锅炉“四管”在线超温及预警系统的研究与应用

锅炉“四管”在线超温及预警系统的研究与应用
发布时间：2023-03-17T02:09:01.598Z 来源：《中国科技信息》2022年10月第20期作者：马占懿
[导读] 大唐宝鸡热电厂在锅炉防磨防爆工作中，通过不断探索和总结，运用信息新技术，
马占懿
大唐宝鸡热电厂陕西宝鸡 721000
摘要：大唐宝鸡热电厂在锅炉防磨防爆工作中，通过不断探索和总结，运用信息新技术，利用大数据、机器学习对历史数据充分挖掘，建立了锅炉三维模型、超温预警、壁厚预测、炉管劣化分析模型，辅助运行监控、检修检查与换管等防磨防爆管理工作更有针对性，摸索出了一套行之有效的管理方法。

关键词：锅炉“四管” 超温预警三维建模、劣化分析
前言：为发挥信息化对防磨防爆管理工作的促进，提升锅炉四管安全可靠性，2020年大唐宝鸡热电厂建设了“锅炉炉管超温预警系统”，系统运用三维可视化技术，对锅炉空间结构进行了三维仿真模拟，可全面直观的查看锅炉内部构造、材质、壁温、台帐等信息；设置了动静台账系统，结合三维进行展示，使四管相关数据规范、全面、共享、安全、可视并可有效利用；建立了超温预警、壁厚预测、高温炉管残余寿命分析模型，辅助运行监控、检修检查与换管等防磨防爆管理工作更有针对性。

1、防磨防爆管理现状：
随着锅炉运行时间增加，锅炉掺烧大量低热、高硫、高灰、低熔点等多种劣质经济煤种，受热面长期工作在恶劣环境中，积灰结焦、腐蚀磨损、超温爆管几率很高，锅炉安全运行、有效检修问题突出，四管泄漏在机组非停占比中呈增加趋势，如何有效分析蠕胀、磨损、超温等对锅炉金属管道带来危害的程度，对减少锅炉四管泄漏有着至关重要的作用。

目前常规运行监控与调整主要依据规程与人员经验进行，提前预警并指导调整方法不多，新增的运行数据和已积累的海量数据，多停留在人工分析，应用信息新技术进行早期预警、分析诊断与指导很少，锅炉常规检查与检修多停留在定期的停炉检查与事故后的设备抢修上，台账数据以纸质或简单电子居多，数据管理与利用效率较低。

锅炉四管基础数据存在大量手工纸质的、简单电子的、影像的，虽有大量的数据，但数据归类、分析、有效挖掘还需要提升，有大量数据未有效利用，没有被有效挖掘，导致隐患未被提前发现，风险未提前预判，可能回避的风险未能有效回避，需要开发一套锅炉信息化管理软件，利用大数据和机器学习将历史数据充分利用和挖掘，对检修与运行进行指导，辅助技术人员对设备检修管理做出更为精准的决策，对运行提供更有价值的预警判断；同时，将锅炉进行三维可视化建模，并将相关数据关联展示在锅炉三维图上，不仅可帮助技术人员更加直观地看到锅炉状态，便于分析问题，而且利于对新入职员工的技术及锅炉结构培训。

2、信息新技术促进防磨防爆工作方案
2.1软件系统是基于B/S架构开发，安装于服务器上，用户基于公司内网浏览器进行访问，保证了数据安全，允许100个以上用户并发访问，保证流畅、稳定运行。

2.2超温监测预警系统:展示锅炉启、停次数，运行时间，连续运行历史最优等可靠性数据；对所有壁温测点及重要关联参数进行监控，标注所有壁温测点位置示意图，展示所有壁温实时情况，正常显示绿色、异常色变报警；监控各重要测点温度、压力变化率等，对所有壁温测点历史数据进行挖掘，整理，分析，深度学习，展示各个测温点历史数据变化曲线、变化规律，将当前温度以及超温情况，结合超温次数、时长、幅值进行风险判断，将判断结果分为三个级别风险预警和提示，直观评估风险等级；结合锅炉运行情况，系统定期自动生成月度分析报告，涵盖月度锅炉可靠性数据、锅炉超温统计分析，查找出频繁超温区域，统计出锅炉及各运行班组超温次数和累计超温时长，通过对比了解各运行班组超温控制情况及超温考评情况，自动分析出超温严重部位，辅助运行壁温监控、提高超温预判、降低累计超温对机组安全性的威胁，减少超温泄漏几率。

2.3锅炉三维模型展示：系统提供经过渲染的、标注锅炉壁温测点信息（编号、中文名称、具体位置、实时温度、累计超温等）、标注受热面名称及结构排布、关联超温实时与历史数据的锅炉三维仿真模型，全方位展示锅炉各受热面的内部构造、管排布置、材质尺寸等信息，精确至每一根金属管的材质、壁厚、磨损等信息，细致至管材或管段规格分界线，最自然、全景式、实体化、如实地描述和反映锅炉受热面各部件之间的实体关系、位置和层级描述，提供准确的全景画面及数据信息立体展示，点击测点后会显示日周月历史曲线，管壁超温后测点会变色报警（温度正常，相应的测点显示为绿色；有超温显示橙色；超温达到随时有爆管风险时，显示为红色）。

2.4台账文档资料管理系统：建设动静态台账及文档管理系统，将受热面设计相关材质、规格等信息全面录入系统，细致至每一排每一根管子，结合日常检修情况进行管排分段，提供最全面的设计资料信息库、检索易查找功能；将锅炉日常检修时或四管监测时的数据：管段壁厚、蠕胀、积垢、氧化皮、换管等信息录入系统形成动态台账，依据防磨防爆相关要求自动预警，设置数据录入、查找等权限管理，实现检索易查找、录入方便、数据可编辑、关联三维模型的创新台账管理模式，从根本上提高现有管理水平，使锅炉管理更加科学化、规范化、可视化；设置文档资料管理平台，实现文档图纸在线编辑、上传、下载、浏览功能。

2.5管壁劣化趋势分析系统：对锅炉管壁金属设计数据、历史数据、实时数据进行挖掘、整理、分析，根据不同受热面、受热区域、各管壁磨损等情况定制各受热面管子壁厚减薄模型，设置管子壁厚监测画面，针对过热器、再热器各高温管屏不同的工作环境和材质属性，关联超温累计情况、台账数据变化情况，建立相应的劣化模型，实现腐蚀磨损劣化趋势展示及自动监测劣化损程度并进行风险预警的管壁壁厚劣化监测系统。

2.6超温分析报告：系统根据一个月的锅炉运行情况自动生成全月超温分析报告，对比出频繁超温区域、每个区域容易超温的负荷区域、各班超温次数和累计超温时长，通过对比了解各机组各个班的运行水平高低以及整体超温水平与上月的情况对比，自动分析出持续超温点并在报告中给出曲线。

壁温实时考核点自动按照生产倒班表统计，使各个班超温情况和考核情况一目了然，节省人力并避免人为统计中的误差因素，以保证考核的公平、公正、公开和透明。

3、系统建设的意义：
3.1 提供“四管”台账、基础数据统一归档管理平台，形成“四管”信息数据库，为四管全方位信息化管理提供强有力的保证。

3.2 搭建“四管”壁厚、残余寿命分析模型，有效监管易损部件劣化趋势，辅助重要部件检修决策。

3.3 搭建锅炉三维模型，辅助检修、运行、管理、外委检查人员清晰了解锅炉结构、材质管段、检查部位等信息。

3.4 搭建超温预警体系，辅助壁温监控、超温预警、降低累计超温对机组安全性的威胁，减少超温泄漏几率。

3.5 规范“四管”防磨防爆管理，提升管理水平，降低“四管”超温、蠕胀、磨损等引起的不安全事件。

4、结语
锅炉非停次数明显降低，说明利用大数据、机器学习对历史数据充分挖掘，加强超温监控预警、劣化趋势监控，台账管理与考核，有针对性实施检查，用信息化手段控制检修质量，加强运行管理是锅炉“四管”防磨防爆的有效措施。

参考文献
[1]龚伟进.探究锅炉四管泄漏的规律及防范措施[J].科技创新与应用,2018,No.238(18):117-118.
[2]冯亦武,费盼峰,李昱.火力发电厂锅炉四管智能管控网体系架构研究[J].中国仪器仪表,2019,No.343(10):53-58.
[3]于兴国.锅炉“四管”的失效原因及预防措施[J].吉林化工学院学报,2017,34(01):50-53.。