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1    項(xiàng)目背景介紹

寶鋼湛江鋼鐵有限公司隸屬于中國(guó)寶武集團(tuán)寶鋼股份，是一家位于廣東省湛江市的大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)。該公司能源環(huán)保部門下設(shè)有發(fā)電單元，于2015年建成投產(chǎn)2×350MW亞臨界B-T-G煤/煤氣混燒機(jī)組，后續(xù)新建2×135MW亞臨界超高溫煤氣機(jī)組(B-T-G)，其中3號(hào)機(jī)組于2021年2月完成168小時(shí)試運(yùn)行，4號(hào)機(jī)組于2021年4月通過168小時(shí)試運(yùn)行。機(jī)組采用Ovation DCS分散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋爐、汽機(jī)、脫硫脫硝等設(shè)備和系統(tǒng)的協(xié)調(diào)監(jiān)控，是鋼鐵企業(yè)煤氣資源高效利用的關(guān)鍵設(shè)備，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了中國(guó)首批超低排放和全負(fù)荷脫硝技術(shù)的應(yīng)用，具備廣東首個(gè)小網(wǎng)運(yùn)行功能的機(jī)組，運(yùn)行利用小時(shí)數(shù)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先。

面對(duì)監(jiān)控范圍廣、監(jiān)管負(fù)荷大以及海量歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)分析挖掘和經(jīng)驗(yàn)傳承的難題，能環(huán)部發(fā)電單元選擇與艾默生公司合作，通過智能監(jiān)盤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電廠過程監(jiān)控的智能化升級(jí)。

2    項(xiàng)目目標(biāo)與原則

智能監(jiān)盤系統(tǒng)集成了先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析與智能診斷算法，構(gòu)建了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警、自動(dòng)診斷的智能化監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)由人工監(jiān)控向計(jì)算機(jī)智能監(jiān)控的轉(zhuǎn)變。相較傳統(tǒng)人工監(jiān)控，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)全天候的智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警，大幅減輕運(yùn)行監(jiān)盤人員的工作負(fù)荷。

同時(shí)，智能監(jiān)盤以知識(shí)庫(kù)的形式保留了老師傅的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，準(zhǔn)確定位運(yùn)行異常，新人可以快速查詢以指導(dǎo)工作，極大提高了操作技能獲取效率，確保了寶貴經(jīng)驗(yàn)的有效傳承，保證了機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3    項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用

3.1解決方案設(shè)計(jì)思路、實(shí)施流程和主要功能

根據(jù)發(fā)電單元的實(shí)際情況和用戶需求，定制開發(fā)了整體的智能監(jiān)盤解決方案，該項(xiàng)目解決方案充分考慮了電力行業(yè)的特點(diǎn)，以提升監(jiān)控效率和保障系統(tǒng)安全性兩方面為主要著力點(diǎn)。一方面利用智能算法和模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全時(shí)域監(jiān)測(cè)和預(yù)警，自動(dòng)化程度高，減輕人工監(jiān)控強(qiáng)度；另一方面借助數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)建立智能診斷系統(tǒng)，在故障發(fā)生早期就可進(jìn)行預(yù)警，指導(dǎo)運(yùn)行人員按照指導(dǎo)意見進(jìn)行處理，縮短故障恢復(fù)時(shí)間，提高系統(tǒng)可靠性。

該方案基于OIF智能框架，與機(jī)組DCS系統(tǒng)一體化部署。分別在U3&U4機(jī)組的DCS系統(tǒng)中部署高性能OIF模型運(yùn)算服務(wù)器和OAS數(shù)據(jù)分析及建模服務(wù)器。OAS可直接連接Ovation歷史站進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)的提取，利用大數(shù)據(jù)分析與AI算法，完成數(shù)據(jù)清洗、特征提取、模型訓(xùn)練、驗(yàn)證等工作。OIF通過標(biāo)準(zhǔn)接口獲取DCS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用于驅(qū)動(dòng)診斷模型和專家規(guī)則的運(yùn)算，運(yùn)行各類智能監(jiān)控與故障診斷模型，實(shí)時(shí)進(jìn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)、設(shè)備監(jiān)視、狀態(tài)評(píng)估、故障預(yù)測(cè)等分析。模型運(yùn)算結(jié)果以報(bào)警、預(yù)警等形式反饋到DCS，指導(dǎo)操作員進(jìn)行處理。基本流程步驟下圖所示。

智能監(jiān)盤系統(tǒng)集成了參數(shù)預(yù)警、設(shè)備健康度評(píng)估、故障診斷與專家知識(shí)管理4種核心功能模塊。參數(shù)預(yù)警模塊通過多維數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)參數(shù)異常時(shí)，可快速發(fā)出預(yù)警，避免發(fā)生跳閘、跳機(jī)等事故；設(shè)備健康度評(píng)估模塊綜合考慮多項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)，利用智能算法評(píng)判設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，可提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在故障，指導(dǎo)操作員進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)；故障診斷與根源分析模塊收集設(shè)備故障案例，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)故障庫(kù)，當(dāng)新故障發(fā)生時(shí)，可快速匹配得到故障原因，生成處理意見，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)快速恢復(fù)；專家知識(shí)庫(kù)模塊儲(chǔ)存豐富的過程數(shù)據(jù)和操作經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，幫助新操作員快速獲取專業(yè)技能，縮短成長(zhǎng)周期，確保操作效率和質(zhì)量。各功能模塊相互協(xié)同支持，共同提升過程監(jiān)控和設(shè)備管理的智能化水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的主動(dòng)識(shí)別與預(yù)知控制。

　3.2 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

（1）智能監(jiān)盤基于OIF智能框架，在安全一區(qū)與DCS系統(tǒng)一體化部署，保證數(shù)據(jù)交互可靠性，解決了廠級(jí)SIS/MIS系統(tǒng)不能返回控制系統(tǒng)從而無(wú)法指導(dǎo)實(shí)時(shí)運(yùn)行的痛點(diǎn)問題。

（2）創(chuàng)新的人機(jī)界面DCS一體化層級(jí)展示設(shè)計(jì)，通過嵌入式和報(bào)警聯(lián)動(dòng)的方式，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控預(yù)警信息與DCS系統(tǒng)的無(wú)縫融合。監(jiān)盤畫面輪播功能減輕了運(yùn)行人員在監(jiān)盤過程不斷翻頁(yè)畫面的工作量。報(bào)警處理實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)管理，有效減少了遺漏與誤操作的風(fēng)險(xiǎn)。無(wú)需額外學(xué)習(xí)成本，輕松查看，幫助作出決策。

（3）數(shù)據(jù)分析方面，分析軟件可在線讀取DCS歷史數(shù)據(jù)，具備高效的數(shù)據(jù)清洗與質(zhì)量檢查能力。使用簡(jiǎn)易的可視化操作完成訓(xùn)練、驗(yàn)證、調(diào)優(yōu)的全流程機(jī)器學(xué)習(xí)建模。模型參數(shù)閾值可自動(dòng)生成，使得數(shù)據(jù)分析和模型建立變得簡(jiǎn)單高效。

（4）采用多狀態(tài)識(shí)別算法，解決設(shè)備多參數(shù)耦合狀態(tài)下的異常和故障識(shí)別問題。顯著提高故障預(yù)知能力，減少設(shè)備意外停機(jī)，降低維護(hù)成本。

（5）   智能監(jiān)盤充分考慮設(shè)備特性，評(píng)估設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)，為設(shè)備優(yōu)化控制提供依據(jù)，使調(diào)整更加精確有效。

4     效益分析

智能監(jiān)盤提升了過程監(jiān)控的效率、質(zhì)量和智能化水平，釋放了大量人力時(shí)間。運(yùn)行人員可以將更多注意力投入到系統(tǒng)優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新中，推動(dòng)電廠向更高效、更智能的發(fā)展方向轉(zhuǎn)型。

·  智能監(jiān)盤系統(tǒng)通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)分析和診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)、設(shè)備和過程參數(shù)的智能化監(jiān)測(cè)、分析和診斷，并按診斷結(jié)果自動(dòng)生成處理建議。系統(tǒng)旨在提高工廠整體運(yùn)行效率，降低運(yùn)行人員工作負(fù)荷，釋放更多時(shí)間用于系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化，進(jìn)一步降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本。

·  智能監(jiān)盤能夠?qū)﹃P(guān)鍵設(shè)備和過程參數(shù)的異常跡象進(jìn)行預(yù)警，助力運(yùn)行和維護(hù)人員進(jìn)行科學(xué)決策，及時(shí)人工干預(yù)，減少非計(jì)劃停機(jī)，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

·  通過長(zhǎng)周期比較分析設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)的變化趨勢(shì)，智能監(jiān)盤可以準(zhǔn)確評(píng)估設(shè)備狀態(tài)，為設(shè)備診斷和維護(hù)提供重要的信息支持，降低輔機(jī)故障率，有效減少設(shè)備維護(hù)成本。

·  運(yùn)行監(jiān)盤人員依托智能監(jiān)盤系統(tǒng)，持續(xù)研究和優(yōu)化機(jī)組最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工況，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，開展班組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)競(jìng)賽，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的全面優(yōu)化。

·  系統(tǒng)通過知識(shí)提取與固化技術(shù)，有效獲取并沉淀了專業(yè)人員的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，形成可持續(xù)迭代的知識(shí)基礎(chǔ)，將寶貴的生產(chǎn)知識(shí)轉(zhuǎn)化為企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，生產(chǎn)管理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地貫徹到一線運(yùn)行崗位，進(jìn)一步提升了電廠的整體效益。

·  本項(xiàng)目是全行業(yè)首個(gè)基于Ovation DCS一體化平臺(tái)構(gòu)建的智能監(jiān)盤解決方案，有效帶動(dòng)了企業(yè)智能化升級(jí)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程。在實(shí)施中，高效解決了多個(gè)核心技術(shù)難題，解決方案的實(shí)用性和領(lǐng)先性均達(dá)到業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平，對(duì)推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重大的戰(zhàn)略意義。

寶鋼湛江鋼鐵有限公司能源環(huán)保部發(fā)電單元智能監(jiān)盤的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組少人值守的安全穩(wěn)定運(yùn)行，大幅降低了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。系統(tǒng)可以對(duì)關(guān)鍵設(shè)備和重要過程參數(shù)進(jìn)行在線預(yù)警和診斷，實(shí)現(xiàn)了從被動(dòng)響應(yīng)到主動(dòng)應(yīng)對(duì)的轉(zhuǎn)變，顯著提高了機(jī)組的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。同時(shí)，智能監(jiān)盤有效支撐了用戶的智慧運(yùn)營(yíng)，配合寶武集團(tuán)智能制造戰(zhàn)略的實(shí)施，使企業(yè)管理水平處于行業(yè)領(lǐng)先。該項(xiàng)目充分體現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用的協(xié)同，大幅提升了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，示范引領(lǐng)效應(yīng)明顯，對(duì)推動(dòng)電力行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型起到了重要作用。