做了全盘的,我们所有的机组都做了智慧监盘,后来我们认为时序上还需要做优化,所以我们做了。火电机组智慧系统在深入挖掘和分析海量运行数据基础上,建立了预测的模型和评价模型,从设备安全性、系统安全性、经济性、运行状态等五个维度对机组健康度进行实时量化评价,提升预警故障,减轻运行人员繁重的监盘工作。我们一台机组大概建了1万个模型,全参数。

数据挖掘方法也是比较简单,传统的报警大家也都非常清楚。智慧监盘系统通过模型来预测我们每个参数的期望值,并且进行比较,发布我们偏离预警,提前预警到一些故障的征兆。通过三级健康度评价体系、设备级、系统级、基础级,评价我们整台机组的健康度。

这是我们5号机DCS截屏,它的颜色表征了健康度,这张图可以看到,当时我们的盘前运行人员不需要关注太多的参数,只需要把着眼点盯住这两个地方就OK了,这样就让我们的监盘工作变得很简单,我们不再需要做原来翻画面等等工作,通过二级菜单、三级菜单最终追向我们目标值为什么会发生偏移。我们这套智慧监盘系统,不单单是对我们所有的模拟量单一的值进行评价和分析,我们对于系统安全性也有很好的考虑,比如说对于风机,理论扬程、脱硝系统等等系统的安全性我们也有很好的判断,当然我们还提供了一个很好的菜单报警,就是说当你要看报警的话,也可以看到智慧电厂系统有怎么样一些报警,而且我们还做了一些故障诊断、但这个故障诊断模型还不是特别全,我们大概做了100个,还有很多值得做的工作。

举三个案例,简单说明一下智慧监盘系统是如何帮助我们的工作。

2018年6月21日,那天早上夜班6点钟,我们盘前监盘人员发现5号机有一个下降的趋势,我们健康度评价体系查出来的趋势是,在134—141公斤之间进行一个窄幅的震荡,我们的低位报警是113,离我们传统报警还很远,但是这套系统非常敏锐的捕捉到了这样一个故障征兆,并且进行了预警,没有退AGC的情况下,我们用2个小时时间排查了所有的条门,最终找到了故障原因,因为里面卡了一点垃圾,这个垃圾看油箱的磁棒也没有把它拉走,一会儿冲进去、一会儿卸掉,造成了这样的故障,如果长期下去很可能就会出问题,我们在线没有退AGC的状况下解决了这个问题。

第二个2019年7月25日,这是一个业务协同的案例,我们不止做了主机的全参会智慧监盘,我们还做了我们辅控的全参会的智慧监盘。那天下午我们化学辅控打了报告到我们这边说,2号机凝水这个有一些变化,又过一段时间是凝水溶氧有问题,我们到现场看我们大量漏油,油漏到了地沟,地沟连着我们的回水箱,从那个地方被真空抽到,一次很好的业务协同,智慧电厂做到了。

再举一个例子,不仅帮助了我们的运行,也帮助了我们的检修和设备管理人员。2018年9月28日,我们子智慧监盘系统,预警到我们5号机的系统健康度评价下降了,最终我们看了一下,这个系统安全性评价下降到底产生了多少影响,5千多转的给泵,影响了15转的转速,280多公斤的压头,影响了2公斤,1%都不到,这么微小的差别,智慧监盘系统帮助我们发现了这样的故障征兆。三天以后叫停,向我们公司申请把5号机停下来,做一个全面的检查。打开以后在右上角的图上可以看到,这个管上有一个腐蚀的痕迹,影响了大概15转给泵转速,影响了大概2公斤的理论压强,如果任期发展下去,大概会影响到200跟的给水流量,那样就有点不可收拾了,在线一台超高压给泵,又要去找中心等等这种工作都非常复杂,所以在一个案例、又一个案例帮助下,事实面前,我们公司各个部门检修也好、运行也好,都非常喜欢智慧监盘系统。

智慧监盘系统很好的帮助我们发现问题,远远不够,我们要能够智能的或者在线的解决问题,通过自检、自切、自愈、自诊断等等能够完成我们一个闭环,怎么办?我又设计了一套基于ABS系统的新的APS系统。ABS我是这样定义的是自动功能块,很多专家讲自动功能组,这是一个意思。整台机组我们设计了169个自动功能块,这些需求都是现场班子的运行人员,就是当年在华北电力大学培训的那批运行人员他们提出的需求,每个功能组的架构都是他们设计的,也由他们负责实施,这个过程中我们所有的人员能力得到了有效的提升。这里面满足了操作的需求,比如根据负荷的变化自动启停响应到了,比如我们如果有一些风机的故障或者给泵的故障我们要自动切掉,单侧响应到了。比如我们一些试验,像真空严密性试验等等,我们都做的。还有很多很有意思的功能组,包括一键深度调峰。把这么一个又一个功能组进行有机的结合,通过合理的时序规划,就形成了新一代的APS系统。

这是我设计的一张图,长江中下游的流域图,在发电机并网这个位置,这个功能组位置是我们电厂的地理坐标。我们每次启动前会根据当前的状态选择一个启动模式,输入并网时间,帮拟规画好了全程启动的时间安排,什么时候要做什么,接下去5分钟要做什么、10分钟要做什么、半小时要做什么,都做了合理的规划,你也可以在这上面做改动,这是根据你的需求来。每个操作的主节点上面,比如我近一个阶段有一些工作可能忘记了,我们做个提醒,当前运行状态的信息会实时的推送出来。

2019年7月1日,就是在一个多月前,我们完整的用这套APS系统,从全冷态到满负荷进行了启动,非常成功,当然这个成功的基础在于,因为这些东西都是我们的操作人员自己设计的东西,很接地气、很好用,并且我们大概花了4个月的时间去做仿真,做了大量工作,最终应用到现场,非常适合。这些功能组有一些比较好的设计特点,我也做一下介绍。比如我们要做定期切换,要验证我们的备用设备是不是可靠,我们怎么做的呢?一台小机、油泵,我们在智能服务器上去规划电气工作的时间,当我们到电气工作的时间就弹出一个报警,弹到我们操作员站,我们操作员看到以后申请调令,得到调令启动,他会自动的把自动油泵开起来,并且去记录我们备用油泵开起来以后几秒钟它的油压上来、几秒钟电流上来,这个趋势跟上一次运行的趋势是不是一致,匹配度有多少,达到95%的匹配度我们认为这台备用油泵是可靠的,自动功能组就判断为切换成功,我们就把原来预警的1号油泵停下去,如果达到95%我们认为这台备用油泵可能是有问题的,我们就把刚起来的这油泵停下去,判断为切换失败。

对于我们技术管理工作也有一些创新,比如我们实现自动报表功能,在这个DCS里面不止这个功能组能把我们的信息员整个过程自动完成,而且还会形成一个自动报表,这张图上试验结果是优秀,通过MIS系统传到ERP,我们的领导看I号机优秀,其他参数不用管了,每个人管那么多参数干什么,很累。如果达不到优秀水平,我们运行人员就截个屏或者拍个照片,再发给我们技术管理人员,让他们闭环,形成一个技术管理的流程。

这是为了验证我们机组大联锁保护的试验,原来需要4个人一起配合做1个小时,但是我们新一代的DCS系统,开发了前成语音功能,通过这个功能强制的保护、退保护、投保护等等,这样我们的人员不再参与这些工作,而且人会有误操作、会有忘记等等,把它的标准化了,并且不再给他犯错的机会,原来4个人1个小时,现在20分钟2个人。

还有一些,测算我们当前的镜像能力是不是符合预期,这里面有很多应用,不再一一介绍了。

通过这些自动功能组的建立,我们就实现了从原来智慧监盘系统发现了问题,怎么样去闭环自动解决问题,比如说像磨煤机有好多台,像这种系统我们就做了一个闭环的解决方案,比如某一台磨,这个时候我们智慧监盘系统预警到它的智能系统故障,这台如果判断为它有堵的风险,有可能堵掉了,怎么办呢?首先我们要判断是否具备自切、自愈的条件,如果它具备自切、自愈的条件,就是说我们有一台备用的在,很简单,我们先把这的煤量降、风量加上来吹通,一段时间以后如果它已经被吹通了,就恢复正常运行,如果没有吹通,调用第一备用磨,把这台故障切下去,这就完成了从智慧监盘发现问题到我们自动功能组解决问题的这样一个过程。

最后我再花几分钟时间对智能机组进行一些展望。

刚才说了,我们要找好的工具帮助我们人员减轻繁重的监盘工作的压力、减轻我们操作的压力,我们要找好的工具系统,好的工具系统我认为至少两点特点:提前发现问题、善于帮助我们解决问题。

这是我设计的架构,一个智能运行服务器、一对智能控制器,加在我们的上面,这是我们5号机上面拍的图。智能服务器上面搭载我们的智慧监盘系统,就像一个CT 24小时不间断的断层扫描我们整台机组所有的参数是否健康。如果他发现有些问题以后、预警有些故障以后怎么办呢?我们真的动手术,通过这台智能控制器搭载的169个自动功能组,自动的解决这个问题。

有了这样一套架构以后,我们原来的运行工作就变得很简单,从基于事后的这些工作,刚才我们也有领导分享了,基于事后的工作,我们工作要前倾,我们要下层到底层去。

实施的效果,5号机我已经做完了,原来DCS盘前我们机组启动的时候需要4个人,现在我们只需要2个人。原来在现场操作,一次机组启动现场要有3个人,现在我们只需要2个人,从4+3变成了2+2,工作人员大量的解放。智能监盘的时候,原来盘前有2个人,现在只需要1个人。就地的操作巡检,原来我们也要2个人,现在我们也可以变为一个人。全冷态到满负荷,原来一台超临界机组启动,平均下来22个小时,现在很有信心的讲17个小时是妥妥的。

我想未来的机组一定有这样的特点,它一定是安全的,工艺是得到有效控制的,能够实现自切和自娱,一定是节能的,能耗是能够监控的,一定是协调的,不止是发电的协调,还有电热之间的协调,能够实现自平衡。一定是环保的,也能够实现超低排。将来我们对于机组的消缺等等这些流程都有优化的计划。我想不久的将来,我们的机组能做到少人值守,我们初步的规划4机组7个人。

来源:北极星电力网

(本文根据现场速记整理,未经发言人审核。)

北极星电力网官方微信

相关推荐

加载中...