数字生态系统及智能电厂解决方案助力企业实现卓越运营

智能电厂技术发展纲要 顶层设计，全面规划，统一技术，梳理理念，明确路径，建立标准 智能电厂定义:广泛采用现代数字信息处理技术和通信技术的基础上,集成智能的传感技术及执行.控制和管理,使电厂达到安全,高效,环保运行. 智能电厂体系架构:智能设备层,智能控制层,智能生产监管层,智能管理层 1.智能设备层–泛在感知包括现场总线设备,智能检测仪表与智能执行机构,以及其它先进检测设备(如在线分析仪表,视频与安防系统,现场总线系统,现场无 线设备,机器人等) 2.智能控制层–智能诊断，优化运行 是电厂控制的核心,生产过程数据的集中处理,主要是智能诊断与优化运行,包括自启停控制技术,燃烧优化技术,冷端优化技术等 3.智能生产监管层–优化调度，设备预诊断 汇集融合全厂生产过程与管理的数据与信息,实现全厂负荷优化调度,燃料优化管理,设备状态监测与故障预警,人员定位等 4.智能管理层–统一管控，资源共享 汇集过程与管理的信息与数据，利用互联网与大数据，打破地域界限，实现智能决策 Plantweb数字生态系统是业界最完善、集成度最高的工业物联网解决方案 •深度融合•可用性•灵活•环保 生产过程 智能电厂解决方案 1.智能现场：数据感知，普适测量 整体设计规划 2.智能网络：网络基础设施部署 3.智能生产：卓越运营（工厂可靠性提升、节能环保） 4.智能控制：优化生产,高效发电 5.智能管理:移动应用及专家远程服务 智能电厂解决方案 1.智能现场：数据感知，普适测量 2.智能网络：网络基础设施部署 3.智能控制和生产：优化指导生产过程操作 4.智能管理：卓越运营（可靠性、节能、HSE） 5.智慧运营：跨部门、多厂商协作 数据—智能传感 数据 丰富的现场仪表和系统组合，最大化发挥了有 线HART，FOUNDATIONFieldbus和WirelessHART标准的优势，所实现的价值绝非简单累加： •项目实施—降低风险和成本，缩短项目执行时间 •运行维护—操作更方便、控制更精准、成本更低、停车时间更少 普适测量是打造工业物联网的基石各种创新的无线传感技术,非侵入式易于安装和维护 温度测量新技术——X-well Technology! 无线压力仪表 精度等级2A(0.5%ofSpan)设计符合ASMEB40.1技术规格表盘显示–4.5”(115mm) 设备可靠性 重要设备健康状态在线监测 压力变送器传感器技术 +隔离过程介质+抗过压（150倍最大量程）+抗冲击压力（75.8MPa） 状态指示灯显示+十年安装寿命 现场巡检解决方案 智能传感解决用户挑战电厂疏水阀泄漏监测方案—708无线声波变送器 为什么监测疏水门： –疏水系统不但影响发电厂的热经济性,也威胁到汽轮机等重要设备的安全可靠运行–电厂的节能降耗中起到很重要的作用 当前挑战： –疏水门泄露时有发生–巡检无法及时发现泄露–高温高压蒸汽泄露时间较长会对疏水门造成损坏 好处–利用超声波测量技术,及时发现疏水门的 内漏,保证设备安全可靠运行;–实时监测疏水门的运行状况,提高机组发电的经济性;–疏水门的可靠运行,对电厂的节能降耗作用非常大; 普适测量---管夹式无线温度变送器 •通过测量环境(T1)温度和管道表面温度(T2) •用户提供的过程管道的信息…-管道材质-管道壁厚 •X-well技术能计算和推断管道内部的过程温度(T3) •场合:开口不方便,介质腐蚀,流速快等 粤能汕尾电厂 ✓2X1420网关，连接至DCS机柜间✓38X248无线温度变送器，监测减速箱温度✓11X702无线开关量变送器，作为中继加强现场网络 徐塘电厂锅炉风管一次风速测量 •挑战 –锅炉一次风风速影响着锅炉的安全性和经济性。风速过低会造成风管堵粉和燃烧器喷口结焦；风速过高会加大鼓风机耗电量，还会使燃烧向后推移，加剧煤粉的不完全燃烧。–通常采用基于平均皮托管差压原理，为微差压测量。–漫长的引压管存在较多可能泄漏堵塞点，产生误差。 •方案 –20X无线差压变送器安装于就地，与平均皮托管实现一体化连接，减少中间泄漏或堵塞可能。–2X1420智能无线网关采用Modbus485，经485到232转换装置接入Metso的MaxDNA系统。 •效益 –无需铺设电缆和引压管路，大大减少安装工作。–减少可能泄漏点，实现锅炉一次风速的有效测量。 智能电厂解决方案 1.智能现场：数据感知，普适测量 2.智能网络：网络基础设施部署 3.智能控制和生产：优化指导生产过程操作 4.智能管理：卓越运营（可靠性、节能、HSE） 5.智慧运营：跨部门、多厂商协作 现场智能设备及应用的统一共享网络开放，可扩展 现场智能无线网络WirelessHART：遵循国际及国家标准 国际领先仪表公司均采用该标准制造无线仪表，可与市场上所有上位系统（DCS/PLC）无缝集成 全球上万个网络现场经验及专有软件设计工具确保无线网络运行高效安全 目前全球业绩最大规模应用，现场无线测量点>1000点 •锅炉性能试验4pcs –尾部烟道1pcs–空预器进出口1pcs–省煤器–其它1pcs1pcs •汽机性能试验7pcs –高加1pcs–低加1pcs–给泵1pcs–凝泵1pcs–高压缸1pcs1pcs1pcs–低压缸–除氧器 •脱硫装置2pcs 智能工厂：部署企业网络基础架构 无线工厂网络（WiFi） •现场数据回传•移动工作站•无线桥接•视频监控–安全•视频监控–过程•定位服务•人员安全疏散•移动语音/视频通信 无线现场网络(WirelessHART) •过程可靠性•能源管理•设备可靠性•健康/安全/环保 WPN工厂无线网络应用——安全风险可控移动视频传输及移动巡检 光✓全厂无线网络系统以装置/车间为单元分布实施；✓根据每个装置/车间的具体情况布置数个WiFi网关；✓WiFi无线网关覆盖各装置区域的移动巡检仪；✓WiFi无线网关信息通过网线/光缆汇聚并进入各装置现场机柜间工厂网，借助现有纤网络，各装置数据可上传至全厂CCR，实现移动巡检仪的实时数据采集传输； 智能电厂解决方案 1.智能现场：数据感知，普适测量 3.智能控制和生产：优化指导生产过程操作 4.智能管理：卓越运营（可靠、节能、HSE） 5.智慧运营：跨部门、多厂商协作 智能管理卓越运营重要设备管理(EAM-EssentialAssetsMonitor) 提高设备的可靠性、过程的可用和完整性、同时实现降低维护成本 重要辅机状态监测为电厂带来直接效益 停机抢修，半负荷运行损失：98万 非计划被迫停机损失：640万 不同的设备，制定不同的健康管理策略 •状态检修使更多不可预测故障成为可控制故障和可预测故障•一个好的在线系统要能够对这三类设备故障提供解决方案 新型智能传感及PeakVueTM专利技术简单方便实现预诊断 使用PeakVueTM专利技术用于早期轴承故障监测及泵气蚀，齿轮箱故障报警 •只有拥有…•测量设备内部发生的金属冲击的信号•检测几种主要故障：润滑问题、轴承缺陷，气蚀（泵）、•提供早期的准确的报警•提供严重程度评估 一次风机PeakVue与振动总量趋势比较 重要辅机状态监测—华能某电厂方案 ➢8pcs网关1#2#机组无线覆盖 智能管理卓越运营能源管理 减少过度消耗、损失和碳排放 仪表风监控高压空气监控水源消耗和污水排放能源顾问远程监控 电力行业水平衡工作全面展开 动态水平衡--完善的数据采集解决方案 某电厂废水零排放应用—普适测量技术轻松实现数据采集 •挑战 –一、二、三期机组污水计量均没有设计流量计量 –集团公司对于电厂节水及排污指标的考核，完善水平衡管理，需要在以上系统的排水管道增加流量计，并设置上位机对测点的流量信号进行采集和运算。 •方案 –6台网关搭建覆盖全厂无线网络测点，全面覆盖需要新增测点区域–网关采集现场流量计数据后通过现场工业AP进行无线数据传输并最终传送到主控室上位机进行现场监控显示。 •效益 –安装简单，调试方便，解决现场到控制室铺设电缆困难的问题–实现水网流量仪表自动化管理–实时监测仪表运行状态，降低设备管理成本 某电力集团智能水务样板工程—某电厂 某电力集团智能热网项目—智能热力站解决方案 国电成都金堂电厂热力管网监测 •背景 –电厂热力管网从汽机中压缸抽汽，供到成都淮口工业开发区。–现进行管网蒸汽计量改造，需要新增63个I/O点，35个模拟量测点，包含温度、压力和流量测点，对流量补偿及累计运算均在DCS完成。 •挑战 –新增测点分布较广，新增加I/O分布在厂房内和厂房外两个区域，施工难度大，周期长。–现有电缆负荷及位置也不能满足新增加测点的要求。如新铺设电缆，将在机组厂房内施工，对现有厂房机组及地面设施会有损坏。 •方案 –9X无线温度248，监测管网温度–9X无线压力3051S，监测管网压力–9X无线流量3051S，监测管网流量–2X无线网关1420，将所有现场设备数据以RS485协议集成到Ovation控制系统 •获益 –无需电缆连接及就地保温保护箱。无线网络即装即用、数字信号采集、设备调试方便智能、设备远程诊断保障可靠运行。 智能管理卓越运营HSE管理无处不在 改进状态感知能力、减少事故和响应时间、排放量和合规性 EPA合规性 人员安全 •泄压阀安全阀监测•气体检测•废水测量•排放口温度•储罐液位-溢罐保护•危险区域•碳氢化合物监测•手动阀监测•呼吸阀监测•浮顶倾斜 •洗眼器&喷淋•人员追踪•紧急疏散 完整可靠安全生产管理系统的重要性 安全生产三要素 ✓齐全安全制度✓严格执行制度的人✓完整的安全生产管理系统 海因里希“安全金字塔”揭示了最重要安全生产预防五原则 ✓要预防死亡重伤害事故：必须预防轻伤害事故✓预防轻伤害事故：必须预防无伤害有惊事故✓预防无伤害有惊事故：必须消除日常不安全行为和不安全状态✓要消除日常不安全行为和不安全状态：则取决于日常管理是否到位✓日常管理是否到位：取决于齐全的安全制度+执行制度的人+完整的管理系统系统 电气设备在线温度监测系统避免故障造成的生产中断、甚至人身伤亡 无线实时在线测温技术 现有开关柜测温技术 •SAW传感器、无源设计•射频信号能量传输、无线设计•传感器寿命25年、无需维护•完全符合电力系统技术标准 1，有线测温技术（热电偶、光纤） ❖侵入性设计 ❖易导致电弧、或闪络放电 2，无线、有源测温技术（电池传感器） ❖传感器为有源设计，不能持续耐受高温 ❖传感器电池需要在停电状态下定期更换 3，红外测温技术 ❖非实时在线监测技术 ❖需要加装红外窗口、且可监测温度点有限 ❖测温精度受外界因素营销（设备、人员、环境） 广东电网开关柜应用声表面波技术避免过热引起的安全事故 ❖用户：广东电网阳江供电局220KV春城变电站 ❖挑战：由于变电站负载较大且具有波动性，部分10KV开关柜会出现过热现象。 ❖措施：在四面开关柜上加装声表面波温度监测系统。 ❖收益：开关触头温度实时显示,温度异常实时报警,保证工厂安全运行。 FDM密度计在脱硫中的应用 •客户的现状： -磨损严重,腐蚀,堵塞-石灰石浆液的密度非常重要 解决方案：-FDM插入式密度计 •客户受益： -在持续恶劣的浆液环境中进行可信赖的操作：密度计叉体10mm左右厚，至少可以使用两年以上 福建可门电厂脱硝应用 •挑战 –现有发电锅炉及燃气轮机组执行国家规定的烟尘、二氧化硫、氮氧化物和烟气黑度排放限值，需要进行烟气脱硝改造，增加温度及压力测点 •方案 –18台无线压力变送器3051S，反应区温度监测–2台智能无线网关 •效益 –节省现场安装成本 •节省变送器所需电缆，热电偶补偿电缆；•节省信号输入AI卡件，温度信号TC/RTD卡件；•节省分散测点铺设的保护管及桥架；•