袁志波

(江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 揚(yáng)州 225200)

江都水利樞紐是南水北調(diào)東線源頭工程，由4座大型抽水站、12座大中型水閘及其配套設(shè)施組成，具有抽江北送、自流引江、抽排澇水、分泄洪水、余水發(fā)電、保障航運(yùn)、改善生態(tài)環(huán)境等功能[1]。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的出現(xiàn)，水利工程泵站智能化的應(yīng)用促進(jìn)了水利工程管理工作的現(xiàn)代化，也推動著我國現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程。

目前，隨著工程管理的要求不斷提高，如何使工程最大限度地發(fā)揮功效，提高工程設(shè)備管理的水平，改變設(shè)備維護(hù)管理大部分依賴人工決策的現(xiàn)狀，成為迫切需要解決的問題[2]。要解決以上問題就必須想辦法在設(shè)備管理上下功夫，只有管理得當(dāng)，設(shè)備可靠性才會提高，才可能最大限度地延長使用壽命，從而降低成本。

本文針對江都水利樞紐工程的特點(diǎn)，以泵站設(shè)備管理為例，提出了設(shè)備管理智能化系統(tǒng)的構(gòu)建思路，通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對設(shè)備從規(guī)劃、采購、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)、改造直到報廢的全生命周期管理[3]。同時，該系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)備監(jiān)測的數(shù)據(jù)做細(xì)化分析，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障，并根據(jù)故障的嚴(yán)重程度及時提醒管理人員停車維修或繼續(xù)運(yùn)行等待下次有維修機(jī)會時進(jìn)行維修，避免因設(shè)備故障導(dǎo)致設(shè)備的破壞性損壞和人員傷亡，為工程穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)保駕護(hù)航。

1 管理現(xiàn)狀與存在問題

1.1 管理現(xiàn)狀

(1)傳統(tǒng)的泵站管理起點(diǎn)是從制造加工設(shè)備的廠方把設(shè)備賣給用戶企業(yè)開始管理的，即對設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)進(jìn)行管理。

(2)現(xiàn)場運(yùn)行人員傳統(tǒng)的日常點(diǎn)檢通常是通過4種方法：望—觀表面有無異常來判斷設(shè)備工作狀態(tài)，如滲漏、晃動大等；聞—通過觀察現(xiàn)場設(shè)備有無異常氣味，如燒焦氣味等；摸—通過用手感知設(shè)備的溫度和振動等與以往做比較來判斷設(shè)備工作狀態(tài)；聽—通過觀察設(shè)備有無異常響聲來判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 存在問題

(1)設(shè)備初期的設(shè)計(jì)缺陷，生產(chǎn)過程中發(fā)生的錯誤，運(yùn)輸途中的磕碰等信息資料缺失，這些問題都將會影響到設(shè)備以后運(yùn)行的可維護(hù)性和可靠性。

(2)傳統(tǒng)的日常點(diǎn)檢的方法通常發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障已經(jīng)到晚期了且需要有經(jīng)驗(yàn)的工作人員才能做到，局限性大。

(3)傳統(tǒng)的檢修方式是定期檢查更換維修，存在維修不到位和維修過剩的情況，即存在故障需要維修的設(shè)備沒有檢修完全，而不需要維修更換的設(shè)備反而進(jìn)行了維修更換，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加。

2 設(shè)備管理系統(tǒng)構(gòu)建思路

江都水利樞紐泵站設(shè)備管理系統(tǒng)應(yīng)將分布在不同位置的各種類型設(shè)備統(tǒng)一管理起來，這樣可以對設(shè)備進(jìn)行安裝與驗(yàn)收管理、設(shè)備運(yùn)行管理、設(shè)備維修拆換管理、設(shè)備狀態(tài)評估，真正做到對設(shè)備的一生進(jìn)行管理。系統(tǒng)的詳細(xì)功能如下。

(1)全生命周期管理?？梢詫υO(shè)備的一生即從“生”到“死”的過程進(jìn)行管理，真正做到管理好設(shè)備生命周期的每個環(huán)節(jié)(如設(shè)備初期的設(shè)計(jì)缺陷管理，生產(chǎn)過程中發(fā)生的錯誤管理，運(yùn)輸途中的磕碰等信息資料的管理，安裝過程中的數(shù)據(jù)管理，運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)管理，設(shè)備的維修拆換管理)，最大限度的發(fā)揮設(shè)備功效，降低生產(chǎn)成本。

(2)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時評估。實(shí)時監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，時刻掌握設(shè)備的狀況，當(dāng)設(shè)備存在異常時，系統(tǒng)會及時發(fā)出警報，并提示故障位置、故障類型、嚴(yán)重程度、建議處理措施等，建議管理人員及時處理，對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維修，避免定期維修造成的資源浪費(fèi)，避免因設(shè)備故障造成重大事故的發(fā)生和人員傷亡，從而降低生產(chǎn)成本。

3 設(shè)備管理系統(tǒng)構(gòu)建原則

(1)可靠性。系統(tǒng)的可靠性是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)能否真正發(fā)揮作用的前提，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備選型及工程實(shí)施上優(yōu)先考慮使用可靠性高的成熟產(chǎn)品及方案[4- 6]。

(2)實(shí)用性。設(shè)計(jì)出的軟件功能要能準(zhǔn)確直觀地反映機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)組出現(xiàn)故障時能準(zhǔn)確判斷出故障位置、故障類型，并給出處理建議。

(3)先進(jìn)性。軟硬件采用模塊化、分布式設(shè)計(jì)；全套系統(tǒng)的構(gòu)架采用最新的通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)具有綜合分析和判斷能力[7]。

(4)開放性。系統(tǒng)具有良好的兼容性，可以與江都水利樞紐工程IDE、INSQL等系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；采用INTERNET/INTRANET技術(shù)構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程登陸方便快捷；具有良好的擴(kuò)展性，將來可在系統(tǒng)上擴(kuò)展增加其它功能或與其它系統(tǒng)進(jìn)行集成。

4 總體設(shè)計(jì)

4.1 總體架構(gòu)

總體架構(gòu)設(shè)計(jì)遵循《全國水利信息化“十三五”規(guī)劃》的整體框架，體現(xiàn)“統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心、統(tǒng)一應(yīng)用平臺、統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”的要求，整體架構(gòu)先進(jìn)，清晰，無復(fù)雜的底層技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)各類業(yè)務(wù)需求。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要分為2個部分：設(shè)備全生命周期管理和設(shè)備狀態(tài)實(shí)時評估。其中設(shè)備管理包含設(shè)備的出廠驗(yàn)收管理、安裝驗(yàn)收管理、調(diào)試驗(yàn)收管理、運(yùn)行管理、拆換管理及數(shù)據(jù)報表等。

4.2 功能設(shè)計(jì)

4.2.1設(shè)備全生命周期管理

設(shè)備全生命周期管理智能管理主要由設(shè)備出廠驗(yàn)收管理、設(shè)備安裝驗(yàn)收管理、設(shè)備調(diào)試驗(yàn)收管理、設(shè)備運(yùn)行管理、設(shè)備拆換管理、數(shù)據(jù)報表6大功能組成。

(1)設(shè)備出廠驗(yàn)收管理。對設(shè)備機(jī)組信息、傳感器信息、材質(zhì)信息、電子使用說明書進(jìn)行管理，便于以后查找。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

(2)設(shè)備安裝驗(yàn)收管理。對設(shè)備安裝時的數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔管理，便于以后查找。

(3)設(shè)備調(diào)試驗(yàn)收管理。對設(shè)備調(diào)試驗(yàn)收時的相關(guān)材料進(jìn)行管理，便于以后查找。

(4)設(shè)備運(yùn)行管理。對設(shè)備運(yùn)行后的運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、振擺監(jiān)測系統(tǒng)自檢、點(diǎn)檢等進(jìn)行統(tǒng)一管理。

(5)設(shè)備拆換管理。對拆換設(shè)備的信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，便于以后查找。

4.2.2設(shè)備狀態(tài)實(shí)時評估

設(shè)備狀態(tài)實(shí)時評估主要是對泵站機(jī)組振動、擺度、轉(zhuǎn)速、軸電流、軸向位移等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，測點(diǎn)的數(shù)值都實(shí)時地顯示在畫面上，當(dāng)數(shù)據(jù)處于正常范圍時，數(shù)據(jù)的背景色顯示為綠色，當(dāng)數(shù)值超過推薦的報警門限值時，會顯示黃色，當(dāng)數(shù)值超過推薦的危險門限值時，會顯示為紅色。

設(shè)備狀態(tài)實(shí)時評估模塊顯示機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。綜合運(yùn)行狀態(tài)管理，后臺根據(jù)預(yù)警值通過算法進(jìn)行綜合評估。

5 設(shè)備管理系統(tǒng)的構(gòu)建

設(shè)備管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與交互平臺、數(shù)據(jù)管理平臺、應(yīng)用系統(tǒng)3大部分。

5.1 數(shù)據(jù)采集與交互平臺

為監(jiān)測水泵機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備管理系統(tǒng)應(yīng)構(gòu)建現(xiàn)場通信總線，實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)專業(yè)的現(xiàn)地測控單元在系統(tǒng)中的統(tǒng)一監(jiān)控。各現(xiàn)地測控單元可通過對應(yīng)通信驅(qū)動與平臺交互數(shù)據(jù)、指令，從而在系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地自動化監(jiān)測的各類功能，為應(yīng)用系統(tǒng)提供底層自動化數(shù)據(jù)采集支撐。

由于機(jī)組的狀態(tài)與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)息息相關(guān)，所以設(shè)備管理系統(tǒng)還應(yīng)該引入機(jī)組工況參數(shù)，如有功功率、無功功率、葉片角度、勵磁電流、電壓等。系統(tǒng)可以根據(jù)需要以通訊方式或4～20mA方式全面監(jiān)測機(jī)組各部件狀態(tài)。

5.2 數(shù)據(jù)管理平臺

傳統(tǒng)的泵站數(shù)據(jù)管理方面，往往是人工填寫設(shè)備數(shù)據(jù)信息，投入大量的人力、物力資源，而效果卻難以令人滿意[8]。

本設(shè)備管理系統(tǒng)可利用SQL、Oracle等主流數(shù)據(jù)庫軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并且可通過WPS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。比如統(tǒng)計(jì)報表的數(shù)據(jù)、值班數(shù)據(jù)、均可打印存檔，規(guī)范了管理過程。

5.3 應(yīng)用系統(tǒng)

5.3.1設(shè)備管理

(1)設(shè)備出廠驗(yàn)收管理。系統(tǒng)可以對機(jī)組信息(如設(shè)備的功率、轉(zhuǎn)速、軸承型號、機(jī)組型號、冷卻方式等)、 機(jī)組性能信息(如機(jī)組的模型特性曲線、原型特性曲線等機(jī)組性能試驗(yàn)數(shù)據(jù))、傳感器信息(如加速度傳感器、速度傳感器等)進(jìn)行記錄并分類管理，當(dāng)機(jī)組發(fā)生故障需要查看機(jī)組各項(xiàng)數(shù)據(jù)時，能根據(jù)數(shù)據(jù)分類迅速查找到所需數(shù)據(jù)，為故障診斷提供方便[9- 12]。

(2)設(shè)備安裝驗(yàn)收管理。系統(tǒng)可以對機(jī)組安裝數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入，安裝數(shù)據(jù)錄入管理是指對安裝過程中的安裝數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄管理(如機(jī)組對中數(shù)據(jù)，螺栓扭矩?cái)?shù)據(jù)，葉片與葉輪外殼間隙數(shù)據(jù)等)；安裝時出現(xiàn)的問題進(jìn)行記錄并記錄分析和處理的全過程，用戶以后定期查看該記錄，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，避免問題再次出現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集錄入管理能夠?qū)崿F(xiàn)施工信息共享，避免相同問題的再次發(fā)生，從而降低企業(yè)管理成本。

(3)設(shè)備調(diào)試驗(yàn)收管理。在進(jìn)行機(jī)電設(shè)備的調(diào)試驗(yàn)收時，要嚴(yán)格按照SL317—2015《泵站設(shè)備安裝及驗(yàn)收規(guī)范》等國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程規(guī)范進(jìn)行，以確保驗(yàn)收技術(shù)符合規(guī)范要求。系統(tǒng)可將設(shè)備調(diào)試驗(yàn)收時的相關(guān)材料上傳為附件，管理和錄入設(shè)備調(diào)試驗(yàn)收記錄和材料附件。

(4)設(shè)備運(yùn)行管理。優(yōu)先運(yùn)行機(jī)組推薦圖中對機(jī)組累計(jì)總運(yùn)行時長、機(jī)組單月運(yùn)行時長、機(jī)組維修時間、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)評估等進(jìn)行對比，運(yùn)行人員可以根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)合理選擇機(jī)組設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行。

(5)設(shè)備拆換管理。①泵站設(shè)備技術(shù)性能改造更新，系統(tǒng)可以記錄進(jìn)行技術(shù)性能改造設(shè)備的設(shè)備號、所處現(xiàn)場位置、設(shè)備功能、技術(shù)改造部位等。②閑置設(shè)備再利用，對于一些因設(shè)備改造而被閑置的設(shè)備，統(tǒng)一重新收回后開展再使用，杜絕設(shè)備的閑置浪費(fèi)。系統(tǒng)可以記錄進(jìn)行設(shè)備再利用的設(shè)備號、設(shè)備再利用日期、所處現(xiàn)場位置、設(shè)備功能等。③設(shè)備報廢處理，按照相關(guān)規(guī)定及時進(jìn)行設(shè)備報廢與變現(xiàn)，努力削減不良設(shè)備資產(chǎn)，降低維護(hù)費(fèi)用，確保生產(chǎn)。系統(tǒng)可以記錄進(jìn)行報廢處理設(shè)備的設(shè)備號、所處現(xiàn)場位置、設(shè)備功能、報廢處理原因等。

5.3.2設(shè)備狀態(tài)實(shí)時評估

機(jī)組設(shè)備狀態(tài)實(shí)時評估是對整個機(jī)組全生命周期的歷史狀態(tài)結(jié)合當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行的一個評價，根據(jù)評價結(jié)果顯示當(dāng)前各個機(jī)組狀態(tài)。

根據(jù)機(jī)組安裝驗(yàn)收數(shù)據(jù)、振動、擺度、溫度、維護(hù)拆換數(shù)據(jù)等參數(shù)建立設(shè)備狀態(tài)評價模型，對采集的實(shí)時數(shù)據(jù)提取狀態(tài)特征參數(shù)，計(jì)算當(dāng)前的狀態(tài)特征值，調(diào)用相應(yīng)的狀態(tài)評價模型，得出機(jī)組的狀態(tài)評估結(jié)果。機(jī)組狀態(tài)評估結(jié)果分為5類，分別為：很好(綠色)、注意(黃色)、檢查(褐色)、故障(紅色)、無數(shù)據(jù)(灰色)[13- 15]。

6 結(jié)語

設(shè)備管理是一項(xiàng)長期工作，各個環(huán)節(jié)相輔相成，密切相關(guān)，各個時期的管理都將影響工程的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。工程運(yùn)行管理人員應(yīng)抓好設(shè)備全生命周期的每個環(huán)節(jié)，促進(jìn)工程效益的充分發(fā)揮。江都水利樞紐設(shè)備管理系統(tǒng)的構(gòu)建思路將繼續(xù)完善、總結(jié)，爭取早日落地，為全國水利工程設(shè)備管理提供更多的成功經(jīng)驗(yàn)。