摘 要：三維立體成像技術與汽輪機控制的結合則可以將汽輪機本體虛擬模型化，將汽輪機運行參數在模型上動態(tài)模擬，整體的模擬汽輪機的運行，構建一個集數據分析，動態(tài)演練，提前預警，可視化操作于一體的軟件平臺，則成為了提高檢修效率，提升檢修質量的重要一環(huán)，這樣既可以減輕工作人員的勞動強度，又可以為企業(yè)節(jié)約檢修時間周期和經濟成本，提高企業(yè)的經濟效益。

關鍵詞：汽輪機控制；三維立體成像；動態(tài)模擬；事故預警

中圖分類號：TP306

隨著計算機科學技術的發(fā)展，其在工業(yè)生產和日常生活中的作用也日益凸顯，在汽輪機控制中，以計算機為控制單元，以組態(tài)為控制核心的DCS新型控制模式替代了以繼電器為核心的控制方式，大大的提高了生產效率，但是計算機技術在電力生產上，尤其是在汽輪機控制上起到的作用卻還是很小，更多的是依靠就地的數據采集，計算機組態(tài)邏輯運算，繼電器輸出，到就地設備執(zhí)行的傳統(tǒng)控制模式，此種控制模式廣泛應用于我國火電行業(yè)的5萬，10萬的小型機組，以及30萬，60萬的機組，再到現(xiàn)在代表全國火力火電行業(yè)領先水平的100萬機組?，F(xiàn)在隨著我國火電行業(yè)的發(fā)展，裝機容量的增大，其控制要求更加的精細，問題的分析和解決要求更加快捷高效，這種傳統(tǒng)的分析模式的弊端就逐漸的凸顯出來了，其最大的弊端就在于出現(xiàn)問題時，故障分析，事故處理的周期長，效率低，故障點定位不精準等，而如果將三維立體成像技術和汽輪機控制相結合，則可以有效的避免這種短板，大大的縮短檢修周期，提高檢修效率，降低設備檢修人員的勞動強度，提高企業(yè)的經濟效益。

三維立體成像技術在汽輪機控制中的應用探討：在國電漢川電廠今年的一次A級檢修，兩次B級檢修中，兩臺30萬裝機容量的機組，均因為沖轉過程中軸承振動過大，不能在設定的臨界區(qū)轉速下沖過臨界區(qū)而不得不手動打閘，前前后后經歷了十一天的時間，經歷了分析，揭缸，配重，扣缸，沖轉，再分析等這樣的一個輪回十幾次，耗費了大量的人力，物力和財力，雖然最終解決了檢修后開機沖轉振動大的問題，但是卻因為延誤了將近半個月的開機時間，給我廠帶來了巨大的經濟損失。

那么三維立體成像技術在汽輪機控制里是否具備可操作性呢？

首先，我們來看看目前此領域的發(fā)展，就我廠而已，已經有了一套專門的“專家系統(tǒng)”，集數據采集，數據分析，趨勢圖繪制于一體，為機組運行過程進行了數字化的模擬，但這仍然是二維的數據，運行人員和熱工人員只能根據這些參數，再結合自己的分析，去猜想汽輪機內部運行情況，做出可能性分析方案，然后予以實施，從而去解決出現(xiàn)的故障。這種方法有很強的局限性，對于熟悉的機組，檢修人員可以根據自己的經驗及以前的可參比性，也能夠提供解決問題的較優(yōu)方案。但是，如果面對一個全新的機組，檢修人員就會顯得束手束腳，不易拿出較好的解決方案，延誤了設備的檢修時間，從而降低了維護效率，增加了維護成本。

其次，利用三維立體成像技術與汽輪機控制相結合，則能夠很好地解決此類弊端。我們可以首先建造一個三維線條化的汽輪機模型，這樣就能夠實現(xiàn)汽輪機“透明”，內部“可視化”的效果。將汽輪機內部結構按系統(tǒng)和部件歸類，比如汽輪機動葉葉片，汽輪機油檔，轉子，軸封等。當選擇相關部件時，該部件以及所屬系統(tǒng)內的其他部件實體化，其余部分依舊線條化，這樣則可以實現(xiàn)以后數據異常時，故障點的精確定位。當三維線條化的汽輪機模型建立后，將DEH，TSI等控制系統(tǒng)采集到的汽輪機相關運行的實時參數，輸入到三維立體模型中，并在模型中對于實時參數進行實時動態(tài)模擬。這樣，就能夠將汽輪機當前運行的狀態(tài)進行一個可視化的模擬，讓檢修和熱工人員能夠直觀明了的了解當前汽輪機的運行狀態(tài)以及汽輪機內部的運行工況，為其全面的了解機組運行提供了保障，也可幫助設備檢修人員設計最優(yōu)檢修方案，從而大大縮短設備的檢修時間。

第三，就以我廠檢修后機組沖轉過臨界時振動大為例來說，如果依舊是按照以往的檢查運行參數，給出一個配重方案，然后揭缸，配重，扣缸，再沖轉試驗這種模式，則每一次配重方案的實施和試驗幾乎需要兩天左右的檢修時間，而且一次成功解決問題的可能性很小，往往是多次調整配重方案后才能解決。而如果將上述三維立體成像技術與汽輪機控制結合的軟件加入一個測試端口，將振動大而被迫打閘時的運行參數輸入后，進行打閘前運行工況的動態(tài)模擬和鎖定，讓其一直保持打閘前的運行狀態(tài)，然后把配重方案輸入后進行參數修正，并再次模擬一個新的按照配重方案修改后的運行工況，如果模擬后的新工況滿足條件，則直接按照此配重方案進行配重，若新的工況依然不滿足條件，則可以和原鎖定中的運行工況進行對比，即可發(fā)現(xiàn)合理有效的配重修改方向，并對于配重的位置，配重塊的數量等均可有個直觀的了解，這樣，提高了每個配重方案試驗的效率，縮短了試驗周期，確保了一次揭缸，至多兩次配重即可實現(xiàn)預期目的，由計算機模擬代替實際拆裝沖轉試驗，縮短了檢修周期，降低了試驗成本，也提高了檢修效率。不僅僅是振動，包括氣溫，缸溫，水溫，氫溫，油溫，轉速，差漲等等參數均可以進行動態(tài)模擬，為故障分析提供幫助。

第四，為了實現(xiàn)上述設想，則需要解決幾個問題：（1）三維虛擬動態(tài)模型的構建；（2）整個軟件平臺的搭建；（3）采集到的運行參數如何表現(xiàn)到虛擬模型上，實現(xiàn)動態(tài)模擬。第一個問題好解決，現(xiàn)在的CAD、3DMAX、CREATOR等軟件均可實現(xiàn)。第二個問題，在三維模型建立后，其本身需要一個軟件平臺來實現(xiàn)，基于功能需要，我覺得還是用C++基于模塊化的編程語言來搭建軟件平臺較好，以每個功能為一個程序模塊，只要留足夠的端口，即可實現(xiàn)功能的擴展。難點在于第三個問題上面，不論是轉速也好，振動也好，在數據異常導致設備故障時，這個過程都是一個變化的，尤其是溫度，排除采集元件本身出現(xiàn)問題以外，幾乎都是漸變量，那么我們只要把握住了溫度變化隨著閥門開度，進氣流量，汽機轉速等相關影響因素之間的關系以及相關權重，則可以找到較為符合其運行規(guī)律的經驗公式，也就是計算機編程所需要的算法，找到了算法，則可以將其數據趨勢化，根據變化趨勢，則可對未來的情形進行預測，有效的避免風險。

就以振動這個被測量來看，影響振動大小的因素有很多：晃度、所帶負荷、軸承自激振動、汽流激振、軸承偏斜等因素。而每個影響因素對于不同的瓦來說，其影響的權重是不同的，而具體到每個瓦的振動時，每個因素之間對于振動大小的影響度則需要大量的經驗數據和現(xiàn)場的實際數據進行建模比對了，這是未來工作中的一大塊。該套技術在前期主要的工作就是進行數據采集，分析，建立數學模型，歸建詳實的數據檔案，為后期的故障預判提供可靠的比對。

以上僅為筆者對于三位立體成像技術在汽輪機控制上的應用的一些設想以及可行性分析，具體相關細節(jié)，還有待同仁們共同深入探討與實踐。

參考文獻：

[1]汽輪機振動大的原因分析及其解決方法[J/OL].百度文庫.

[2]蒸汽輪機異常振動原因的分析和處理措施[J/OL].百度文庫.

作者簡介：劉睿（1989.07-），男，湖北孝感人，研究方向：電廠熱工控制自動化；肖波（1973.10-），男，湖北武漢人，研究方向：熱工自動化電廠的應用。

作者單位：國電漢川發(fā)電有限公司，湖北漢川 432321