王曉東，朱雁軍，呂海洋，劉長瑞

（國能生物發電集團有限公司，北京100000）

　　摘要：生物發電機組中由于磨損、腐蝕等造成的鍋爐泄漏極為常見。然而傳統管理模式下日常檢修嚴重依賴檢修人員經驗，未能實現對于鍋爐運行、檢修數據的有效利用。國能生物發電集團有限公司依托三維建模技術與數據分析技術構建一個涵蓋防磨防爆綜合業務，并具備高度可視化性能的防磨防爆可視化管理平臺，實現鍋爐設備數據的可視化管理，為鍋爐泄漏分析、檢修策劃提供強大的分析平臺。

　　1生物質鍋爐防磨防爆現狀分析

　　生物質發電機組由于其本身燃料特性、鍋爐結構等原因，鍋爐承壓部件的泄漏事故時有發生，因鍋爐四管泄漏導致的機組停機占停運總數的60%左右。生物質鍋爐從承壓部件泄漏位置分析：爐排管、前后墻水冷壁、左右墻水冷壁、一級過熱器、四級過熱器等是泄漏的主要部位，不同設備隨著年份的增加泄漏發生頻率也隨時變化著。從劣化因素上分析：煙氣沖刷磨損、高溫腐蝕、應力拉傷則為主要泄漏影響因素。

　　當前生物質電廠鍋爐防磨防爆管理以傳統管理方式為主，嚴重依賴一線管理人員的個人經驗，缺少信息化的支撐。針對生物質鍋爐設備特性以及泄漏因素，以三維技術以及大數據分析技術的應用為突破口，打破傳統管理方式，以全新的視角用新技術實現向防磨防爆管理新模式的轉變，有效的利用鍋爐物理物理結構數據、歷史檢修數據、歷史泄漏數、實時運行數據綜合據判斷鍋爐健康狀態，并形成生物質電廠防磨防爆安全管理數據庫。

　　2三維可視化技術在生物質防磨防爆中的應用

　　采用三維建模技術以及大數據分析技術建立集鍋爐物理結構、防磨防爆業務數據、鍋爐實時運行數據為一體的三維數字化防磨防爆管理平臺，實現對鍋爐受熱面、集箱、焊口等部件物理結構、設備型號等信息的直觀的三維展現、同時可視化平臺集成鍋爐設備的檢修數據、泄漏數據、減薄數據等，通過三維平臺進行數據分析以及風險評估，為設備的剩余壽命分析建立預測與分析機制，為檢修計劃的制定、運行過程中設備的健康狀態提供評判基礎，全方位的實現鍋爐設備的精細化管理。

　　3防磨防爆可視化管理系統研發內容

　　3.1技術路線

　　防磨防爆可視化管理系統結合三維技術，通過三維建模對鍋爐結構進行1：1高保真模擬，可以全面直觀地瀏覽鍋爐信息，全面掌握鍋爐運行狀態，結合鍋爐防磨防爆當前運行數據、歷史檢修及爆管數據，及時掌握缺陷和事故發生規律，為機組檢修提供數據依據。

　　鍋爐三維場景建模與交互設計依托3DMAX以及Unity3D技術為依托進行研發設計。具備層級式的開發環境，可視化編輯能力以及詳細的屬性編輯器和動態的模型預覽，可快速的制作開發原型。并且擁有完備的引擎功能、高效的工作流程、具備更逼真的畫面效果、更強大的跨平臺發布能力以及更豐富的插件支撐等。

　　管壁減薄預測依托大數據分析技術對歷史測厚數據以及機組歷史運行調整數據進行綜合分析計算，并通過圖形化的方式對結果進行直觀呈現。用戶可以直觀查看受熱面指定標高下不同管排的歷史測厚數據、壁厚預測數據、減薄速率在不同管排下的分布情況，進而科學合理的采取各類防磨措施，以及處理手段。

　　3.2功能開發

　　3.2.1基礎信息管理

　　建立過熱器、水冷壁、省煤器、煙冷器等設備的精細化臺賬，將每根管子的規格材質信息、焊口信息、集箱信息等進行信息集中展現與查詢。

　　3.2.2檢修管理

　　建立檢修前-中-后的全過程管理體系，檢修前根據歷史檢修記錄及鍋爐狀態制定檢修計劃。在檢修過程中，以可視化圖紙作為現場檢修的數據記錄載體，以數據與位置相結合的方式進行信息的記錄。檢修后以可視化圖標綜合展示現場檢修數據，為缺陷的處理以及下次檢修計劃的制定提供分析手段。

　　3.2.3壁厚減薄預測

　　建立壁厚減薄預測分析模型，通過整合鍋爐所有結構數據，測厚記錄數據，然后對鍋爐受熱面逐個進行區域劃分，進而計算出各區減薄系數以及剩余壽命。系統能夠實現隨著數據量的不斷增加，預測系數的不斷自我修正。系統同時提供了報表頁面與三維可視化界面，用戶不僅可以快捷的查詢不同受熱面，不同區域的減薄情況，同時可以直觀的查看區域的空間位置，以及歷史檢查點分布等其他信息，方便綜合分析（圖1）。同時，支持預測系數的人工設定與調整，是真正可用，能用的預測分析工具。

　　3.2.4三維綜合分析

　　按鍋爐受熱面實際結構進行精細化三維建模，具體到管子以及焊口，三維模型作為數據綜合分析平臺集成受熱面規格材質信息、更換管信息、減薄信息、事故信息、檢修信息等內容，三維綜合分析模塊提供4大場景包括以下內容（圖2）。

　　（1）檢修場景。檢修場景下用戶可直觀查看歷次檢修過程中該受熱面下檢查點的位置分布信息以及缺陷類型統計信息等數據。用戶通過歷史檢查點的分布信息可以直觀了解是否存在檢查點分布不合理，是否存在檢查密度不達標的情況。而通過缺陷統計，可以直觀了解當前受熱面的主要缺陷，方便有針對性的采取防磨防爆措施。

　　（2）換管場景。換管場景下用戶可直觀查看歷次檢修過程中該受熱面的換管情況，包含位置分布及數量等信息。相較于電子版數據，三維展示手段更為直觀。

　　（3）泄爆場景。泄爆場景下用戶可直觀查看該受熱面下發生過的泄爆情況，以及其發生位置，概要描述等相關信息。

　　（4）減薄場景。減薄場景下系統將受熱面進行了區域劃分，并將后臺計算獲得的減薄數據、減薄速率數據等通過區域顏色進行直觀展示。用戶可以快速了解受熱面下不同區域的減薄情況，以及不同區域的減薄速率情況，為檢修計劃制定提供重要參考。

　　4應用情況

　　國能生物發電集團有限公司于2018年在集團內推廣使用防磨防爆可視化管理系統，通過研發鍋爐防磨防爆統一規范管理平臺，完善鍋爐防磨防爆基礎執行環節的全過程規范化標準化管理，統一管理鍋爐設備臺賬數據、檢修數據、建立防磨防爆生態數據庫，為各級管理人員提供輔助支撐工具，結合直觀的三維設備可視化平臺，通過數據分析挖掘功能，提高鍋爐管理的專業水平，為集團內降低鍋爐泄漏非停次數做出較大貢獻。

　　5結束語

　　防磨防爆可視化系統的建立結合三維技術以及大數據分析技術實現了鍋爐設備臺賬以及檢修工作的精細化管理，針對歷史數據利用率低等情況通過系統的應用徹底改變了這一現狀，鍋爐檢修的進行更多的利用系統中積累的大量數據進行有針對性的檢修，鍋爐防磨防爆管理系統的應用將大大提升防磨防爆管理水平。

　　參考文獻

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