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★施耐德電氣（中國(guó)）有限公司趙海坤，張醒，戴鋼

★浙江巨化熱電有限公司祝路平，蘇海東，楊冬麗

1 項(xiàng)目概述

圖1 施耐德電氣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)EcoStruxure

目前，施耐德電氣已經(jīng)推出了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)與平臺(tái)EcoStruxure，它完美詮釋了綠色智能制造的理念，在橫向的范圍內(nèi)可以覆蓋從離散工業(yè)、混合工業(yè)到流程工業(yè)的各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域和專業(yè)特點(diǎn)，也同時(shí)在縱向上實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通的產(chǎn)品、邊緣控制以及應(yīng)用、分析與服務(wù)三個(gè)層級(jí)的打通，并提供專業(yè)的端到端網(wǎng)絡(luò)安全及云、邊、端的高效協(xié)同。為適應(yīng)電廠智慧化需求，促進(jìn)工業(yè)化與信息化的深度融合，施耐德電氣充分利用互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能、大數(shù)據(jù)分析、三維可視化等最新的技術(shù)面向電廠用戶推出企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案，保證電廠安全、環(huán)保、高效的運(yùn)營(yíng)。

浙江巨化熱電有限公司（巨化熱電廠）8#機(jī)組于2000年建設(shè)，采用一臺(tái)280t/h自然循環(huán)鍋爐和一臺(tái)60MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。8#機(jī)組采用了施耐德電氣Foxboro DCS系統(tǒng)，2001年投入使用，2014年低氮改造時(shí)，DCS系統(tǒng)升級(jí)到最新的版本，硬件升級(jí)到FCP270控器、FBM200系列IO以及全新的工作站以提高系統(tǒng)可靠性和滿足長(zhǎng)周期運(yùn)行要求。2021年1月#8B背壓機(jī)組上線運(yùn)行。

圖2 EcoStruxure?電廠整體數(shù)字化解決方案

本項(xiàng)目基于施耐德電氣EcoStruxure?電廠整體數(shù)字化解決方案，結(jié)合巨化8#機(jī)組現(xiàn)狀和用戶需求，以“無(wú)人值守”為目標(biāo)進(jìn)行對(duì)整個(gè)機(jī)組全面的優(yōu)化。項(xiàng)目?jī)?nèi)容包含了APS機(jī)組一鍵啟停+APC先進(jìn)過(guò)程控制+事故自愈為核心的解決方案，并配備了System Advisor（系統(tǒng)顧問(wèn)）+Control Advisor（控制顧問(wèn)）+PRiSM設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)+智能診斷分析與優(yōu)化等輔助優(yōu)化手段，為巨化的數(shù)字化建設(shè)搭建一個(gè)全方位一體化的整體解決方案。

2 項(xiàng)目實(shí)施應(yīng)用

從2018年施耐德電氣根據(jù)巨化電廠需求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行數(shù)字化電廠的建設(shè)，秉承整體規(guī)劃、分步實(shí)施的戰(zhàn)略思路進(jìn)行逐步推進(jìn)。

項(xiàng)目解決方案主要分為以下幾個(gè)模塊：

（1）一鍵啟停APS：通過(guò)自動(dòng)啟動(dòng)APS技術(shù)輔助運(yùn)行人員完成機(jī)組啟停階段的大量操作，減少了運(yùn)行人員的干預(yù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。

（2）事故自愈：#8機(jī)組故障順控模塊用于實(shí)現(xiàn)#8機(jī)組8種情況下的故障順序控制，減少運(yùn)行人員故障處理時(shí)出錯(cuò)概率，為機(jī)組安全和設(shè)備安全保駕護(hù)航。

（3）通過(guò)先進(jìn)過(guò)程控制APC系統(tǒng)提升自動(dòng)控制品質(zhì)，優(yōu)化燃燒和脫硝控制，進(jìn)一步提升機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

（4）通過(guò)機(jī)組級(jí)協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)組的壓力-負(fù)荷全自動(dòng)控制，減少運(yùn)行人員的干預(yù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。

（5）通過(guò)SystemAdvisor系統(tǒng)顧問(wèn)結(jié)合智慧語(yǔ)音報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警信息的管理，輔助分析操作員的操作記錄，并實(shí)現(xiàn)對(duì)DCS系統(tǒng)狀態(tài)的診斷功能等。

（6）通過(guò)ControlAdvisor控制顧問(wèn)幫助運(yùn)行人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有控制回路的控制品質(zhì)，并協(xié)助優(yōu)化自動(dòng)控制回路的PID參數(shù)整定。

（7）通過(guò)PRiSM機(jī)組智能預(yù)警及故障自愈功能實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的提前預(yù)警，結(jié)合設(shè)備專家故障庫(kù)，對(duì)事故的原因進(jìn)行自動(dòng)判斷，同時(shí)會(huì)針對(duì)特定事故進(jìn)行全自動(dòng)的自愈操作，保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全。

（8）對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，制粉系統(tǒng)增加粉位的自動(dòng)啟停，冷風(fēng)門自動(dòng)優(yōu)化，爐膛吹灰等進(jìn)一步減少操作數(shù)。

3 項(xiàng)目?jī)r(jià)值

隨著有經(jīng)驗(yàn)的一批操作工的老齡化，操作工的年輕化導(dǎo)致操作工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)較少，同時(shí)環(huán)保要求的嚴(yán)格、安全生產(chǎn)問(wèn)題成為電廠的主要矛盾，電廠如何實(shí)現(xiàn)綠色智慧安全生產(chǎn)面臨挑戰(zhàn)。

將施耐德電氣自動(dòng)化解決方案結(jié)合用戶現(xiàn)場(chǎng)成功進(jìn)行無(wú)人值守應(yīng)用，給電廠帶來(lái)了新的方向，同時(shí)將一鍵啟停、事故自愈、APC先進(jìn)過(guò)程控制、控制顧問(wèn)、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)和系統(tǒng)顧問(wèn)等解決方案在電廠進(jìn)行了集成優(yōu)化，組成電廠的無(wú)人值守解決方案。無(wú)人值守達(dá)到比傳統(tǒng)運(yùn)行管理模式“更安全、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保”的運(yùn)行目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“機(jī)器換人、管理?yè)Q人、智慧換人”，最大限度地解決人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)。#8機(jī)組無(wú)人值守是打造綠色智慧電廠、以數(shù)字化引領(lǐng)智慧公用發(fā)展的必由之路。

本項(xiàng)目難點(diǎn)為從無(wú)到有建立了電廠的無(wú)人值守解決方案，項(xiàng)目可復(fù)制性較強(qiáng)，在行業(yè)內(nèi)有很好的示范意義，提升了電廠自動(dòng)化水平，電廠無(wú)人值守做到了真正的電廠無(wú)人化管理，為電廠的智慧化、數(shù)字化、智能化提供指導(dǎo)方向，被行業(yè)內(nèi)稱之為電廠“無(wú)人機(jī)”。以無(wú)人值守新模式為新起點(diǎn)，加強(qiáng)新技術(shù)、新工藝運(yùn)用，在探尋電廠綠色化發(fā)展、數(shù)字化改革貢獻(xiàn)力量。

4 效益分析

#8機(jī)組無(wú)人值守項(xiàng)目操作數(shù)從最開(kāi)始的每個(gè)班916條，報(bào)警1000多條，經(jīng)過(guò)不斷的優(yōu)化，改進(jìn)降低至每個(gè)班組“0”操作數(shù)，10條以下的報(bào)警數(shù)。

環(huán)保要求提升：本項(xiàng)目投入后，將爐后環(huán)保出口NOx穩(wěn)定控制在30～40mg/Nm3之間，環(huán)保超標(biāo)次數(shù)從每年4～5次降低為0次。

生產(chǎn)指標(biāo)帶來(lái)提升，通過(guò)本項(xiàng)目投用，鍋爐的主汽壓力、氧量、爐膛出口NOx和爐后環(huán)保NOx標(biāo)準(zhǔn)偏差提升30%以上，鍋爐效率提升了0.53%。項(xiàng)目前后生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比如圖3所示。

圖3 項(xiàng)目前后生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比

（1）直接經(jīng)濟(jì)效益

直接的顯性經(jīng)濟(jì)效益=鍋爐效率經(jīng)濟(jì)效益+制粉電耗經(jīng)濟(jì)效益=158.568萬(wàn)元/年。

（2）間接經(jīng)濟(jì)效益

（3）年度綜合經(jīng)濟(jì)效益=機(jī)器換人減員效益+環(huán)保效益+機(jī)組非停效益=148+40+294=482萬(wàn)元/年。本項(xiàng)目為電廠的數(shù)字化建設(shè)和無(wú)人值守的推進(jìn)奠定了良好基礎(chǔ)和項(xiàng)目示范效應(yīng)，同時(shí)具有很強(qiáng)的復(fù)制性。

精彩對(duì)話

施耐德電氣工業(yè)自動(dòng)化中國(guó)區(qū)過(guò)程自動(dòng)化業(yè)務(wù)總經(jīng)理 喬锃

自動(dòng)化博覽：施耐德電氣能夠?yàn)殡娏δ茉葱袠I(yè)提供哪些產(chǎn)品或解決方案？這些產(chǎn)品和解決方案具有怎樣的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)？

喬锃：施耐德電氣可以為電力能源行業(yè)提供全生命周期的工業(yè)自動(dòng)化、電氣化、數(shù)字化解決方案和咨詢服務(wù)。包括DCS、PLC、安全系統(tǒng)、SCADA、現(xiàn)場(chǎng)儀表、分析儀表、變頻、中低壓配電以及全面的數(shù)字化解決方案。賦能企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，施耐德電氣提供包含了從設(shè)計(jì)建造階段二三維設(shè)計(jì)軟件E3D、施工管理軟件ERM、數(shù)字化交付平臺(tái)AIM、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)PI、操作員仿真模擬OTS等，運(yùn)維階段先進(jìn)過(guò)程控制APC以及PID控制回路優(yōu)化、無(wú)人值守等，到設(shè)備管理和維護(hù)側(cè)的資產(chǎn)策略管理優(yōu)化、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)PRiSM等，提供工廠從工藝設(shè)計(jì)、建造升級(jí)、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)和資產(chǎn)優(yōu)化全生命周期的完整解決方案。這些產(chǎn)品主要特點(diǎn)是產(chǎn)品成熟，并已在電廠成功應(yīng)用多年，效果良好。

自動(dòng)化博覽：數(shù)字化轉(zhuǎn)型是當(dāng)前中國(guó)制造業(yè)由大轉(zhuǎn)強(qiáng)的必經(jīng)之路，施耐德電氣將如何幫助電力行業(yè)客戶實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型？

喬锃：施耐德電氣引領(lǐng)全球能源管理和自動(dòng)化領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型，充分利用EcoStruxure架構(gòu)，提供數(shù)字化轉(zhuǎn)型咨詢、平臺(tái)和方案實(shí)施，從“平臺(tái)融合”、“數(shù)據(jù)融合”、“功能融合”三個(gè)維度去構(gòu)建完整的數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案，利用數(shù)字孿生技術(shù)和數(shù)字化交付及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)物理工廠和孿生工廠、設(shè)計(jì)建造和生產(chǎn)運(yùn)維的全廠信息共享，打通功能壁壘，最大限度地為工廠全面數(shù)字化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，關(guān)于企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，施耐德的成功經(jīng)驗(yàn)是先醫(yī)后藥、先軟后硬、小步快跑。

自動(dòng)化博覽：“30·60”雙碳戰(zhàn)略倒逼能源轉(zhuǎn)型，提升了電力中長(zhǎng)期需求，施耐德電氣對(duì)此有何舉措？

喬锃：針對(duì)國(guó)家雙碳戰(zhàn)略帶來(lái)的壓力和機(jī)遇，施耐德電氣在電力能源方面主要做了以下調(diào)整和部署：

（1）積極配合常規(guī)火電的靈活性改造，幫助客戶提高機(jī)組的調(diào)峰能力；

（2）通過(guò)自動(dòng)化控制的優(yōu)化和數(shù)字化應(yīng)用大力支持電廠運(yùn)行優(yōu)化及CCUS和其它減碳措施；

（3）為氫能、抽水蓄能等儲(chǔ)能應(yīng)用提供全面解決方案；

（4）為水電、風(fēng)電、光伏、垃圾發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等領(lǐng)域提供從前期規(guī)劃到中期實(shí)施到項(xiàng)目落地完整可行的解決方案，助力新能源電力的智能制造。

自動(dòng)化博覽：火力發(fā)電仍然是目前我國(guó)發(fā)電方式的主要占比，您認(rèn)為自動(dòng)化技術(shù)將助力哪些新一代技術(shù)引入火力發(fā)電，從而促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展？

喬锃：雖然國(guó)家出臺(tái)的各種政策導(dǎo)致火電的增長(zhǎng)受到限制，但火力發(fā)電在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間還是我國(guó)電力的主要貢獻(xiàn)者。火電行業(yè)的自動(dòng)化水平已經(jīng)很高了，但我們的無(wú)人值守方案把自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)又提高了一大截。不僅僅通過(guò)APS、APC、報(bào)警管理優(yōu)化節(jié)省了大量操作，還通過(guò)預(yù)測(cè)性維護(hù)、故障自愈等手段把專家知識(shí)變成自動(dòng)化的一部分，進(jìn)一步提高了電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

當(dāng)然，施耐德電氣還有很多新技術(shù)來(lái)幫助電廠來(lái)應(yīng)對(duì)越來(lái)越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，包括數(shù)字化交付、嚴(yán)格機(jī)理仿真、設(shè)備診斷維護(hù)、虛擬檢修、人員主動(dòng)安全平臺(tái)等，確保電廠在環(huán)保、安全要求越來(lái)越苛刻的背景下，還能保持較高的效率和效益。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年7月刊