文｜杜銳君

一、項目背景

眾所周知，石油化工領(lǐng)域?qū)窠?jīng)濟的發(fā)展起著無可替代的作用，而在石化產(chǎn)業(yè)中的電力模塊，倘若任意環(huán)節(jié)發(fā)生問題，其連鎖反應(yīng)都可能造成石化產(chǎn)業(yè)園區(qū)大面積的停電停工，甚至引發(fā)網(wǎng)絡(luò)崩潰、設(shè)備損害、人員傷亡等災(zāi)難性事故。中韓石化煉油公用工程部總變電站作為全廠電力負荷中心，承擔(dān)著電能匯集及分配的重要作用。它能否正常運行直接關(guān)系到石化全廠生產(chǎn)的安全平穩(wěn)。為了使變電站內(nèi)主變、母線、開關(guān)等重要設(shè)備處于正常運行狀態(tài)，需要不間斷地對全站進行巡視、檢查、維護。

傳統(tǒng)石化工廠的電力車間，多采用人工方式對變電站監(jiān)控和巡視，通過人的感官實現(xiàn)對設(shè)備進行簡單定性判斷。雖然人工巡檢的勞動強度已經(jīng)很大，依然不夠精細、嚴謹，更無法保證24小時關(guān)注。因此，傳統(tǒng)變電站巡檢工作急需新的“接班人”，代替這種監(jiān)控手段單一、錄入數(shù)據(jù)效率低下的工作方式。用自主或遙控的方式，在煉油公用工程部總變電站內(nèi)對高壓設(shè)備進行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的缺陷、異物懸掛等異常現(xiàn)象，當(dāng)電壓實際值與預(yù)設(shè)范圍有出入時，還能實現(xiàn)自動報警，提醒專業(yè)技術(shù)人員進行相應(yīng)操作。借助滑動軌道，它的運行輕便、靈活，可自行巡檢也可被遠程控制執(zhí)行巡檢，起到減員增效的作用。投用機器人設(shè)備及其背后的巡視系統(tǒng)能更快地推進變電站無人值守的進程，其運行機制如圖1所示：

圖1 智能巡檢機器人運行機制示意圖

二、技術(shù)優(yōu)勢

智能巡檢機器人，可按業(yè)務(wù)要求設(shè)定巡檢任務(wù)，代替人工完成多種高風(fēng)險巡檢、探測、監(jiān)控、保障診斷、預(yù)警報警功能。該項技術(shù)，目前已成功應(yīng)用于中韓石化煉油公用工程部總變電站35kV GIS開關(guān)柜的監(jiān)控與巡視。

通過需求對接、技術(shù)分析，中韓石化煉油公用工程部總變電站智能巡檢機器人基于人工智能和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造，主要由三大部分組成：探測器主機、通訊存儲的站內(nèi)終端、集中監(jiān)控的遠程終端。該機器人通過自主運行的機動平臺，搭載多組高性能監(jiān)測儀器，可對中韓石化煉油公用工程部總變電站內(nèi)設(shè)備進行全天候監(jiān)控，大大減少配電站所需的固定式傳感器和儀器的安裝數(shù)量，無需大量布線、無需改造公用工程部總變電站內(nèi)現(xiàn)有的開關(guān)柜，節(jié)省運營成本。

這種更加靈活實用的變電站機器人巡視系統(tǒng)，有效滿足中韓石化對供電質(zhì)量日益提高的要求。機器人系統(tǒng)可

三、設(shè)計理念

中韓石化投用智能巡檢機器人，不同于一般的工業(yè)機器人。它不但是一個執(zhí)行檢查功能的智能化設(shè)備，還被定義為智能綜合數(shù)字化平臺，后期將滿足其他數(shù)字設(shè)備的對接和擴展功能。

應(yīng)用于中韓石化煉油公用工程部總變電站開關(guān)柜的監(jiān)控需要達到以下技術(shù)要求：

滿足防爆規(guī)范；

滿足電磁兼容要求；

滿足機械振動性要求；

滿足巡檢功能，包括 可見光檢測、紅外檢測、噪聲檢測；

滿足運動性能，包括自主導(dǎo)航定位、防碰撞、防跌落、具有越障能力、轉(zhuǎn)彎能力、續(xù)航能力、充電能力等；

滿足智能報警功能，包括機器人異常報警，備檢設(shè)備異常報警。主要有過熱、三相溫差異常、各類表計讀書異常、設(shè)備分合狀態(tài)異常等。

四、技術(shù)攻關(guān)

通過技術(shù)人員對配電站臺區(qū)的實際場景調(diào)研，在部署這套機器人時，對傳感器、巡檢運動系統(tǒng)、站端控制系統(tǒng)等一系列模塊進行了定制化研發(fā)。使配電站實現(xiàn)“智能、遠程、無人”監(jiān)控和巡檢。實拍外觀圖如圖2所示：

圖2 機器人外觀實拍圖

主要通過以下技術(shù)和模塊達到功能實現(xiàn)：

（一）表計視覺讀取

機器人視覺系統(tǒng)可模仿人目測巡視，對面板上各種表計、指示燈、狀態(tài)標(biāo)志的含義具有智能識別功能，并與系統(tǒng)預(yù)置或自定義的參數(shù)進行比對計算，及時做出反應(yīng)。

（二）熱像圖監(jiān)測

紅外相機實時拍攝目標(biāo)輸出熱圖，測定目標(biāo)溫度，同時與環(huán)境溫度、目標(biāo)歷史溫度進行組合對比計算，判斷設(shè)備有無異常。

（三）煙霧、臭氧、溫濕度檢測

借助于機動平臺的優(yōu)勢，近距離的檢測相比固定傳感器，減少環(huán)境因素影響，更靈敏地偵測并定位泄露故障點。

（四）噪音頻譜分析

通過近距離地采集目標(biāo)設(shè)備的聲音，進行特征頻譜分析，并與故障特征樣本進行比對，有助于發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常。產(chǎn)品參數(shù)及功能詳細指標(biāo)如表1所示。

表1 智能巡檢機器人產(chǎn)品參數(shù)、工藝指標(biāo)表

五、項目成效

中韓石化公用工程部變電站智能巡檢機器人于2021年1月份正式投用。每天可以巡視GIS開關(guān)柜4次、轉(zhuǎn)向觀測近千次，代替變電站值班人員值守。智能化巡檢有助于減輕勞動工作強度，提升自動化進程，使變電站工作更加精準(zhǔn)、安全、高效。變電站智能巡檢機器人工作成果顯著，以35kVGIS開關(guān)柜為例，機器人巡檢提高了2倍工作頻度，人工例行巡視工作量下降67.3%。并且，可以通過系統(tǒng)與之前巡檢數(shù)據(jù)對比，實時提醒異常數(shù)據(jù)，為檢維修工作提供準(zhǔn)確的依據(jù)，為設(shè)備完整性工作策略的執(zhí)行提供有力的支持。

當(dāng)前，中韓石化著力建設(shè)智能工廠，提升生產(chǎn)經(jīng)營過程的感知、預(yù)測、協(xié)同、分析優(yōu)化能力，支撐靈活、高效的智能化生產(chǎn)運營、促進管理效率和經(jīng)營效益的提升。未來，將有更多智能化設(shè)備應(yīng)用于各運行部生產(chǎn)場景，在安全、環(huán)保領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)無人值守、自動化操作。