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深圳钰湖电厂巡检机器人应用情况调研报告
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深圳钰湖电厂巡检机器人应用情况调研报告

为了解发电厂巡检机器人的应用现状,2017年6月12日,在中国自动化学会发电自动化专业委员会秘书长孙长生的带领下,国网浙江省电力公司电力科学研究院热工所张鹏高工、浙能台州第二发电有限公司设备部仪控主管陈学奇等一行,对京能集团深圳钰湖电厂、深圳市朗驰欣创科技股份有限公司进行了现场调研,座谈交流,如图1。

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图1 调研组调研、座谈

在深圳钰湖电厂,京能集团广东分公司总经理兼深圳钰湖电厂总经理张燕东、深圳钰湖电厂副总经理史晓文向调研组人员详细介绍了发电厂巡检机器人项目开发流程管理和实施情况如图2,以及公司的智能化电厂建设规划;

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图2 科技项目管理图

设备部副主任田磊深入介绍了发电厂巡检机器人研发过程、实现的主要功能和取得的成果,并陪同调研组与巡检机器人一起,体验了机器人从化水车间到锅炉房的整个巡检过程。

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图3   机器人巡检过程

通过本次调研,对深圳钰湖电厂和深圳市朗驰欣创科技股份有限公司在电厂巡检机器人的研究合作成果有了初步的了解,调研结果概括如下:

一、深圳钰湖电厂调研情况

深圳钰湖电厂是京能集团下属公司,成立于1991年,2011年12月,北京能源集团有限责任公司收购其90%股权,由民营企业转为国企。公司目前现有两台GE公司PG9171E燃气—蒸气联合循环发电机组,装机容量为2×180MW,为深圳调峰机组。二期工程在筹建过程,目标是实现国内一流的智能化示范电厂。

智能巡检机器人已进入电网行业多年,但功能单一,不能满足发电厂这种多旋转设备及多介质生产场合日常巡检需求。现代化电厂需要探索一种新型巡检方式,目前来讲其示范意义大于实际应用意义。通过功能研发实现机器人替代人工巡检,将最终实现本质安全及提质增效的目标。

钰湖电厂从2015年开始建设《化水车间智能机器人巡检系统研发》项目,工程工期为2015年6月至2016年12月15日,巡检范围包括制水车间、主变、供热系统、锅炉水泵区。项目实现机器人搭载可见光摄像机、热成像仪、激光测振仪,激光雷达导航传感器、声纳传感器,配合充电系统、无线通讯系统、后台管理系统、手机APP客户端软件和液体泄漏检测系统,实现钰湖电厂化水车间、主变压器、供热系统和锅炉水泵区域的自动巡检。整个系统实现了以下功能

1.  智能视频识别:机器人搭载的高清可见光摄像机,结合图像识别技术对巡检区域的指针表计、数显表、翻版液位计、轴承油位、避雷器动作次数、电气开关和阀门位置等进行数据自动识别、上传、自动生成报表和趋势曲线,并判断报警;

2.  红外热成像(变电站机器人巡检功能):机器人搭载红外成像仪对转机轴承温度、保温蒸汽管道泄漏、变压器等设备的接头温度进行测量。可进行红外普测(面)以及设备精确测温(点),通过机器人的智能分析识别系统,实现数据采集、上传、报表、趋势、报警等功能。

3.  激光测振及拾音:通过设备改型(云台、主板、电源)、兼容性开发等工作,实现了智能巡检机器人搭载激光测振仪,具备巡检区域转机轴系振动测量和声音重现功能,实现转动机械的非接触式振动测量、内部声音采集及相关数据分析等功能。

4.  跑冒滴漏检测:根据不同的介质及工况采用通过泄漏电缆、声压计、视频识别、红外测温等技术,综合分析,自动判断,实现现场水、酸、碱、气、汽泄漏检测功能。

5.  专家系统:采集机器人巡检系统自身状态信息、配置巡检任务,实现数据采集、存储、传输到后台进行记录、分析、报表、趋势、报警;并开放组态功能,通过后续数据库、建模、二次开发,实现设备异常的自诊断,相关功能的不断完善。

6.手机APP:实现对机器人状态、设备状态等监控功能。

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电力行业首家智能巡检机器人首次在发电厂成功实施应用,其中:

激光测振是全国电厂首次在机器人上采用,通过设备改型(云台、主板、电源)、兼容性开发等工作,实现了智能巡检机器人搭载激光测振仪,具备巡检区域转机轴系振动测量和声音重现功能。其优点包括:非接触式测量、非附加质量、高抗干扰性、测量精度高、微型测量、频率范围宽、整体造价低。

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泄漏检测

该项目实现了根据不同的介质及工况采用通过泄漏电缆、声压计、视频识别、红外测温等技术,自动判断现场水、酸、碱、气、汽跑冒滴漏。管道、储罐水、油、酸、碱泄漏自动检测按照实用性的原则,选择使用液体传感器测量液体泄露。目前已经在酸、碱计量箱、制水车间部分上完成实施工作,测试效果明显,可及时发现液体泄漏情况。泄漏检测系统根据感应线是否接触液体而产生电信号,其特点是感应线的每个部位都可以实现检测的功能。

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巡检机器人上微机显示与管理

田副主任介绍,化学车间智能巡检机器人的投入使用后,化学制水就地辅控并入集控主控一体化控制,取消了原化学辅控岗位,原6名员工并入集控岗位。在巡查中的覆盖范围和工作效率,远远超过了人工检测的效果,因其读取设备数据的准确度高更是有效避免了笔误、数据遗漏等可能产生的疏忽和问题。

田副主任还介绍,相关成果已获发明专利2项、实用新型8项、外观专利1项、软件著作权1项,与机器人公司共享推广权。

下一步,钰湖电力研发团队将进一步优化机器人的运算速度,为车间的巡检工作提供更高效、更稳定的服务。

二、深圳市朗驰欣创科技股份有限公司参观考察

调研组于6月13日来到深圳市朗驰欣创科技股份有限公司调研。该公司为钰湖电厂巡检机器人提供了设计和研发的技术服务,公司开发中心在成都。

经该公司专业人员介绍,该公司是一家专业从事智能服务机器人、特种行业智能巡检机器人研发、生产、销售和服务的高新技术企业,提供智能服务机器人解决方案。公司以机器人技术为核心,从事人工智能、机器人自动控制、数字化智能服务装备、图象处理与智能视频分析及嵌入式操作系统等领域的综合应用。公司机器人产品主要运用于电力、石化、军警、市政、家庭等多个领域的不同环境下。研发了无人值守的智能机器人服务、巡逻、巡检、陪护解决方案。从电力巡检机器人产品、隧道智能巡检机器人产品、室内环境巡检机器人产品、核应急处置机器人产品、红外热成像检测产品到智能视频分析产品。

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该公司的典型产品中,除上面介绍的火力发电厂化水车间智能巡检机器人之外,另有变电站巡检机器人、轨道机器人和电力隧道巡检机器人。

变电站巡检机器人系统由变电站智能巡检机器人、机器人室、微气象及通信系统、本地监控后台、远程集控后台五大部分组成。变电站智能巡检机器人对变电站室内外设备进行自主巡检与数据采集;机器人室方便机器人提供充电及储存;通过无线通信系统,将巡检数据实时传输至本地监控后台,完成数据的分析处理及预警、告警等功能;通过远程集控后台实现系统远程集控管理。变电站智能巡检机器人具备自主导航、定位、充电、巡检功能,应用红外热成像和高清视频双视结合技术,精确识别变电站内各类仪表读数及设备的电流、电压致热现象,及时发现设备缺陷,提高设备巡视效率,真正实现集电力预案于一体的变电站智能巡检解决方案,系统已在国家电网、南方电网得到规模化示范应用。

钰湖电厂的化水车间智能巡检机器人就是由该类型机器人改进而成。

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轨道机器人实现对机房设备与环境的移动监测和信息采集,对设备进行统一管理,可实现自动巡检、重点区域巡检、远程遥控巡检等,并可进行各类联动报警。系统基于电力IEC61850规约,实时实现与各级电力平台(PMS,SCADA)的无缝接入与数据共享,同时开放性地支持各种通讯协议,只需提俱信号接口,即可完美集成各类前端机房设备。系统基于微内核,可伸缩、跨平台的系统架构,广泛应用于中小型、大型、联网型等各种电力机房。系统提供国际顶级的、完全可定制的图形化界面,支持全景高清三维动态交互。系统支持各类智能手机和平版电脑,支持多点触控和手势操作,支持实时系统、支持海量数据的深度挖掘和分析,支持多机实时热备。同时提供可扩充的、基于插件的管理模块和可定制的报表统计功能。

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该公司的电力隧道巡检机器人是专门针对地下电力隧道设计研发的。系统以隧道智能巡检机器人为核心,配备隧道灭火机器人,结合实时监控平台,数据采集服务器以及相关附件,可实现对电力隧道环境与设备的不间断监控及火灾应急处置。其中,隧道巡检机器人采用轨道移动方式,搭载高清摄像机及红外热成像仪,实现隧道实时监控与红外热成像诊断;集成有害气体、烟雾、光照度、温湿度等传感器以及定位装置和语音对讲系统,使用户实时掌控隧道环境信息,并通过监控平台实现对巡检机器人的控制,数据接入、存储、统计、GIS定位以及立体展示。同时,系统具备火灾报警联动处置能力,灭火机器人可在巡检机器人检测到火情后第一时间到达事故段落、实施有效灭火处理措施。系统提供符合电力系统标准的IEC61850数据接口,方便接入电力大集控系统。

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三、调研分析和总结

有专家将电厂智能机器人巡检及管理分为六个步骤:

第一步:针对智能机器人应用现场设定任务,并且下达具体巡检任务;

第二步:智能机器人实现无轨化、自主执行巡检任务,进行设备表计智能识别、红外智能测温、气体智能检测等任务;

第三步:智能机器人采集数据实时上传后台,并分类保存至数据后台;

第四步:将智能机器人采集数据和在线DCS远传数据,以及相关设备故障影响因素等数据因子,进行大数据分析,实现设备缺陷检修预警功能;

第五步:数据分析结论将作为各级决策人员制定检修报表可靠依据,下达缺陷处理任务;

第六步:缺陷清除,自动保存数据库,不断自学习,将作为后续大数据分析的数据因子。整体过程形成闭合管理,实现设备安全管理、人员安全管理,真正达到电厂智慧管理。目前的电厂智慧管理,仍在机器人的研究和推广阶段,未达到大数据分析和机器学习阶段。

在电力行业中,智能巡检机器人主要应用于变电站无人巡检,在发电厂的应用还处于起步阶段。

对发电企业而言,其设备层、控制层的智能化程度直接影响着发电生产的效率及管理水平,机器人应用研究主要目的在于利用各种智能化设备提高全要素生产率,实现价值创造,同时在提升企业本质安全、便捷员工生活、工作和提升社会效益等方面都有积极意义。从发电企业智能巡检机器人的深入研究和应用推广的发展规律可以看出,该行业市场前景广阔。

 
本文转载自“CAA发电自动化”公众号