CN113154897A - 一种火电厂空冷系统的远程运维系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火电厂空冷系统的远程运维系统，包括：多个传感装置，分别设置于各空冷设备上，用于采集各空冷设备的运行数据；至少一数据收集模块，设置于每个分区并与分区内的各传感装置建立通信连接，用于收集各传感装置采集得到的运行数据并上传；监控和计算服务器，用于接收并按照设备类型对运行数据进行分类保存；根据预先建立的设备运行分析模型对运行数据进行处理得到空冷系统的运维状态分析结果，以供火电厂运维管理人员进行运维决策。有益效果是克服日常运行中对人工巡检的依赖，提高了设备检修的计划性和可控性，提升了系统运行可靠性，降低了非计划性减负荷甚至停机的概率，提高系统利用率，减小设备和系统故障范围。

Description

一种火电厂空冷系统的远程运维系统

技术领域

本发明涉及远程监控技术领域，尤其涉及一种火电厂空冷系统的远程运维系统。

背景技术

空冷是指采用翅片管式的冷却器，直接或间接用环境空气来冷却汽轮机的排汽，目前国际、国内得到实际应用的电站空冷系统共有三种：直接空冷系统；采用混合式凝汽器的间接空冷系统；采用表面式凝汽器的间接空冷系统，后两项又称间接空冷系统。火电厂采用空冷系统的最大优点是大量节水，最大缺点是一次性投资高、煤耗高，因此，它最适宜用在富煤缺水地区建设，而我国北方地区蕴藏着丰富的煤炭资源，水资源却相对贫乏，空冷系统就是以空气取代水做为冷却介质的一种冷却方式，电厂汽轮机低压缸排汽冷却系统采用空冷系统后，不仅可以大幅度降低电厂耗水量，还可大大减少废水排放量，对当地环保起到积极的作用，所以发展空冷技术是发展富煤缺水地区电力工业的重要途径。

现有的直接空冷系统的流程通常为：汽轮机排汽通过粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器内，轴流冷却风机强迫空气流过散热器外表面，将管束内蒸汽冷凝成水，再经泵送回汽轮机的回热系统。空冷系统采用大直径轴流风机群，风机通过齿轮箱和交流电机驱动，然后通过变频器实现风机的启、停、调速、正反转等控制，实现系统背压控制目标，同时省水、省电、节能、环保。

但空冷系统的维护有几个难点：数量多，通常面对大量风机及其配套设备组成的风机群，设备多、部件多；面积大，对于600MW机组，通常配置8列共64套风机组设备，主要设备分布于高度约40米，面积上万平米的广大平台上；应用环境恶劣，空冷系统为户外型设备，长期使用风机强迫通风，其空气流通量很大，冬季低温、夏季高温、尘土、雨雪等均直接与设备接触，对设备来讲，运行环境恶劣，不论是电气还是机械设备，都是很大的考验，因此，及时获取设备的运行情况同时在设备故障时能够及时决策处理显得十分必要。而现有空冷系统的运维通常依赖于人工巡检，增大运维人员工作量的同时，由于无法及时获取设备运行情况，为设备故障的及时决策处理带来不便。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种火电厂空冷系统的远程运维系统，空冷系统包括多个空冷设备，预先根据各所述空冷设备的分布位置进行区域划分得到多个分区；所述远程运维系统包括：

多个传感装置，分别设置于各所述空冷设备上，用于采集各所述空冷设备的运行数据，所述运行数据关联有对应的所述空冷设备的设备类型；

至少一数据收集模块，设置于每个所述分区并与所述分区内的各所述传感装置建立通信连接，用于收集各所述传感装置采集得到的所述运行数据并上传；

监控和计算服务器，分别连接各所述数据收集模块，所述监控和计算服务器包括：

数据存储模块，用于接收并按照所述设备类型对所述运行数据进行分类保存；

远程运维模块，连接所述数据存储模块，用于根据预先建立的设备运行分析模型对所述运行数据进行处理得到所述空冷系统的运维状态分析结果，以供火电厂运维管理人员进行运维决策。

优选的，还包括至少一移动终端，连接所述监控和计算服务器，用于供所述火电厂运维人员查看所述运行数据以及对应的所述运维状态分析结果。

优选的，所述设备运行分析模型包括：

多个单设备数学模型，每个所述单设备数学模型关联一种所述设备类型，用于对关联的所述设备类型的所述空冷设备进行运维状态分析；和/或

至少一组合设备数学模型，所述组合设备数据模型关联预设的多个所述设备类型，用于将关联的各所述设备类型对应的所述空冷设备作为一个组合进行运维状态分析。

优选的，所述远程运维模块包括：

第一处理单元，用于根据各所述单设备数学模型，分别对关联的所述设备类型对应的所述运行数据进行处理得到所述空冷设备的所述运维状态分析结果；

第二处理单元，用于根据所述组合设备数据模块，对关联的各所述设备类型对应的所述运行数据进行处理得到作为组合的各所述空冷设备的运维状态分析结果。

优选的，所述运维状态分析结果包括设备运行可靠性分析结果，和/或设备运行稳定性分析结果，和/或设备寿命预测结果，和/或设备维保预测结果。

优选的，所述远程运维模块还包括一报警单元，分别连接所述第一处理单元和所述第二处理单元，用于在所述运维状态分析结果满足预设的报警条件时生成相应的报警提示，以提醒所述火电厂运维管理人员。

优选的，所述空冷设备包括复数个风机，各所述风机通过电机和齿轮箱驱动，并通过变频器控制运行；

则所述单设备数学模型包括所述风机关联的风机数字化模型以及风机可靠性模型，所述电机关联的电机数字化模型、电机整机可靠性模型以及所述电机的轴承关联的电机轴承可靠性模型，所述齿轮箱关联的齿轮箱数字化模型、齿轮箱整机可靠性模型以及所述齿轮箱的轴承关联的齿轮箱轴承可靠性模型，所述变频器关联的变频器数字化模型、变频器整机可靠性模型以及所述变频器的绝缘栅双极型晶体管关联的器件可靠性模型；

所述组合设备数学模型包括所述风机、所述电机、所述齿轮箱以及所述变频器的串并联综合可靠性模型。

优选的，所述监控和计算服务器提供一外部接入端口，用于接入第三方管理平台，以供所述第三方管理平台查看所述运行数据和所述运维状态分析结果。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1)通过设置多个传感装置进行空冷设备的运行数据采集，有效减少运维人员的工作量，克服空冷系统日常运行中对人工巡检的依赖；

2)通过及时获取各空冷设备的运行数据并基于运行数据分析得到空冷系统的运维状态分析结果，为电厂运行和检修人员的工作提供了参考和决策依据，提高了设备检修的计划性和可控性，提升了系统运行可靠性，降低了非计划性减负荷甚至停机的概率，提高系统利用率，减小设备和系统故障范围。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种火电厂空冷系统的远程运维系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种火电厂空冷系统的远程运维系统，空冷系统包括多个空冷设备，预先根据各空冷设备的分布位置进行区域划分得到多个分区；如图1所示，远程运维系统包括：

多个传感装置1，分别设置于各空冷设备上，用于采集各空冷设备的运行数据，运行数据关联有对应的空冷设备的设备类型；

至少一数据收集模块2，设置于每个分区并与分区内的各传感装置1建立通信连接，用于收集各传感装置1采集得到的运行数据并上传；

监控和计算服务器3，分别连接各数据收集模块2，监控和计算服务器3包括：

数据存储模块31，用于接收并按照设备类型对运行数据进行分类保存；

远程运维模块32，连接数据存储模块31，用于根据预先建立的设备运行分析模型对运行数据进行处理得到空冷系统的运维状态分析结果，以供火电厂运维管理人员进行运维决策。

具体地，本实施例中，本技术方案中的空冷设备可以包括风机，以及驱动风机的电机和齿轮箱，以及控制风机运行的变频器。上述各传感装置1为根据不同空冷设备的设备运行和维护特性而设置的设备级传感器。火电厂的现有的空冷系统内，设置的传感器一般是最基本的，仅记录重要参数和数据，用于重大故障的停机保护和事故后的故障分析。本技术方案中，在现有的传感器设置的基础上，增设了专用传感装置1，包括但不限于采集变频器的IGBT((Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管)结温度以及变频器的柜内温度的温度传感器、设置在电机和齿轮箱表面的电子温度传感器、设置在电机和齿轮箱的轴承座上的小型振动加速度传感器以及设置在风机轴附近的红外旋转传感器。上述各传感装置1优选采用表面式或非接触型式安装，传感器信号为数字式或总线型方式，可减少现场工程量，降低对现有空冷系统的影响。

上述数据收集模块2用于将分区的分散采集的运行数据进行收集汇总并由通讯设备上传至监控和计算服务器3。该数据收集模块2优选采用工业级、小型化的集成产品，适配数字式或总线型传感器信号，并可良好适应现场恶劣工作环境。各数据收集模块2可以采用总线通讯，将数据发送至通讯设备，该通讯设备可以是交换机和路由器。上述数据收集模块2可以根据风机机组规模布置，可以采用光缆或无线方式与监控和计算服务器3通信连接。

上述监控和计算服务器3优选采用云端服务器，利用云端强大的计算能力和存储空间，可大大提高数据处理速度和效率，提升安全性和扩展性。该监控和计算服务器3实时接收并存储运行数据，可以利用数据库系统实现各运行数据的分类存储。除存储功能外，还能够根据预先建立的设备运行分析模型对运行数据进行处理得到空冷系统的运维状态分析结果，以供火电厂运维管理人员进行运维决策。上述运行数据以及运维状态分析结果可以以报表以及报告等方式给出，供供火电厂运维管理人员及时查看。

综上，本技术方案根据空冷系统运行特点以及设备特点，合理开发和配置传感装置，利用分散采集、集中处理的方式，并结合设备运行分析模型作为数字化以及智能化手段，对大量现场实时运行数据进行存储和分类处理，采用模拟和仿真手段，使设备和系统的状态保持最佳，极大减少人工巡检工作量，增加设备可用性，提升设备运行和维护水平。对比常规空冷项目，本技术方案可实时全面监视空冷系统运行状况，积累大量运行数据和经验。上述运行数据包括但不限于各个空冷设备的运行状态和参数，通过对设备的运行状态和参数的收集、分类、汇总和分析，结合设备运行分析模型进行仿真处理，能够提前预知和研判设备的运行状态，给出系统和设备的实时经济性分析、稳定性分析、效率分析等，提供寿命预测、维保预测、停机保养计划等作为运维状态分析结果。上述设备运行分析模型包括但不限于设备数字化模型、设备寿命模型以及设备老化模型等。

本发明的较佳的实施例中，还包括至少一移动终端4，连接监控和计算服务器3，用于供火电厂运维人员查看运行数据以及对应的运维状态分析结果。

具体地，本实施例中，该移动终端4包括但不限于网页端以及手机端，其中，手机端可以搭载相应的应用程序，以供火电厂运维人员进行查看运行数据以及对应的运维状态分析结果并进行数据交互，手机端还可以搭载相应的小程序，如微信小程序以及微信公众号等，以供火电厂运维人员查看运行数据以及对应的运维状态分析结果并进行数据交互。

本发明的较佳的实施例中，设备运行分析模型包括：

多个单设备数学模型，每个单设备数学模型关联一种设备类型，用于对关联的设备类型的空冷设备进行运维状态分析；和/或

至少一组合设备数学模型，组合设备数据模型关联预设的多个设备类型，用于将关联的各设备类型对应的空冷设备作为一个组合进行运维状态分析。

本发明的较佳的实施例中，远程运维模块32包括：

第一处理单元321，用于根据各单设备数学模型，分别对关联的设备类型对应的运行数据进行处理得到空冷设备的运维状态分析结果；

第二处理单元322，用于根据组合设备数据模块，对关联的各设备类型对应的运行数据进行处理得到作为组合的各空冷设备的运维状态分析结果。

本发明的较佳的实施例中，运维状态分析结果包括设备运行可靠性分析结果，和/或设备运行稳定性分析结果，和/或设备寿命预测结果，和/或设备维保预测结果。

本发明的较佳的实施例中，远程运维模块32还包括一报警单元323，分别连接第一处理单元321和第二处理单元322，用于在运维状态分析结果满足预设的报警条件时生成相应的报警提示，以提醒火电厂运维管理人员。

本发明的较佳的实施例中，空冷设备包括复数个风机，各风机通过电机和齿轮箱驱动，并通过变频器控制运行；

则单设备数学模型包括风机关联的风机数字化模型以及风机可靠性模型，电机关联的电机数字化模型、电机整机可靠性模型以及电机的轴承关联的电机轴承可靠性模型，齿轮箱关联的齿轮箱数字化模型、齿轮箱整机可靠性模型以及齿轮箱的轴承关联的齿轮箱轴承可靠性模型，变频器关联的变频器数字化模型、变频器整机可靠性模型以及变频器的绝缘栅双极型晶体管关联的器件可靠性模型；

组合设备数学模型包括风机、电机、齿轮箱以及变频器的串并联综合可靠性模型。

具体地，本实施例中，风机主要利用运行总小时数、转速和振动数据，建立风机数字化模型和风机可靠性模型；电机主要利用运行总小时数、表面温度、振动数据，建立电机数字化模型、电机整机可靠性和电机轴承可靠性模型；齿轮箱主要利用运行总小时数、油温、振动数据，建立齿轮箱数字化模型、齿轮箱整机可靠性和齿轮箱轴承可靠性模型；变频器主要利用运行总小时数、平均电流、IGBT结温、柜内温度建立变频器数字化模型、变频器整机可靠性和作为器件可靠性模型的IGBT可靠性模型。更为优选的，可以利用上述各模型，建立空冷系统的串并联综合可靠性模型，作为组合设备数学模型。通过收集实时运行数据，结合设备和元器件机械寿命曲线，进行计算和模拟，得到系统和设备以及元器件的运行寿命模拟曲线，并产生各种报表、报警等。

本发明的较佳的实施例中，监控和计算服务器3提供一外部接入端口33，用于接入第三方管理平台5，以供第三方管理平台5查看运行数据和运维状态分析结果。

具体地，本实施例中，通过预留外部接入端口33，能够将运行数据以及运维状态分析结果推送至第三方管理平台5，如推送至厂级管理系统，还可以辅助电厂进行决策和计划，如最佳运行方式、停机预测、检修计划、备品备件库存管理和采购计划等，为后续系统和设备运维和服务提供重要的现代化手段及工具，是电厂运行维护手段和水平的一次重大升级和提升。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种火电厂空冷系统的远程运维系统，其特征在于，空冷系统包括多个空冷设备，预先根据各所述空冷设备的分布位置进行区域划分得到多个分区；所述远程运维系统包括：

多个传感装置，分别设置于各所述空冷设备上，用于采集各所述空冷设备的运行数据，所述运行数据关联有对应的所述空冷设备的设备类型；

至少一数据收集模块，设置于每个所述分区并与所述分区内的各所述传感装置建立通信连接，用于收集各所述传感装置采集得到的所述运行数据并上传；

监控和计算服务器，分别连接各所述数据收集模块，所述监控和计算服务器包括：

数据存储模块，用于接收并按照所述设备类型对所述运行数据进行分类保存；

远程运维模块，连接所述数据存储模块，用于根据预先建立的设备运行分析模型对所述运行数据进行处理得到所述空冷系统的运维状态分析结果，以供火电厂运维管理人员进行运维决策。

2.根据权利要求1所述的远程运维系统，其特征在于，还包括至少一移动终端，连接所述监控和计算服务器，用于供所述火电厂运维人员查看所述运行数据以及对应的所述运维状态分析结果。

3.根据权利要求1所述的远程运维系统，其特征在于，所述设备运行分析模型包括：

多个单设备数学模型，每个所述单设备数学模型关联一种所述设备类型，用于对关联的所述设备类型的所述空冷设备进行运维状态分析；和/或

至少一组合设备数学模型，所述组合设备数据模型关联预设的多个所述设备类型，用于将关联的各所述设备类型对应的所述空冷设备作为一个组合进行运维状态分析。

4.根据权利要求3所述的远程运维系统，其特征在于，所述远程运维模块包括：

第一处理单元，用于根据各所述单设备数学模型，分别对关联的所述设备类型对应的所述运行数据进行处理得到所述空冷设备的所述运维状态分析结果；

第二处理单元，用于根据所述组合设备数据模块，对关联的各所述设备类型对应的所述运行数据进行处理得到作为组合的各所述空冷设备的运维状态分析结果。

5.根据权利要求4所述的远程运维系统，其特征在于，所述运维状态分析结果包括设备运行可靠性分析结果，和/或设备运行稳定性分析结果，和/或设备寿命预测结果，和/或设备维保预测结果。

6.根据权利要求4所述的远程运维系统，其特征在于，所述远程运维模块还包括一报警单元，分别连接所述第一处理单元和所述第二处理单元，用于在所述运维状态分析结果满足预设的报警条件时生成相应的报警提示，以提醒所述火电厂运维管理人员。

7.根据权利要求3所述的远程运维系统，其特征在于，所述空冷设备包括复数个风机，各所述风机通过电机和齿轮箱驱动，并通过变频器控制运行；

则所述单设备数学模型包括所述风机关联的风机数字化模型以及风机可靠性模型，所述电机关联的电机数字化模型、电机整机可靠性模型以及所述电机的轴承关联的电机轴承可靠性模型，所述齿轮箱关联的齿轮箱数字化模型、齿轮箱整机可靠性模型以及所述齿轮箱的轴承关联的齿轮箱轴承可靠性模型，所述变频器关联的变频器数字化模型、变频器整机可靠性模型以及所述变频器的绝缘栅双极型晶体管关联的器件可靠性模型；

所述组合设备数学模型包括所述风机、所述电机、所述齿轮箱以及所述变频器的串并联综合可靠性模型。

8.根据权利要求1所述的远程运维系统，其特征在于，所述监控和计算服务器提供一外部接入端口，用于接入第三方管理平台，以供所述第三方管理平台查看所述运行数据和所述运维状态分析结果。

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