基于状态分析的设备数据库在发电企业的开发和应用

第２６卷第３期　２０１２年５月　发电没各　Ｐ０ＷＥＲ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ　Ｖ０Ｉ．２６，ＮＯ．３　Ｍａｙ．２０１２　基于状态分析的设备数据库在发电企业的开发和应用　王德军，石朝夕，孟　炜，何　宁，王曦钊　（神华国华（北京）电力研究院有限公司，北京１０００６９）　摘要：介绍了国华电力设备数据库平台建设的意义、业务架构、涉及的设备范围以及对每类设备需集　成的数据内容及数据准备标准，并举例说明如何利用设备数据库平台进行设备管理和诊断。　关键词：设备数据库；开发；应用；诊断　中图分类号：ＴＰ３１７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１一Ｏ８６Ｘ（２Ｏ１２）Ｏ３—０１７２—０４　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｄａｔａｂａｓｅ　ｉｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｔｓ　ＷＡＮＧ　Ｄｅ—ｊｕｎ，ＳＨＩ　Ｚｈａｏ—ｘｉ，ＭＥＮＧ　Ｗｅｉ，ＨＥ　Ｎｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｘｉ—ｚｈａｏ　（Ｓｈｅｎｈｕａ　Ｇｕｏｈｕａ（Ｂｅｉｊｉｎｇ）Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００６９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｂｅｉｎｇ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ，ｂｕｓｉｎｅｓｓ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ａｎｄ　ｃｏｖｅｒａｇｅ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｉｎ　Ｇｕｏｈｕａ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｃｒｉｔｅｒｉａ　ｆｏｒ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｏｇｅｔｈｅｒ　ｗｉｔｈ　ａ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｕｓｅ　ｔｈｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｔｏ　ｐｅｒｆｏｒｍ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｆａｕｌｔ　ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　ｗｉｔｈ　ａｃｔｕａｌ　ｅｘａｍｐｌｅｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｄａｔａｂａｓｅ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　发电企业设备维修有故障检修、预防性定期　检修和状态检修三种模式，目前国内正处于从预　防性检修向状态检修过渡阶段，即点检定修阶　段。如何尽快提高检修水平、尽早实现状态检　１　国华公司信息化建设现状　国华公司建设了分散布置的生产管理信息　系统ＢＦＳ＋＋、生产实时系统ＰＩ、性能计算与耗　差分析系统（ｏＰＴＩＰＲＯ）、巡点检系统、电子图档　修、提高机组等效可用系数、降低检修成本、提高　盈利能力是发电企业急需解决的课题。　神华国华（北京）电力研究院有限公司（简称　系统、基建管理信息系统等，两级布置的技术监　督系统、可靠性系统、门户系统，集中布置的生产　经营统计、ＯＲＡＣＬＥ　ＥＲＰ套件（人力资源、财务　管理、物资管理、燃料管理）、检修管理平台、安全　和健康环境管理平台等。设备人员在日常了解　设备状态时要分别登陆各系统，进行信息查询，　数据分散缺乏整合，可视化程度低，操作和使用　不够简练，不能实现数据共享。　国华公司）在设备状态检修领域进行了一些探　索，分别引进了基于风险评估ＲＢＭ软件和基于　可靠性分析ＲＣＭ软件，曾在两个发电公司进行　试用；但由于两个软件对设备的管理太细，并且　需要专人对系统数据进行维护，人员的流动及软　件的维护成本过高，两个软件都没有真正用　起来。　由于设备状态检修需要监控的内容多，存在　的风险大，要能熟练运用到设备检修当中需要长　时间的经验和数据积累＿１］。利用先进的信息技　２　设备数据信息内容不同需求　２．１电厂的需求　电厂以设备状态监测、设备状态评估、设备　术，将与设备有关的数据进行集成，实现知识和　信息共享，是实现经验和数据积累最有效最直接　的方法。　信息共享为主要目标，重点是设备的基础数据、　监测数据、技术经济指标数据、可靠性指标数据、　设备管理数据、基本状态信息的抽取、上传和共　享，电厂间同类设备运行实时参数、管理数据的　对比和分析；设备状态评估以设备基本状态评估　收稿日期：２０１２－０２—１５　作者简介：王德军（１９７０一），男，高级工程师，研究方向为信息系统数据集成。　Ｅ—ｍａｉｌ：８００９１３＠ｇｈｅｐｃ．ｃｏｒｎ　第３期　王德军，等：基于状态分析的设备数据库在发电企业的开发和应用　为主，根据集成的数据信息ｌ２］、故障库、特征量及　它们之间的耦合关系，对设备进行评估，给出设　备状态的初步判断；在本厂相关数据共享的基础　上，也可以获得公司其他电厂的相关数据。　２．２发电公司的需求　发电公司偏重设备的技术评估、技术监督、　技术分析和技术管理。　技术评估高于电厂侧的状态评估，是根据设　备状态信息，研究院召集专家共同完成的设备总　体状态的评估。该评估是全方位、全寿命期内的　状态评估，电厂侧的初步评估结果作为本层次评　估的基础信息。　技术分析注重通过了解公司下属电厂各主　要设备综合状态的动态变化与统计结果，确定设　备健康状况，解决设备的共性问题，指导电厂的　安全生产、运行优化及检修策略优化。　技术管理注重于国华公司各电厂同类设备　信息的整理、提取、对比分析，为公司制定检修计　划、优化检修资源配置提供依据。向下为电厂提　供相关设备收集整理后的信息，向上为公司层面　提供设备总体情况分析结果。　３设备数据库平台建设思路　为提高国华公司设备管理的能力，以发挥设　备集约分析管理的优势为目标，依靠国华多年来　信息化建设和深化应用的基础，以生产信息集成　和共享为切人点，建设国华公司设备数据库系　统。以设备信息“一横一纵三层次”为建设思路，　通过对设备全寿命期内信息的整合，实现设备知　识经验的共享，为设备分析诊断工作提供基础　数据。　３．１一横——集成某一单体设备数据　实现同类型设备故障信息、处理经验、预控　措施、检修过程信息、风险预控措施、隔离措施等　信息的共享，实现在同等运行工况条件下同类型　设备指标参数的横向比较分析，实现信息系统　集成。　３．２一纵——集成某类设备数据　实现国华公司的相关生产要求和研究院的　诊断分析信息，通过平台能够及时地传达到各电　厂，各电厂的设备运行信息、检修维护信息、故障　信息也能通过平台及时、准确地反馈给国华公司　和研究院，实现国华公司、研究院和电厂上下贯　通的设备数据库。　３．３三层次　一层为设备数据库入口导航，二层是针对国　华同类设备的集合比较，三层围绕设备精细化管　理，做实设备基础数据，在不同层面支持设备现　场分析和远程专家分析，提升设备管理的科　学性。　４设备数据库集成的数据内容　借助科研院所多年对电厂设备状态监测、状　态分析、状态管理的研究经验，参照国华电力设　备库平台建设思路。集成的数据包含以下系统　的数据：ＢＦＳ＋＋生产管理信息系统、Ｐ１生产实时　系统、技术监督系统、生产经营统计系统、可靠性　系统、ＳＣＭ物资管理信息系统等，各种文档数据　如点检分析报告、评估报告、试验报告、监测报　告、各种标准、检修文件包、国华内故障信息等。　４．１确定设备分类　对电厂所有设备按专业进行分类。主机和　主要辅机以设备名称作为设备分类，如锅炉、汽　轮机、主变压器、磨煤机等。如果细分无法进行　有效管理，单独停止或损坏不会造成机组停机或　减负荷的设备按子系统名称作为分类，如主机润　滑油系统、发电机密封油系统等。设备数据库系　统以电厂Ａ、Ｂ类单体设备为主，涵盖所有的电厂　设备。　４．２建立典型缺陷故障库　按设备的相似性原则对设备进行技术分类，　分类标准突出的是缺陷或故障的可借鉴性。根　据技术分类结果，结合国华公司缺陷分类标准，　确定设备的常见或常发故障。针对每种故障，建　立相应的现象特征、参数、原因库，并分析各故障　间的耦合情况，理清故障间的相互影响情况，分　析主要原因和并发症状。　４．３三级界面集成的数据内容　结合国华公司信息化及电厂状态监测、日常　点检、技术监督、设备分析、设备管理现状，依据　故障预想的类别，梳理与设备相关的数据，以满　足专业技术人员日常设备管理为前提。集成的　内容有三个来源：　（１）从点检人员手里搜集的数据，包括①设　备基础数据（设备台帐、设计参数等）；②文档信　息（国华内故障分析报告、点检分析报告、试验报　告、检测报告、检修总结、检修文件包、运行规程、　检修规程、设备说明书等）；③设备参数报警定　值；④设备负责人的联系方式等。　（２）需要咨询公司提供的数据，包括①设备　重　寝各　第２６卷　故障库（设备的主要失效模式或故障、设备故障　对系统和机组的影响程度、故障原因及需采取的　应对措施）；②国华外故障分析报告、设备诊断报　告等；③与设备相关的该类设备涉及的质量、安　装、检验、检修、运行、监督等各种国家标准和行　业标准。　（３）从现有信息系统抽取、需要咨询公司进　行梳理的数据，包括①设备主要监控参数（反应　设备运行状态参数）；②与设备相关的指标数据　（技术监督数据、可靠性指标、经济性指标、节能　环保指标等）；③状态特征量（失效或故障对应的　状态特征量及其监测、检测方法，状态特征量的　阈值）；④设备所在系统的实时系统图；⑤设备的　缺陷信息。　三级界面业务架构设计原则是以单体设备　为中心，以ＫＫＳ（唯一）编码为主线，将与设备相　关的数据，如基础信息、监控参数、缺陷信息、技　术监督信息、图档信息等集成到设备数据库中，　同时结合设备特征量阈值报警、故障知识库、故　障库与特征量之间的耦合关系，自动对设备状态　进行初始判断，形成设备状态判断报告。　电厂设备管理人员通过现场检查，结合电厂　间同类设备运行实时参数、管理数据的对比和分　析，参照集成的国华内外同类型设备的典型故障　信息、设备以往发生的缺陷、试验报告、诊断报告、　状态分析报告、各种标准、设备电子图档信息等，　对设备状态进行最后判断，填写人工诊断报告。　４．４二级界面集成的数据内容　设备数据库二级界面侧重研究院对设备管　理的需求，将国华公司同类设备的信息集成到二　级界面（见图２），包含以下信息：　（１）设备综合信息，包括生产厂家、设备型　号、缺陷、当前的特征量报警情况以及设备的运　行状态。　（２）国华公司内外故障信息，方便了解国华　公司内外同类设备的已发生的故障、故障发生原　因及处理措施。　（３）将某类所有设备的状态参数，特征量报　警、实时系统图、技术监督指标、三类以上缺陷抽　取到二级界面。通过二级界面可实现电厂内、电　厂间同类设备监控参数的对比分析，通过同类设　备特征量报警情况，结合电厂的设备诊断报告，　找出同类设备的共性问题，给出研究院设备诊断　报告，指导电厂的安全生产、运行优化及检修策　略优化。　（４）通过设备图档导航界面，可以查询到某　类设备各个电厂的电子图档，可迅速查找该设备　的设计安装信息、与设备相关图纸以及设备说明　书等资料。　４．５一级界面功能　一级界面为设备数据库的导航界面，为设备　数据库的入口，根据设备导航目录，可以快速导　航到某类设备的二级界面。　５设备数据库数据标准化管理和维护　５．１数据标准化管理　由于与设备相关的业务系统中数据质量有　差异，存在数据重复、错误、更新不及时等问题。　设备分析类文档散落在设备管理人员个人手中，　文档格式、内容随意性相对较大。为了达到项目　质量要求，保证进入设备数据库平台的数据格式　统一，对数据内容进行梳理，并制定相应的数据　梳理标准：　（１）电厂和设备命名规范统一；　（２）设备所属的设备类要统一；　（３）设备制造厂家缩写统一；　（４）同类设备的技术规范格式统一；　（５）监控参数和特征量格式和命名规范　统一；　（６）国华公司内外故障分析报告格式统一；　（７）标准、技术报告、分析报告、检修总结、检　修文件包等文档数据命名统一；　（８）采用的实时系统图标准统一等。　５．２平台的数据维护　与设备相关数据和文档很多，不能保证导人　设备平台系统中的数据和文档完全准确和规范，　在数据进入设备数据库要对数据进行校对。另　外设备管理人员在使用设备数据库平台时会及　时对数据进行完善及日常设备文档数据的上传。　基于以上需求，在设备数据库平台设计数据和文　档的维护功能。数据维护涉及设备基础数据、技　术规范数据、设备负责人、监控参数及特征量、故　障库、特征量报警及特征量与故障库的关联、文　档数据的上传、文档名的修改等。　６　应用示例　经过２０１１年国华电力设备数据库建设，已　完成了试点３家电厂１１台６００　Ｍｗ亚临界机组　２Ｏ类共计５００多台重要设备的数据收集、梳理和　规范化整理和入库工作，设备数据库初具规模，　第３期　王德军，等：基于状态分析的设备数据库在发电企业的开发和应用　很好地贯彻了“一横一纵三层次”建设思路，设备　管理人员能够通过平台对设备进行诊断分析。　以锅炉本体为例对设备进行分析：　（１）设备管理人员对锅炉本体进行状态分析　时，通过设备树进入锅炉本体界面，通过设备特　征量报警发现汽包水位高报警（见图１）。　ｌ号炉汽包Ｂ侧水位１　ｍｍ　７１１．７９　１号炉汽包Ａ侧水位３　ｍｍ　７１７－７ｌ　注：１）红色灯亮，显示水位高报警。　豢１）　豢　１）　豢１）　豢１）　图１设备特征量报警　（２）根据设备状态分析中关联的故障库，了解　引起汽包水位报警的故障特征、原因和可采取的　措施。通过分析参数选择汽包水位及相关参数进　行趋势分析，发现汽包水位平稳，主汽温度正常。　（３）进入各厂监控参数对比界面，选择３家　翻晰参数　系统图　厂４台锅炉汽包水位进行对比分析，发现２台锅　炉汽包水位都超过报警值，其他锅炉汽包水位正　常。通过实时系统图了解汽包所在热力系统（锅　炉水循环系统）的其他运行参数运行情况（图２），　发现其他参数正常。　嘲　图２设备相关的实时系统图　（４）通过设备故障库了解汽包水位高可能的　故障模式、引起的原因和需要采取的措施，通过　现场查看，发现一侧汽包水位异常，判断为水位　计失灵。　享。从深度上提取关键部件的寿命管理相关　信息及其库存信息，实现主要辅机的状态分　析，为设备管理从点检定修过渡到状态检修提　供分析工具。　（５）通过国华公司内外故障信息，了解是否　有同种故障发生及故障处理方式。通过检修履　通过设备数据库平台建设，提供最佳数据维　护和质量保证手段，实现生产数据透明化，促进　设备管理人员相互提醒监督，将设备基础数据、　运行过程数据、维修数据、经验数据标准化、知识　化，借助平台不断积累和丰富，最终实现设备的　历、图档信息、共享文档、技术标准等功能，可以　了解设备的检修历史记录、相关电子图档、设备　点检分析报告、技术报告、检修总结以及与设备　相关的企业标准、行业标准、国家标准等。　状态检修管理。利用平台的共享设备信息，支持　“现场诊断＋远程诊断”相结合的设备分析诊断　体系，开拓设备管理模式。　参考文献：　［１］姜晟．发电设备检修策略分析ＥＪ］．发电设备，２０１２，２６（１）：　７０—７２．　７　结语　国华公司电力设备数据库系统建设是个　庞大和系统工程，在未来几年内将涵盖电厂的　所有设备，在完成３家电厂试点建设的基础　上，逐步推广实施，最终实现国华公司所有电　厂、所有设备都进入设备数据库系统，实现全　国华公司、乃至全神华电力板块设备数据共　［２］马栋梁，陈辉．基于ＮＥＴ技术的汽轮机故障在线诊断系统　ＥＪ］．发电设备，２０１１，２５（５）：３２１－３２２，３２６．