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        火力發(fā)電廠四大管道金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)應(yīng)用

        2021-06-08 13:18:56胡再新張建林何啟宏丁玲飛陳忠兵
        山東電力技術(shù) 2021年5期
        關(guān)鍵詞:監(jiān)督信息系統(tǒng)

        胡再新,張建林,何啟宏,丁玲飛,陳忠兵

        (1.廣東粵電大埔發(fā)電有限公司,廣東 梅州 514021;2.蘇州熱工研究院有限公司,江蘇 蘇州 215004)

        0 引言

        為保證電廠機(jī)組安全可靠的運(yùn)行,電廠需定期嚴(yán)格進(jìn)行機(jī)組檢修,對(duì)金屬材料與特種設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)監(jiān)督是檢修時(shí)必不可少的環(huán)節(jié)[1-6]。受監(jiān)金屬部件數(shù)量多,檢修和檢驗(yàn)產(chǎn)生的信息量巨大,僅靠傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案的管理方法,不能做到快速、準(zhǔn)確地管理、監(jiān)督、查閱。數(shù)據(jù)庫(kù)是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)有組織、規(guī)范化管理的新型信息處理技術(shù),將其用于解決金屬監(jiān)督信息管理這一技術(shù)短板,對(duì)于提高信息管理效率具有重要的價(jià)值和意義。

        國(guó)內(nèi)研究學(xué)者針對(duì)金屬監(jiān)督系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用開(kāi)展了卓有成效的研究[7-17]。張春明[7]采用C/S 與B/S 模式相結(jié)合的開(kāi)發(fā)模式,實(shí)現(xiàn)金屬技術(shù)監(jiān)督工作的計(jì)算機(jī)化管理。劉立鵬[8]通過(guò)搜集各電廠“四管”的爆漏,建立了火力發(fā)電廠受熱面管的監(jiān)督檢驗(yàn)系統(tǒng)模型,為預(yù)防“四管”爆漏提供參考。趙勇[9]針對(duì)火力發(fā)電廠金屬監(jiān)督工作現(xiàn)狀,結(jié)合計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用,介紹了發(fā)電廠金屬監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用情況。馬崇[10]介紹金屬監(jiān)督試驗(yàn)管理系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、軟件環(huán)境、硬件環(huán)境。賈志廣[11]采用C/S 與B/S 相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)體系,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一套電站重要金屬部件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)程序、數(shù)據(jù)計(jì)算程序、數(shù)據(jù)分析程序和數(shù)據(jù)查詢程序。張玉春[12]通過(guò)多種權(quán)限控制和流程控制開(kāi)發(fā)了基于ORACLE 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和B/S 操作方式的金屬監(jiān)督管理信息系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。

        針對(duì)超超臨界機(jī)組檢修期間金屬監(jiān)督信息量大、管理效率低的問(wèn)題,通過(guò)Eclipse+Java 技術(shù)開(kāi)發(fā)平臺(tái),建立四大管道的金屬監(jiān)督系統(tǒng),系統(tǒng)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與管理的同時(shí),還能根據(jù)檢修需求自動(dòng)形成抽檢計(jì)劃方案,在緩解信息管理壓力的同時(shí)提高檢修期間的工作效率。

        1 金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)功能

        1.1 金屬監(jiān)督概述

        金屬監(jiān)督是火電廠中必不可少的環(huán)節(jié),是保障發(fā)電設(shè)備能夠保持經(jīng)濟(jì)、安全和穩(wěn)定運(yùn)行的重要舉措。金屬監(jiān)督工作堅(jiān)持安全第一、預(yù)防為主的方針,通過(guò)專業(yè)監(jiān)督與群眾監(jiān)督相結(jié)合的方式發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患和缺陷,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,減少設(shè)備失效與損壞,提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性[18]。

        1.2 金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)主要功能

        系統(tǒng)應(yīng)能夠按照DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》的要求結(jié)合機(jī)組運(yùn)行時(shí)間或檢修級(jí)別形成監(jiān)督檢驗(yàn)方案,按照規(guī)程規(guī)定比例和運(yùn)行時(shí)間完成受監(jiān)設(shè)備部件監(jiān)督檢驗(yàn)。

        系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的excel 表格數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能,主要包括:受監(jiān)設(shè)備部件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)和查詢,監(jiān)督檢驗(yàn)方案的生成與維護(hù),缺陷信息及缺陷處理過(guò)程管理功能,監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)報(bào)告的生成。

        系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的精細(xì)管理,實(shí)現(xiàn)圖數(shù)的結(jié)合,通過(guò)過(guò)程控制和數(shù)據(jù)整合,實(shí)現(xiàn)對(duì)受監(jiān)設(shè)備及部件的趨勢(shì)分析,對(duì)相關(guān)信息可進(jìn)行橫向匯總展示、縱向分析比較,支持多樣化的數(shù)據(jù)檢索功能,能夠極大改善和提升金屬監(jiān)督工作的手段和方法。

        系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法,模塊間相互獨(dú)立性較高;包含一定的容錯(cuò)處理設(shè)計(jì),更加具備兼容性;預(yù)留擴(kuò)展功能接口,方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)維護(hù)管理。

        系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)專家預(yù)警功能,對(duì)帶缺陷的重點(diǎn)監(jiān)督部件、檢修周期的必檢部件進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)識(shí)與提前預(yù)警提示,實(shí)現(xiàn)智能化的預(yù)警管理平臺(tái)。

        系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)受監(jiān)設(shè)備部件的三維可視化模型展示,并能實(shí)現(xiàn)監(jiān)督檢驗(yàn)結(jié)果在3D 模型的展現(xiàn)、查詢與關(guān)聯(lián)信息的自我更新。

        2 系統(tǒng)建立

        2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

        系統(tǒng)結(jié)合電廠的實(shí)際情況以及現(xiàn)場(chǎng)金屬監(jiān)督的特點(diǎn)劃分七個(gè)層次:業(yè)務(wù)處理層、應(yīng)用支持層、系統(tǒng)服務(wù)層、核心技術(shù)層、數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)資源層及信息資源層,如圖1所示。

        圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        整個(gè)平臺(tái)采用前后端分離的分布式微服務(wù)架構(gòu),由4 個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)組成,包括系統(tǒng)登錄,系統(tǒng)登錄驗(yàn)證,數(shù)據(jù)管理,管道管理。其中jsjd-ui提供系統(tǒng)登錄門(mén)戶,實(shí)現(xiàn)與用戶的交互;jsjd-portal 提供系統(tǒng)登錄驗(yàn)證服務(wù),權(quán)限驗(yàn)證服務(wù)和文件存取服務(wù);jsjdapp 實(shí)現(xiàn)絕大部分業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、抽檢業(yè)務(wù)處理、統(tǒng)計(jì)圖等核心業(yè)務(wù)服務(wù);pipe3d 實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中不同管件、焊縫、接管座的3D展示服務(wù),包括部件的基本信息和抽檢信息。

        采用前后端分離的微服務(wù)架構(gòu)的好處在于,各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)之間可以相互獨(dú)立部署提供互相區(qū)別的服務(wù),又可以相互訪問(wèn)交換數(shù)據(jù),還能水平擴(kuò)展。為了提高訪問(wèn)速度,應(yīng)用內(nèi)存服務(wù)器緩存以及基本數(shù)據(jù)字典的存取。

        根據(jù)用戶業(yè)務(wù)操作流程和需求整理,整個(gè)金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)核心模塊包括基礎(chǔ)信息管理、受監(jiān)部件信息管理、抽檢計(jì)劃管理、抽檢結(jié)果管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、組織機(jī)構(gòu)設(shè)置以及系統(tǒng)設(shè)置八大核心模塊。

        電廠金屬監(jiān)督管理平臺(tái)的設(shè)計(jì),是在Eclipse+Java 的開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā),可部署在Web應(yīng)用服務(wù)器上,諸如OS(Window Server/Linux)、Web服務(wù)器(Tomcat)等。用戶可通過(guò)瀏覽器(Chrome、360、IE等)客戶端進(jìn)行訪問(wèn)。

        本系統(tǒng)包括用戶的建立,用戶權(quán)限的分配,是系統(tǒng)管理的主要組成部分,該部分業(yè)務(wù)由超級(jí)管理員完成。系統(tǒng)將用戶分為系統(tǒng)管理員、抽檢管理員、領(lǐng)導(dǎo)三大類,系統(tǒng)管理員維護(hù)支持系統(tǒng)的基層業(yè)務(wù),如配置組織機(jī)構(gòu)、配置系統(tǒng)角色及權(quán)限、靜態(tài)數(shù)據(jù)維護(hù)等功能;抽檢管理員職責(zé)則是維護(hù)受檢部件信息和抽檢結(jié)果信息;領(lǐng)導(dǎo)則僅有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)需求。

        3 數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用

        3.1 工作界面

        用戶登錄進(jìn)入系統(tǒng)之后,首先顯示在工作區(qū)的內(nèi)容包括與當(dāng)前機(jī)組相關(guān)的若干個(gè)統(tǒng)計(jì)圖以及管道列表,如圖2 所示。頁(yè)面框架一般分左上下三個(gè)區(qū)域,左邊區(qū)域作為主功能導(dǎo)航條,顯示Logo及其功能菜單列表信息,上面區(qū)域顯示機(jī)組、用戶等信息,下邊工作區(qū)域?yàn)轫?yè)面核心內(nèi)容。在用戶點(diǎn)擊不同菜單時(shí),其內(nèi)容顯示在中間工作區(qū)域。

        圖2 系統(tǒng)主界面

        左上角區(qū)域顯示的多環(huán)餅狀圖是當(dāng)前機(jī)組【1號(hào)機(jī)組】的管件及閥殼、焊縫、接管座的數(shù)量及比例關(guān)系,其中還包含各自未抽檢、正在抽檢、已抽檢的數(shù)量和比例。

        左下角區(qū)域顯示的多柱狀圖是當(dāng)前機(jī)組【1號(hào)機(jī)組】的主蒸汽管道、低溫再熱蒸汽管道、再熱蒸汽熱段管道、主給水管道的部件數(shù)量、以及處于不同抽檢狀態(tài)(已抽檢、未抽檢、正抽檢)、不同部件類別(管件、閥殼、焊縫、接管座)、不同安全信息等級(jí)(重點(diǎn)監(jiān)督部件、正常監(jiān)督部件)的數(shù)量。

        右上角區(qū)域顯示的是當(dāng)前機(jī)組【1 號(hào)機(jī)組】的管道列表,點(diǎn)擊按鈕【3D 顯示】,將會(huì)鏈接跳轉(zhuǎn)到管道的3D 顯示系統(tǒng)中,并在其中顯示不同部件的基本信息,如圖3所示。

        圖3 管道3D顯示

        3.2 數(shù)據(jù)的采集與管理

        為方便工作人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和管理,系統(tǒng)設(shè)計(jì)了較為簡(jiǎn)潔的操作流程,以機(jī)組信息管理對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。

        金屬監(jiān)督系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象主要包括鍋爐四大管道(主蒸汽管道、再熱熱段管道、再熱冷段管道、主給水管道)的受監(jiān)督部件(閥殼、彎頭、三通、大小頭及焊縫、接管座)。需要監(jiān)督的部件包括管件及閥殼(簡(jiǎn)稱管件)、管道焊縫(簡(jiǎn)稱焊縫)、接管座。檢驗(yàn)類別根據(jù)《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》包括A級(jí)檢修、B級(jí)檢修,C級(jí)檢修,但為了覆蓋數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和初始化,以及部分抽檢的需求,擴(kuò)展了三種檢驗(yàn)類別,分別是臨檢,內(nèi)檢,安裝階段。檢測(cè)技術(shù)又指檢測(cè)手段,針對(duì)四大管道中的監(jiān)督部件進(jìn)行檢測(cè)的手段,由于不同的管道、區(qū)域、部件檢測(cè)技術(shù)有所差別,因此在本系統(tǒng)中,又稱為檢測(cè)項(xiàng)目,包括超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、目視檢測(cè)、硬度、金相、厚度、橢圓度、光譜等。系統(tǒng)將對(duì)上述信息分別進(jìn)行采集和管理。

        為方便大量信息的填入,系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了導(dǎo)入信息功能,在該功能下可將本地excel 文件導(dǎo)入系統(tǒng)中。圖4 所示為系統(tǒng)功能選擇區(qū)上的【機(jī)組管理】頁(yè)面,該頁(yè)面顯示機(jī)組編號(hào)、機(jī)組名稱以及檢驗(yàn)次數(shù)等信息,在該模塊中可以添加或刪除機(jī)組的基本信息。

        圖4 機(jī)組管理信息

        3.3 抽檢計(jì)劃管理

        系統(tǒng)的主要功能是按照DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》的要求結(jié)合機(jī)組運(yùn)行時(shí)間或檢修級(jí)別形成監(jiān)督檢驗(yàn)方案,按照規(guī)程規(guī)定比例和運(yùn)行時(shí)間完成受監(jiān)設(shè)備部件監(jiān)督檢驗(yàn)。系統(tǒng)中的【抽檢計(jì)劃編制】模塊主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能。在抽檢計(jì)劃編制模塊工作區(qū)中會(huì)顯示當(dāng)前存在的計(jì)劃列表以及每條抽檢計(jì)劃的基本信息。通過(guò)對(duì)檢驗(yàn)類別、部件類別以及抽檢數(shù)量和比例的確定,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生產(chǎn)抽檢計(jì)劃方案,用戶可以對(duì)生成的方案根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行編輯修改,形成最終版的抽檢計(jì)劃,并將抽檢方案導(dǎo)出,如圖5所示。

        檢驗(yàn)完成后將檢驗(yàn)結(jié)果及缺陷處理結(jié)果導(dǎo)入系統(tǒng),系統(tǒng)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,并生成檢驗(yàn)結(jié)果評(píng)估文檔,界面如圖6所示。本模塊主要功能是實(shí)施抽檢方案的過(guò)程中,提供對(duì)抽檢結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)入和導(dǎo)出的業(yè)務(wù)。

        3.4 數(shù)據(jù)查詢

        電廠金屬監(jiān)督數(shù)據(jù)信息量大,部件名稱及編號(hào)相似度高,僅僅依靠手動(dòng)查詢效率低且容易出錯(cuò)。因此,系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng),該模塊主要針對(duì)查詢用戶,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中的各類部件進(jìn)行查詢,界面如圖7 所示。在查詢條件輸入框中,可以選擇管道名稱(主蒸汽管道、低溫再熱蒸汽管道、再熱蒸汽熱段管道、主給水管道)、部件類別、抽檢狀態(tài)、安全信息等級(jí),點(diǎn)擊查詢,滿足條件的查詢結(jié)果將會(huì)顯示在列表中。針對(duì)某些情況下管道信息不完整,無(wú)法使用查詢功能時(shí),系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了高級(jí)查詢功能;系統(tǒng)會(huì)對(duì)輸入具體的部件編號(hào)、部件名稱或者關(guān)鍵詞進(jìn)行模糊匹配,將滿足條件的查詢結(jié)果顯示在列表中。

        圖5 機(jī)組抽檢計(jì)劃

        圖6 機(jī)組抽檢評(píng)估

        圖7 系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢

        3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及處理

        為了分析檢修的工作數(shù)據(jù),更好地發(fā)現(xiàn)工作中存在的問(wèn)題和需要提升的方向,需要對(duì)各類部件、抽檢、缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。因此,系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及處理功能。系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)據(jù)信息按管道、按管道類別或按檢修時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。該模塊主要針對(duì)查詢用戶,主要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中的各類部件、抽檢、缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì),能直接匯總這一年的工作數(shù)據(jù),能更好地發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和需要提升的方向。

        以管道統(tǒng)計(jì)為例,該頁(yè)面統(tǒng)計(jì)4 類管道的部件總數(shù),重點(diǎn)監(jiān)督部件和正/抽檢的部件總數(shù),形成柱狀統(tǒng)計(jì)圖展現(xiàn)。同時(shí)也可以從【管道名稱】下拉框中選擇某一個(gè)管道,查看其統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)圖可以折線統(tǒng)計(jì)圖和柱狀統(tǒng)計(jì)圖相互的切換,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的展現(xiàn)和支持圖片的下載,如圖8所示。

        圖8 1號(hào)機(jī)組部件統(tǒng)計(jì)

        4 結(jié)語(yǔ)

        針對(duì)電廠檢修期間金屬監(jiān)督信息量大、管理效率低的問(wèn)題,通過(guò)Eclipse+Java 技術(shù)開(kāi)發(fā)平臺(tái),建立了四大管道金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的建立可以及時(shí)反饋機(jī)組四大管道的運(yùn)行情況,了解每一個(gè)受監(jiān)督部件的信息,包括其從原材料制造到配管加工再到現(xiàn)場(chǎng)安裝的每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量狀況。金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息共享,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入與修改、數(shù)據(jù)變動(dòng)審核、檢修計(jì)劃管理、檢修數(shù)據(jù)錄入、檢修結(jié)果比對(duì)分析等功能。該系統(tǒng)可以極大提高工作效率,給金屬監(jiān)督管理提供了方便快捷的方法。

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