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给运行设备“把脉”
调峰调频公司广州蓄能水电厂研发性能状态分析软件预知设备故障
2016-01-07 10:06  · 来源:中国能源报  · 作者:  · 责编:王长尧

图为项目组成员讨论研究软件功能设计

  保压性能是大型抽水蓄能电厂运行设备的重要性能,是指运行设备自动维持内部压力和油位(或水位)等控制指标的性能。调峰调频公司广州蓄能水电厂运行部开发专用软件对运行设备的开关量记录进行分析,进而预知人体感观无法辨识的故障模式,为设备状态检修提供线索。 

  轻点鼠标 机组健康一目了然 

  “平常机组检修要把运行设备停下来,检查内部机械元件有没有损伤,继电器线圈、接点电阻有无超标,油泵启动电流、运行电流是否正常等,如今机组还在运行,通过分析开关量记录就能辅助运行巡检把运行设备的一些隐性缺陷找出来。”项目负责人张豪说,当设备对外做功或压力自然损失导致设备保压做功时,可通过送出开关量,记录此时时刻的状态。这些反映保压做功的开关量记录好比人的脉搏,跳得太快“健康”就会异常。当运行设备未失效,而其保压性能呈现劣化趋势时,往往是由于密封损坏、管路破损等隐性机械缺陷,或自动控制设备定值偏移、误发信、信号偶然中断等隐性自动化缺陷,或泵效率下降等电气隐性缺陷导致。因此,可以通过开关量记录对设备的保压性能进行分析,无需进行大量而又复杂的数据挖掘计算,即可掌握设备保压性能的变化趋势。 

  张豪表示,根据这一原理研发的运行设备保压性能状态分析专业软件能科学反映运行设备的保压性能,为运行人员发现隐性缺陷给予方向性指导,虽然不能判断具体哪个设备有问题,但能及时发现影响运行设备长期稳定运行的安全隐患,在缺陷暴露前进行消缺。 

  打破“语言”障碍 博采众长 

  “软件首页就是我们部门日常工作的照片,进入界面后通过设置一些参数,点击一下鼠标分析结果就可以出来了。”张豪边打开软件边告诉笔者,如今将海量开关量记录数据下载下来后,无需手工处理即可直接在软件中进行分析。 

  据了解,MATLAB是一款著名的商业数学软件,在算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算领域和交互式环境中具有突出优势,但缺点是界面设计能力较弱,较难脱离开发环境。如何让软件既有里子也有面子?为了提高程序的可靠性、计算效率,缩短程序开发周期,降低开发成本,张豪决定先用C#语言制作软件界面,再将MatLab实现的分析计算及可视化功能编译为可执行文件,最后实现了C#语言与MatLab的优势互补。软件的开发实现了计算机高级语言和低级语言的混合编程,使用比较短的代码就可以达到复杂的功能不仅缩短程序开发周期,还提高程序的可靠性、计算效率及保密性。  

  秒级纠错分析 让手算成为历史 

获取开关量记录后,以往都是依靠人工进行纠错,一个一个算,费时费力又存在取样数量少,分析结果失真的问题。”张豪说,从2011年开始,电厂运行部每年都要做1215项运行数据分析。开关量数据取自EventLog事件跟踪分析系统。比如球阀系统一年有几千条数据,调速器系统就有数万条,机组压水保持电磁阀的开关量数据更是高达十几万条,靠手工是完全做不来的。以往只能遴选代表数据进行分析,例如随机或等周期取样,并且所用的分析指标也较为局限,较多为平均值、最大最小值。如果某个时段的数值特别大或特别小,平均算下来结果是正常的,但问题就容易被忽视。 

  “以前大家70%的时间花在整理数据,计算统计花20%,剩下的10%时间才用在最重要的比较分析上。”张豪给笔者算了一笔账。如今软件自带纠错功能,结束了运行部面对海量开关量数据缺乏有效处理手段和工具的历史,克服了过去运行人员进行运行据分析时,仅能采用随机选点和等采样周期选点的方法,遴选其中的数据代表进行分析,导致分析结果不严谨,不可靠的缺点,以及整理数据和计算工作花费时间多,结果分析花费时间少的不足。项目成果应用后单项运行数据分析工作只需一人负责,所用时间仅为过去的二分之一。而分析的数据量则可为过去的十万倍以上,报告中不再出现长篇的数据,取而代之的是可视化程度更高的趋势图和指标分析,以及异常数据报表。 

  同时,所用的指标也较过去丰富,如概率密度、保压因子等。以球阀液压系统保压做功的油泵运行时间为例,油泵运行时间的概率密度正常应呈正态分布,通过对偏离中心的异常数据点进行分析,即可快速定位异常运行数据。若运行时间概率密度不呈正态分布的油泵则可视为工作不稳定,则建议专业班组对其所属传感器、管路、电机、油泵进行检查。 

  软件在今年广州蓄能水电厂机组CP工况、尾闸液压系统、球阀液压系统、调速器液压系统、消防水系统、高压气系统、渗漏排水系统的保压效率及保压性能的实例分析上均表现突出,附属软件著作权3项,发明专利4项,产权所属单位为广东蓄能发电有限公司独有,其中论文《Construction of Running Data Analysis Platform for Pumped Storage Power Station》被2015年第四届计算机科学与网络技术国际会议收录并在小组会议上宣读,不久该论文也将会被美国《工程索引》(Engineering Index,简称Ei)检索。(郭健明) 

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