安鳳栓， 李曉鵬， 丁 輝， 黃巍利

(1.北京國(guó)電智深控制技術(shù)有限公司， 北京 1002200； 2.北京市電站自動(dòng)化工程技術(shù)研究中心， 北京 1002200； 3.國(guó)電浙能寧東發(fā)電有限公司， 銀川 750408)

當(dāng)前，在國(guó)家戰(zhàn)略及相關(guān)政策的引導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)各發(fā)電集團(tuán)加快推進(jìn)智能電廠建設(shè)[1]。2016年大唐集團(tuán)與GE建立北京國(guó)際電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)診斷中心，用于11臺(tái)燃機(jī)及2臺(tái)燃煤機(jī)組的數(shù)據(jù)收集和分析；2017年國(guó)電電力首次提出將電廠原有的DCS+SIS+MIS的三層架構(gòu)，簡(jiǎn)化為ICS+ISS兩層架構(gòu)，通過(guò)ICS對(duì)電廠全部實(shí)時(shí)信息進(jìn)行管控，實(shí)現(xiàn)電廠運(yùn)行控制的能效“大閉環(huán)”與安全“大保障”，通過(guò)ISS對(duì)電廠非實(shí)時(shí)信息進(jìn)行全面管控，實(shí)現(xiàn)電廠運(yùn)營(yíng)管理的管理決策“大協(xié)同”[2]，并在國(guó)電東勝和宿遷電廠進(jìn)行示范性應(yīng)用；國(guó)華電力對(duì)所屬電廠中75類(lèi)重要設(shè)備的全部相關(guān)信息集中采集和處理，以實(shí)現(xiàn)電廠大數(shù)據(jù)管理。此外，大唐南電電廠、大唐姜堰電廠、京能集團(tuán)高安屯熱電及十堰熱電廠、江蘇國(guó)信集團(tuán)高郵及儀征燃機(jī)電廠、國(guó)電大渡河公司、中廣核等均在積極推進(jìn)智能電廠示范項(xiàng)目[3]。

然而，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)很多發(fā)電廠基礎(chǔ)設(shè)備和控制設(shè)備的數(shù)字化、智能化程度還不夠，無(wú)法滿足大數(shù)據(jù)分析挖掘和智能運(yùn)行優(yōu)化控制的需求。建設(shè)智能電廠的重要任務(wù)應(yīng)首先實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)底層設(shè)備的全面數(shù)字化、智能化，積極推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用。只有當(dāng)最底層有用的數(shù)據(jù)傳送到上級(jí)控制、監(jiān)控、管理和決策層時(shí)，才能夠使上層的高級(jí)應(yīng)用軟件與各種分析決策技術(shù)得到更全面廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)能夠擴(kuò)大數(shù)據(jù)收集的深度和廣度，為智能電廠的實(shí)現(xiàn)提供廣泛的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

國(guó)內(nèi)某大型百萬(wàn)火電機(jī)組2×1 000 MW超超臨界燃煤機(jī)組新建工程，全廠采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，接入分散控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線儀表和設(shè)備超過(guò)4 000臺(tái)，構(gòu)建了智能設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了智能設(shè)備高效管理，為下一步智能電廠的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本文通過(guò)對(duì)智能電廠和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的討論，重點(diǎn)介紹基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的設(shè)備管理應(yīng)用情況。

1 智能電廠

智能電廠是在數(shù)字化電廠基礎(chǔ)上發(fā)展的新一代電廠技術(shù)，是國(guó)家推行智能制造和工業(yè)4.0技術(shù)在發(fā)電廠領(lǐng)域的具體實(shí)施[3-4]。

在中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)發(fā)電自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)與電力行業(yè)熱工自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)在2016年共同發(fā)布的《智能電廠技術(shù)發(fā)展綱要》[5]中，將“智能電廠”定義為：“在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，集成智能的傳感與執(zhí)行、控制和管理等技術(shù)，達(dá)到更安全、高效、環(huán)保運(yùn)行，與智能電網(wǎng)及需求側(cè)相互協(xié)調(diào)，與社會(huì)資源和環(huán)境相互融合的發(fā)電廠”。2018年，中電聯(lián)發(fā)布的《火力發(fā)電廠智能化技術(shù)導(dǎo)則》[6]定義“火力發(fā)電廠智能化”為：“火力發(fā)電廠在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，集成智能的傳感與執(zhí)行、控制和管理等技術(shù)，達(dá)到更安全、高效、環(huán)保運(yùn)行，與智能電網(wǎng)及需求側(cè)相互協(xié)調(diào)，與社會(huì)資源和環(huán)境相互融合的發(fā)展過(guò)程”。劉吉臻院士在2019年《數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的智能發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)》[7]一文中從數(shù)據(jù)應(yīng)用的角度闡明了智能發(fā)電的五大數(shù)據(jù)化特征，指出“智能發(fā)電的發(fā)展需要經(jīng)歷由初級(jí)形態(tài)向高級(jí)形態(tài)、由局部應(yīng)用到系統(tǒng)應(yīng)用的歷程。由于發(fā)電系統(tǒng)智能化裝備與技術(shù)的發(fā)展還不充分，對(duì)應(yīng)用需求的分析和理解還須進(jìn)一步深化，因此在數(shù)字化電廠框架下的局部智能化將是當(dāng)前的主要發(fā)展模式”。

由此可見(jiàn)，數(shù)字化是電廠智能化的基礎(chǔ)，智能化電廠應(yīng)在數(shù)字化電廠基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的深化和拓展，同時(shí)采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，使電廠的運(yùn)行、控制、管理和決策等更加符合現(xiàn)代化電廠的要求[8]。本文認(rèn)為，可從以下兩個(gè)方向推動(dòng)智能電廠建設(shè)。

1)在基礎(chǔ)設(shè)備層，可采用成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)控制器等設(shè)備，全方位采集發(fā)電廠相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，在生產(chǎn)設(shè)備層實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的數(shù)字化、智能化。

2)對(duì)于電力生產(chǎn)和管理過(guò)程中狀態(tài)、設(shè)備、位置、環(huán)境等泛在數(shù)據(jù)信息，可利用數(shù)據(jù)處理分析融合技術(shù)，與相關(guān)業(yè)務(wù)流程深度集成，為上層智能應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和驅(qū)動(dòng)力。

通過(guò)上述分析可以看出，設(shè)備的數(shù)字化、智能化是實(shí)現(xiàn)智能電廠的基礎(chǔ)，如何基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行智能設(shè)備管理，如何對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，將成為智能電廠重要研究方向之一[9-10]。

2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

近年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展迅猛，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)電廠中的應(yīng)用范圍已不再局限于輔助車(chē)間，已經(jīng)在大型火電機(jī)組上大規(guī)模應(yīng)用[11-13]。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)采用數(shù)字信號(hào)代替模擬量信號(hào)以及開(kāi)關(guān)信號(hào)的通信，遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議，可以雙向數(shù)字通信，具有更加開(kāi)放、更快部署和更易開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)；現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備具有豐富的狀態(tài)、診斷、參數(shù)信息，多種智能化功能以及現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的信息處理和控制能力。因此，通過(guò)在全廠范圍內(nèi)構(gòu)建以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為核心、現(xiàn)場(chǎng)智能化設(shè)備為基礎(chǔ)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為手段的全廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)[14]，可實(shí)現(xiàn)了電廠設(shè)備和系統(tǒng)間的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化通信。

然而，很多電廠在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)時(shí)，仍以常規(guī)的設(shè)備監(jiān)控手段為主，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線豐富的設(shè)備信息挖掘較少；有一部分現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備供應(yīng)商在基礎(chǔ)控制功能的基礎(chǔ)上，僅增加了一些基本的設(shè)備管理功能來(lái)管理現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，雖然支持現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取與組態(tài)、日志記錄和臺(tái)賬管理等功能，但是并沒(méi)有對(duì)這些狀態(tài)信息進(jìn)行集中的監(jiān)測(cè)和分析[15-16]；同時(shí)，基于控制效率的考慮，控制系統(tǒng)一般只關(guān)心與控制邏輯相關(guān)的總線數(shù)據(jù)，大量的狀態(tài)信息都被控制器拋棄不用，無(wú)法完全發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)；現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)帶來(lái)的大量設(shè)備狀態(tài)信息，未進(jìn)行深入的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，極少采用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)維、狀態(tài)檢修、節(jié)能降耗、經(jīng)營(yíng)管理等方面的研究，未能發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值。

本文依托國(guó)內(nèi)某大型百萬(wàn)火電機(jī)組2×1 000 MW超超臨界燃煤機(jī)組新建智能電廠建設(shè)工程，研發(fā)并應(yīng)用了基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的智能電廠設(shè)備管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了總線設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視、分析、預(yù)測(cè)、評(píng)估和故障診斷等功能，真正發(fā)揮了現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備信息豐富的優(yōu)勢(shì)，完成了全廠總線設(shè)備的集中管理與監(jiān)控，使得傳統(tǒng)的電廠設(shè)備由計(jì)劃?rùn)z修向狀態(tài)檢修成為可能，具有一定的行業(yè)市場(chǎng)推廣價(jià)值。

3 基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的智能電廠設(shè)備管理的應(yīng)用

該工程DCS及現(xiàn)場(chǎng)總線卡件均采用北京國(guó)電智深控制技術(shù)有限公司EDPF-NT+產(chǎn)品，主機(jī)單元側(cè)配有DPU40對(duì)、主機(jī)公用4對(duì)，脫硫7對(duì)，其余輔控DPU共計(jì)34對(duì)。輔網(wǎng)方面幾乎囊括了火力發(fā)電廠涉及的所有輔助控制：除了常規(guī)的水島、精處理、除灰、輸煤、脫硫脫硝氨區(qū)外，還包括采暖加熱、制冷通風(fēng)、制氫站、綜合給排水、中水泵房、電除塵、燃料管控部分，全廠幾乎沒(méi)有PLC，全部納入DCS控制，是真正意義上的全廠主輔一體化DCS項(xiàng)目。

除涉及到安全停爐停機(jī)及高壓電氣設(shè)備外，整個(gè)電廠全面采用現(xiàn)場(chǎng)總線智能設(shè)備以滿足智能化電廠建設(shè)的需要，接入EDPF-NT+系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備超過(guò)4 000臺(tái)，其中：變送器1 071個(gè)、閥門(mén)1 959個(gè)、馬達(dá)760個(gè)、分析儀表87個(gè)、智能采集箱310個(gè)，配置的EDPF-PB卡達(dá)324塊。需有快速巡回檢測(cè)和快速控制的能力的設(shè)備，例如電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、馬達(dá)控制器、變頻器等均采用PROFIBUS-DP通信協(xié)議。基本測(cè)控對(duì)象壓力、溫度、液位、流量、氣動(dòng)閥門(mén)定位器等變化緩慢，不要求快速響應(yīng)時(shí)間，但要求復(fù)雜的模擬量處理能力的設(shè)備采用PROFIBUS-PA通信協(xié)議，總線設(shè)備總體覆蓋率達(dá)到75%以上。這些現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備在常規(guī)I/O點(diǎn)基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了設(shè)備診斷、狀態(tài)及內(nèi)部參數(shù)等數(shù)據(jù)點(diǎn)，為智能化功能的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本工程在該廠智能發(fā)電平臺(tái)上，融合現(xiàn)場(chǎng)總線、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，集成AMS現(xiàn)場(chǎng)總線管理軟件，建立了基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的設(shè)備管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)分析、健康評(píng)估、預(yù)測(cè)檢修。具體功能如下：

3.1 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

國(guó)電智深現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的通信主站除了可以完成對(duì)智能設(shè)備的基本控制和數(shù)據(jù)采集外，還能實(shí)時(shí)解析設(shè)備的周期性數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的周期性數(shù)據(jù)除包含設(shè)備正常狀態(tài)信息外，還包含一些報(bào)警診斷信息。比如電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)除了對(duì)設(shè)備進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制還能進(jìn)行過(guò)力矩、電機(jī)過(guò)熱、電機(jī)電源故障等報(bào)警診斷信息，變送器除了包含過(guò)程測(cè)量值之外，還能進(jìn)行傳感器故障、量程越限等報(bào)警。通過(guò)解析的信息，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工情況，可制作現(xiàn)場(chǎng)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及設(shè)備狀態(tài)信息的解析界面，布置在DCS實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面上，可供熱控和運(yùn)行人員直觀、實(shí)時(shí)了解到設(shè)備目前的通信狀態(tài)及運(yùn)行情況。如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及設(shè)備狀態(tài)信息解析圖

在DCS畫(huà)面上，以拓?fù)鋱D的形式對(duì)控制器、IO模塊、通訊主站卡、光口、從站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、通訊狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)；同時(shí)，對(duì)從站設(shè)備的通訊地址、狀態(tài)信息、品牌型號(hào)信息、各通訊柜物理安裝地址、PA分線盒的物理安裝位置及PA設(shè)備接線端子圖等信息進(jìn)行直觀展示，可幫助熱控人員進(jìn)行設(shè)備維護(hù)管理。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)分析

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)故障類(lèi)型包含控制器故障、通訊主站卡故障、從站設(shè)備故障三種。

控制器故障監(jiān)測(cè)主要監(jiān)視控制器運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及主備狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)非人為操作切換至備用時(shí)，判斷為故障狀態(tài)，DCS畫(huà)面提示控制器已切換需檢查系統(tǒng)；冗余A/B網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及IO卡監(jiān)測(cè)點(diǎn)狀態(tài)出現(xiàn)跳變時(shí)，DCS畫(huà)面提示網(wǎng)絡(luò)異常及IO卡件異常。

通訊主站卡故障監(jiān)測(cè)主要監(jiān)視通訊主站卡的運(yùn)行故障狀態(tài)、光口運(yùn)行故障狀態(tài)。由于通訊故障、設(shè)備故障、網(wǎng)絡(luò)故障都會(huì)造成PB卡的主備切換，通過(guò)對(duì)PB卡狀態(tài)進(jìn)行檢查，來(lái)輔助判斷故障信息。

從站設(shè)備故障監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)按照同廠家同類(lèi)型設(shè)備分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，以上三種類(lèi)型數(shù)據(jù)送至設(shè)備管理系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)模型進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)分析，給維護(hù)人員及管理人員提供檢修決策信息。

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)畫(huà)面，如圖2所示。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備健康檔案

通過(guò)全面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的狀態(tài)信息、故障診斷信息、報(bào)警信息、維護(hù)信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的品牌、所在工藝系統(tǒng)、設(shè)備的報(bào)警類(lèi)型等多維度數(shù)據(jù)，并利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備健康情況評(píng)估，生成總線設(shè)備的健康檔案，如圖3所示。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)圖

設(shè)備健康檔案以列表的形式對(duì)設(shè)備信息進(jìn)行全面展示，同時(shí)包括品牌屬性管理、設(shè)備屬性管理、設(shè)備報(bào)警查詢等功能。品牌屬性管理展示各品牌設(shè)備的參數(shù)情況及GSD類(lèi)型，方便在檢修過(guò)程中快速查找設(shè)備對(duì)應(yīng)的GSD文件，提高檢修效率。設(shè)備屬性管理將所有總線設(shè)備的名稱、地址、就地柜、系統(tǒng)、DPU編號(hào)和端口等情況統(tǒng)一呈現(xiàn)，支持按照機(jī)組、系統(tǒng)、就地柜等分類(lèi)，進(jìn)行模糊查詢，方便快速鎖定故障設(shè)備。設(shè)備報(bào)警查詢可以按照機(jī)組、系統(tǒng)、品牌類(lèi)型，分時(shí)段檢索所需要的報(bào)警信息。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備健康檔案

3.4 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備管理軟件(AMS)

該工程采用國(guó)電智深公司EDPF-AMS現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備管理軟件，EDPF-AMS基于PROFIBUS、HART等總線協(xié)議、EDDL規(guī)范及技術(shù)，可與EDPF NT+深度融合使用，也可獨(dú)立配合PB卡等主站使用，AMS集設(shè)備管理、監(jiān)視功能等于一體，主要功能如下：

1)具備遠(yuǎn)程設(shè)備參數(shù)查看和組態(tài)功能，可對(duì)大量智能總線設(shè)備進(jìn)行集中管理，完全替代了傳統(tǒng)的手操器的功能，提高了設(shè)備檢修和維護(hù)效率。

2)可進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷，無(wú)需進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)或拆下儀表，在線可實(shí)時(shí)查看設(shè)備診斷狀況，快速定位儀表故障，為設(shè)備維修提供依據(jù)，大大降低設(shè)備的維護(hù)成本。

3)可設(shè)定設(shè)備校驗(yàn)計(jì)劃、制定校驗(yàn)方案及跟蹤校驗(yàn)過(guò)程，生成校驗(yàn)報(bào)告，設(shè)備健康狀況報(bào)告，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)性維護(hù)和預(yù)測(cè)性維護(hù)。現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備管理軟件校驗(yàn)管理界面，如圖4所示。

4)可提供深度設(shè)備報(bào)警簡(jiǎn)報(bào)功能，精確監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)；提供豐富歷史記錄包含操作記錄，參數(shù)記錄，報(bào)警記錄等。

5)采用開(kāi)放的設(shè)備集成技術(shù)和規(guī)范，能夠兼容不同廠家各種類(lèi)型的智能儀表，可避免使用多種組態(tài)配置工具和軟件，具有統(tǒng)一的操作方式和用戶界面。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備管理軟件校驗(yàn)管理界面

3.5 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備預(yù)測(cè)檢修

該工程通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備海量的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘，統(tǒng)計(jì)分析設(shè)備的故障情況，預(yù)知設(shè)備的運(yùn)行變化趨勢(shì)，診斷設(shè)備故障，并給出常見(jiàn)的故障解決辦法，從而幫助檢修人員有針對(duì)性和預(yù)防性的開(kāi)展檢修工作。

1)通過(guò)對(duì)不同設(shè)備的不同故障信息匯總分析，統(tǒng)計(jì)出設(shè)備的故障率、分布情況，來(lái)判斷設(shè)備的故障多發(fā)位置及原因，方便制定合理的檢修方案，快速高效的消除設(shè)備故障點(diǎn)；同時(shí)，還可以通過(guò)某類(lèi)設(shè)備的故障發(fā)生頻率、故障集中度及故障分布來(lái)對(duì)此類(lèi)品牌或同批次生產(chǎn)的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行穩(wěn)定度評(píng)估。通過(guò)安裝、運(yùn)行時(shí)間、維護(hù)相關(guān)活動(dòng)進(jìn)行設(shè)備生命周期管理。如圖5所示。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備故障率統(tǒng)計(jì)圖

2)采用數(shù)據(jù)分析相關(guān)算法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備長(zhǎng)周期的歷史數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)和統(tǒng)計(jì)分析，分析設(shè)備劣化趨勢(shì)，同時(shí)采用如BP、LSTM等機(jī)器學(xué)習(xí)方法，對(duì)設(shè)備相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，構(gòu)建不同工況下的設(shè)備運(yùn)行模型，將設(shè)備實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與模型輸出進(jìn)行多維比對(duì)，生成現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備趨勢(shì)分析圖，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障早期預(yù)警。如圖7所示。

3)建立基于多種典型性工況下的總線設(shè)備特征模型，利用故障所對(duì)應(yīng)的征兆，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常工作狀態(tài)的快速診斷，對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行全方位的診斷管理。同時(shí)將運(yùn)行專家的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)行規(guī)程、設(shè)備設(shè)計(jì)資料等表達(dá)和固化為專家知識(shí)庫(kù)，專家故障知識(shí)庫(kù)豐富的故障識(shí)別規(guī)則，可保證各種故障類(lèi)型判斷的準(zhǔn)確度，最后通過(guò)推理分析方法，進(jìn)行設(shè)備故障識(shí)別診斷，并給故障解決方法和建議。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備趨勢(shì)分析圖

4 應(yīng)用效益

該工程通過(guò)基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的設(shè)備管理系統(tǒng)，可直接管理全廠4 000多臺(tái)總線設(shè)備。投入運(yùn)行一年來(lái)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及AMS管理軟件，大大提高了熱工檢修人員日常巡檢效率，每天熱控班值可節(jié)省3小時(shí)故障巡檢時(shí)間，全年節(jié)省約1 000小時(shí)，節(jié)省的人力成本可以再投入到精密點(diǎn)檢中；通過(guò)對(duì)設(shè)備故障的預(yù)警和診斷功能，及時(shí)提醒和指導(dǎo)運(yùn)行人員做好應(yīng)急處置操作，防止事故的發(fā)生或事故處理過(guò)程中的擴(kuò)大，提高檢修人員消缺的快速性、正確性、安全性，從而提升了設(shè)備的可用率，保證設(shè)備安全運(yùn)行；通過(guò)對(duì)設(shè)備故障概率、故障類(lèi)型的統(tǒng)計(jì)分析，優(yōu)化了設(shè)備備件庫(kù)存，減少備件資金使用率，年節(jié)約備件采購(gòu)成本約100萬(wàn)元；利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)全廠總線設(shè)備故障進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)分析評(píng)估，為電廠制定合理的檢修計(jì)劃和相關(guān)措施，提供了有針對(duì)性的指導(dǎo)，節(jié)約了大量的檢修成本。

5 結(jié)論

本文依托現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)提供的豐富設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)，融合大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)，建立設(shè)備管理系統(tǒng)，使得傳統(tǒng)的電廠設(shè)備由計(jì)劃?rùn)z修向狀態(tài)檢修成為可能，將有助于全面提升企業(yè)的內(nèi)控質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了全廠生產(chǎn)底層設(shè)備的數(shù)字化、智能化管理，是建設(shè)智能電廠的基礎(chǔ)和前提，雖然傳統(tǒng)控制思維及配套設(shè)備局限性的影響，但由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)能夠最大化提升現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備管理效率，有效的降低控制系統(tǒng)的成本，實(shí)現(xiàn)大范圍的信息共享與交互，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，后續(xù)的大規(guī)模應(yīng)用將是必然趨勢(shì)，這也是未來(lái)智能電廠技術(shù)發(fā)展的方向。