太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司 陳春雷

一、前言

太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司系中外合資企業(yè)，成立于2002年5月15日。已經(jīng)建有六臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)組，2×135MW發(fā)電供熱機(jī)組（已于2014年關(guān)停），2×330MW發(fā)電機(jī)組，2×320MW發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1570MW。此外，公司擁有國華太倉發(fā)電有限公司2×600MW機(jī)組50%的股權(quán)，公司主營燃煤發(fā)電、供熱及其附屬產(chǎn)品。公司占地2000畝，建有一座雙泊位煤炭專用碼頭，最大靠泊能力分別為5萬和7萬噸級(jí)貨輪，年最高設(shè)計(jì)通過能力900萬噸。

公司營運(yùn)以來，煤耗、廠用電率等主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)逐年優(yōu)化，大部分指標(biāo)已達(dá)或超過國家電力公司一流火力發(fā)電廠標(biāo)準(zhǔn)。自2005年以來，在全國火電300MW級(jí)大機(jī)組競(jìng)賽中，連續(xù)獲獎(jiǎng)。自2004年以來，公司連續(xù)被江蘇省政府授予“電力迎峰度夏有功單位”榮譽(yù)稱號(hào)。

二、實(shí)施背景

近年來，特別是2010年以后，隨著公司各臺(tái)鍋爐四管進(jìn)入劣化高發(fā)期，泄漏現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

公司機(jī)組非停主要原因?yàn)樗墓苄孤┮?。?jù)統(tǒng)計(jì)，全國范圍內(nèi)發(fā)電機(jī)組各類事故停運(yùn)原因中，四管泄漏占最主要原因。在全國火力發(fā)電站生產(chǎn)過程中鍋爐事故占據(jù)總事故的63.2%；在全部鍋爐事故中承壓部件泄漏占據(jù)86.7%，嚴(yán)重影響電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1、火力發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)鍋爐受熱面爆漏事故，造成電廠非計(jì)劃停機(jī)，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；

2、供熱機(jī)組冬季發(fā)生爆裂事故，將嚴(yán)重影響居民的采暖問題；

3、大容量/超臨界/超超臨界機(jī)組發(fā)生爆漏事故，將嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行，甚至?xí)斐呻娋W(wǎng)的整體解裂。

三、系統(tǒng)理論綜述——鍋爐四管全壽命周期管理理論

鍋爐四管全壽命周期屬于火力發(fā)電廠資產(chǎn)全壽命周期理論的重要組成部分，資產(chǎn)全壽命周期理論為：

CC--設(shè)備全壽命周期成本（Life Cycle Cost）

CI--投資成本（cost of investment）

CO--運(yùn)行成本（cost of operation）

CM--檢修維護(hù)成本（cost of maintenance）

CF--故障成本（cost of failure）

CD--退役處置成本（cost of discard）

企業(yè)資產(chǎn)全壽命周期管理理論引用于：（《ISO55000：2014資產(chǎn)管理體系標(biāo)準(zhǔn)》；帥軍慶，2010，《電力企業(yè)資產(chǎn)全壽命周期管理理論、方法及應(yīng)用》，中國電力出版社）

表1 公司歷年四管泄漏匯總

資產(chǎn)壽命周期主要指資產(chǎn)從規(guī)劃設(shè)計(jì)開始到退役為止所經(jīng)歷的全部時(shí)期，一般要經(jīng)歷規(guī)劃設(shè)計(jì)、基建、運(yùn)行維護(hù)和退役處置四個(gè)階段。壽命周期費(fèi)用主要指設(shè)備在它預(yù)期的壽命周期內(nèi)用于設(shè)計(jì)、研究與開發(fā)、投資、使用、維修與保障、直至報(bào)廢所需要的直接、間接、重復(fù)性、一次性和其他的費(fèi)用之和。

全壽命管理是從公司的長期經(jīng)營利益出發(fā)，通過一整套的措施，對(duì)設(shè)備的策劃、設(shè)計(jì)、制造、采購、安裝、調(diào)試、投運(yùn)、維保、改造、優(yōu)化、直到報(bào)廢的整個(gè)過程的綜合管理，并發(fā)生的費(fèi)用進(jìn)行控制，使壽命內(nèi)費(fèi)用最小的一種管理理念。這套措施包括經(jīng)濟(jì)層面、技術(shù)層面和組織管理層面的措施。

資產(chǎn)全壽命周期管理傳承了傳統(tǒng)的設(shè)備管理成功經(jīng)驗(yàn)，吸取現(xiàn)代的管理理論，主要目標(biāo)就是在設(shè)備安全可靠性運(yùn)行的基礎(chǔ)上，來實(shí)現(xiàn)設(shè)備壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性和最大效能。這套管理模式一般通過狀態(tài)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、壽命評(píng)估成本分解等關(guān)鍵技術(shù)來執(zhí)行。

四、主要原理

公司3、4號(hào)機(jī)組防磨防爆專家管理系統(tǒng)匯集兩臺(tái)鍋爐關(guān)鍵數(shù)據(jù)：超溫/超壓/檢修記錄/缺陷記錄/事故記錄等。結(jié)合鍋爐1∶1三維模形，使得鍋爐防磨防爆檢查工作更加直觀，用戶能夠快速顯示設(shè)備的基本信息和過程檢查記錄；利用系統(tǒng)的三維模型進(jìn)行鍋爐培訓(xùn)工作。

1、系統(tǒng)主界面

系統(tǒng)首頁主界面集中展現(xiàn)各臺(tái)鍋爐設(shè)備超限、缺陷信息，便于設(shè)備預(yù)警提醒。

2、設(shè)備管理

通過鍋爐設(shè)備管理模塊，以樹狀的菜單形式展現(xiàn)設(shè)備信息，細(xì)化到管子和焊口。設(shè)備的類型可以分為本體、管組、管排、管子、屏、彎頭、焊口等，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐設(shè)備的專業(yè)化管理。

管理人員通過設(shè)備管理可以清晰了解鍋爐系統(tǒng)，提供鍋爐設(shè)備數(shù)據(jù)、超溫、超壓記錄及下一個(gè)檢修周期前設(shè)備蠕漲、壁厚趨勢(shì)圖，分析鍋爐設(shè)備的安全狀態(tài)，提供趨勢(shì)分析。

3、三維模型

三維模型可以將鍋爐各受熱部件，通過三維圖形的方式展現(xiàn)，為鍋爐管理人員及檢修人員帶來方便，同時(shí)提供鍋爐結(jié)構(gòu)培訓(xùn)的平臺(tái)。

三維模型將鍋爐受熱面通過三維圖形的方式展現(xiàn)，可進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、拉伸、透視等操作，大到鍋爐本體與四大管道，小到每一根管子與焊口，都可以清晰地展現(xiàn)。

系統(tǒng)通過不同顏色區(qū)分不同管件材質(zhì)；通過模塊化管理，拆分鍋爐不同系統(tǒng)，通過選擇不同設(shè)備部件，顯示設(shè)備的臺(tái)賬信息，檢修記錄，缺陷信息等。

圖1 系統(tǒng)主界面

圖2 樹形結(jié)構(gòu)設(shè)備總圖

圖3 蠕漲趨勢(shì)圖

圖4 三維模型總貌

提供主蒸汽系統(tǒng)/再熱蒸汽系統(tǒng)/水系統(tǒng)的三維汽水走向圖。

鍋爐三維模型提供磨煤機(jī)/風(fēng)機(jī)的設(shè)備基礎(chǔ)參數(shù)，吹灰器位置及編號(hào)/壁溫測(cè)點(diǎn)/泄漏監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，方便掌握測(cè)點(diǎn)分布位置與設(shè)備基本參數(shù)。

系統(tǒng)提供三維模型焊口動(dòng)態(tài)維護(hù)平臺(tái)，可自定義焊口增刪改查。

4、檢修管理

提供設(shè)備的檢查、測(cè)量和消缺記錄維護(hù)，按缺陷性質(zhì)和處理方式統(tǒng)計(jì)圖表；根據(jù)蠕漲、磨損的歷史測(cè)量值，預(yù)測(cè)蠕漲、磨損變化趨勢(shì)。

5、超限監(jiān)測(cè)

維護(hù)鍋爐“四管”設(shè)備的溫度、壓力測(cè)點(diǎn)，監(jiān)控超限情況，提示超限/蠕脹/磨損預(yù)警。

6、泄漏分析

記錄日常發(fā)生的泄漏事件，是否造成非停等情況。按鍋爐和泄漏原因進(jìn)行次數(shù)和比例統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析。提供設(shè)備日常運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題及處理方法臺(tái)賬管理。

7、事故分析

維護(hù)設(shè)備事故信息；提供設(shè)備事故分析經(jīng)驗(yàn)庫。

8、文檔管理

文檔管理模塊，整編檢修文件包、檢修、金屬工藝規(guī)程及鍋爐防磨防爆會(huì)議紀(jì)要等鍋爐防磨防爆工作所需的各類資料，提供文檔系統(tǒng)管理。

五、實(shí)施效果

（一）項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

1、通過建立鍋爐防磨防爆統(tǒng)一規(guī)范管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)鍋爐防磨防爆基礎(chǔ)執(zhí)行環(huán)節(jié)的全過程規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化管理。建立以設(shè)備為基礎(chǔ)結(jié)合業(yè)務(wù)需求實(shí)現(xiàn)規(guī)范、統(tǒng)一的的鍋爐設(shè)備臺(tái)賬、檢修記錄、泄漏記錄等防磨防爆工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析、總結(jié)與管理。2、通過三維建模對(duì)鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行1：1高保真模擬，可以全面直觀地瀏覽鍋爐設(shè)備構(gòu)造以及設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使得鍋爐防磨防爆檢查工作和數(shù)據(jù)展示更加直觀。利用系統(tǒng)的三維模型進(jìn)行鍋爐培訓(xùn)工作，避免對(duì)于新員工鍋爐結(jié)構(gòu)的培訓(xùn)多以視頻、圖紙為主，缺乏直觀的鍋爐培訓(xùn)模型。

圖5 分系統(tǒng)圖1

圖6 分系統(tǒng)圖2

圖7 分系統(tǒng)圖3

3、在檢修前制定檢修計(jì)劃時(shí)，確定鍋爐重點(diǎn)檢查部位是關(guān)鍵，該系統(tǒng)根據(jù)超溫情況、設(shè)備遺留缺陷等提供數(shù)據(jù)支持，降低檢查點(diǎn)漏項(xiàng)、缺項(xiàng)的現(xiàn)象。

4、在設(shè)備運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)提醒超溫情況，方便運(yùn)行及時(shí)調(diào)整，降低由于運(yùn)行操作造成設(shè)備健康指數(shù)減弱的程度。

（二）經(jīng)濟(jì)效益的有關(guān)說明及各欄目的計(jì)算依據(jù)

太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司3、4號(hào)鍋爐防磨防爆系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的方式，通過對(duì)鍋爐設(shè)備管段、焊口等進(jìn)行編碼、三維建模和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以直觀地瀏覽鍋爐設(shè)備構(gòu)造，檢查、檢修歷史記錄(adsfasd)和實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)等信息，全面掌握鍋爐運(yùn)行狀態(tài)。結(jié)合數(shù)據(jù)分析功能，可以及時(shí)掌握缺陷和事故發(fā)生規(guī)律，預(yù)測(cè)設(shè)備壽命情況，有效的指導(dǎo)重點(diǎn)的檢查部位及檢修工藝，真正做到事前預(yù)防、事中管控、事后分析的全面管理，鍋爐狀態(tài)檢修提供科學(xué)指導(dǎo)，降低爆管次數(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

通過該系統(tǒng)的投入使用，至少減少四管泄漏一次：影響電量1500萬kW.h（計(jì)150萬利潤），減少一次非?？己?0萬，減少社會(huì)影響、人工材料等計(jì)20萬。綜合節(jié)省公司效益200萬/年。

（三）項(xiàng)目推廣前景

圖8 分系統(tǒng)圖4

圖9 焊口管道維護(hù)界面

圖10 設(shè)備臺(tái)賬圖

鍋爐防磨防爆系統(tǒng)具備行業(yè)全面推廣的條件與環(huán)境。

1、大部分電廠鍋爐防磨防爆已經(jīng)建立管理組織、基本管理流程，只是管理手段處于初級(jí)階段，落地方式屬于粗放式落地，不夠精細(xì)。

2、大部分鍋爐防磨防爆過程數(shù)據(jù)管理粗放，數(shù)據(jù)規(guī)范性差、數(shù)據(jù)利用率低，數(shù)據(jù)可視化程度低。

3、鍋爐防磨防爆設(shè)備量級(jí)大，十幾萬根管件、幾十萬焊口，通過人工方式很難管理到位、很難系統(tǒng)分析鍋爐各設(shè)備健康情況。

4、鍋爐檢修往往以經(jīng)驗(yàn)為主，缺少數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確對(duì)比與指導(dǎo)。鍋爐檢修工作更應(yīng)該以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，客觀有效的組織鍋爐檢修工作的進(jìn)行。在整個(gè)檢修工作過程中應(yīng)保證檢修數(shù)據(jù)的完整性、統(tǒng)一性及準(zhǔn)確性。提高檢修工作分析、總結(jié)的客觀性和準(zhǔn)確性。

圖11 設(shè)備臺(tái)賬柱狀圖

圖12 設(shè)備預(yù)警總表

圖13 泄漏分析圖

圖14 事故分析檢驗(yàn)庫

4、四管泄漏多是事后管理，需要在運(yùn)行管理中建立針對(duì)鍋爐各個(gè)受熱面的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且電廠DCS具備溫度、壓力測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)利用的前提。

5、防磨防爆管理涉及鍋爐檢修、運(yùn)行、化學(xué)、金屬、熱工、燃料等多個(gè)專業(yè)，需要建立統(tǒng)一的管理平臺(tái)，增加管理工作的有效執(zhí)行，保證各專業(yè)、部門工作的整體協(xié)調(diào)性。

6、三維系統(tǒng)可以有機(jī)拓展至地下管網(wǎng)系統(tǒng)，甚至全廠建模，推廣前景廣闊。