三維可視化在電廠鍋爐防磨防爆中的有效應(yīng)用

唐燁鎵

【摘 要】電廠關(guān)于鍋爐防磨防爆的使用流程都較為規(guī)范，但是在執(zhí)行的過程中，監(jiān)督管理力度不足，雖然電廠鍋爐防磨防爆管理體系目前有較為完善的管理制度，但是在進行基礎(chǔ)檢查時，仍然存在數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題。多角度對電廠鍋爐防磨防爆現(xiàn)有的管理制度中存在的問題進行討論，深入挖掘三維可視化技術(shù)在電廠鍋爐防磨防爆中的應(yīng)用前景，提出如何在此基礎(chǔ)上提高電廠鍋爐防磨防爆的管理效益。

【關(guān)鍵詞】三維可視化；電廠；鍋爐；防磨防爆

我國為了提高機組的運行效率，降低發(fā)電成本，投入建設(shè)了一大批600MW、1000MW等級的發(fā)電機組，在長期的運行周期下，會因為設(shè)計、安裝等問題，讓鍋爐出現(xiàn)了很多了焊縫裂紋、氧化皮脫落等問題，并且經(jīng)常出現(xiàn)鍋爐運行時間不穩(wěn)定和泄露問題。如何建立長期的設(shè)備運行歷史數(shù)據(jù)評估成為了各個電廠重點關(guān)注的問題。通過對現(xiàn)場鍋爐現(xiàn)有的檢修管理的現(xiàn)狀進行分析后，建立管理檔案，并形成分析報告，讓電廠過濾的防磨防爆工作能夠逐步完善。

一、三維可視化在電廠鍋爐防磨防爆中的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）建立三維模型。防磨防爆設(shè)備要按照電廠鍋爐中的尺寸建立三維模型，通過三維可視化技術(shù)直觀的展現(xiàn)鍋爐內(nèi)部的構(gòu)造，在保證設(shè)備正常運行的情況下對工作人員進行培訓(xùn)，根據(jù)鍋爐受熱面的部位對其進行三維作業(yè)指導(dǎo)，將工作中可能出現(xiàn)的鍋爐危險點圈出并進行預(yù)估，并對碰磨情況進行預(yù)演，保證檢修方案的順利進行。

（二）實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動。三維可視化防磨防爆三維模型可以將所有的數(shù)據(jù)進行聯(lián)動，還可以將會廠家參數(shù)、基建信息和異常信息集成在一起，當(dāng)發(fā)生事故后，需要在最短的時間內(nèi)對相關(guān)的內(nèi)容進行查找，從而對設(shè)備的壽命進行周期管理。

（三）數(shù)據(jù)信息集成。大數(shù)據(jù)在電廠領(lǐng)域有著非常好的發(fā)展前景，利用三維可視化技術(shù)將防磨防爆的所有數(shù)據(jù)集成在一起，為電廠鍋爐的大數(shù)據(jù)研究提供數(shù)據(jù)支撐。

（四）數(shù)據(jù)采集終端。三維可視化的鍋爐與APP結(jié)合在一起形成數(shù)據(jù)采集終端，并對數(shù)據(jù)的流程進行簡化，以保證數(shù)據(jù)的真實性，還可以降低員工的工作強度，提高工作效率。

（五）工作展示。通過三維可視化技術(shù)將隱藏的工作進行展示，比如對設(shè)備檢修完畢后的總結(jié)，現(xiàn)有的工作方式都是通過文檔的形式進行展現(xiàn)，如果利用三維可視化技術(shù)建立三維模型，可以將所有的工作都在三維模型上進行展示，讓管理者可以直觀的看到工作量，從而發(fā)現(xiàn)設(shè)備維修中比較欠缺的部分。

二、三維可視化在電廠鍋爐防磨防爆中的應(yīng)用分析

（一）開發(fā)目標(biāo)。隨著計算機虛擬技術(shù)的快速發(fā)展，將三維可視化場景與數(shù)據(jù)庫結(jié)合在一起，改變數(shù)據(jù)功能的模式，并且逐漸發(fā)展為未來信息化發(fā)展的一種趨勢。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立一個綜合業(yè)務(wù)為一體的三維可視化鍋爐防磨防爆管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對鍋爐各個細微部件的立體結(jié)構(gòu)、型號等參數(shù)的直觀顯示，結(jié)合泄漏點的數(shù)據(jù)信息，對其進行分類和歸納，結(jié)合三維立體模型對數(shù)據(jù)進行定位，實現(xiàn)電廠鍋爐防磨防爆的協(xié)同能力和預(yù)測模擬能力。

（二）主要應(yīng)用內(nèi)容

1.技術(shù)路線。Web Client是一種引擎客戶插件，主要負(fù)責(zé)模型載入和腳本的執(zhí)行，輸入輸出系統(tǒng)的插件為內(nèi)置方式，在進行數(shù)據(jù)交換時，需要他通過SDK進行訪問，以完成與數(shù)據(jù)庫的交互；Web Manager是系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理門戶，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護；對業(yè)務(wù)權(quán)限系統(tǒng)進行管理。

2.技術(shù)開發(fā)。鍋爐三維數(shù)字化模型要以真實的鍋爐尺寸為建模標(biāo)準(zhǔn)，以電廠的KKS為基礎(chǔ)，構(gòu)建屬于電廠鍋爐系統(tǒng)的三維可視化模型，對各種細微部件進行可視化建模。

3.基本操作。為了便于管理者可以通過三維可視化模型對鍋爐的結(jié)構(gòu)布局進行了解，可以實現(xiàn)模型縮放、漫游、導(dǎo)航的功能。在鍋爐系統(tǒng)中輸入相關(guān)信息，并按照一定比例自動搜尋并定位到指定地點，展示模型結(jié)構(gòu)；通過旋轉(zhuǎn)功能可以多角度的查看鍋爐中的設(shè)備；并按照任意路線對鍋爐系統(tǒng)中存在的隱患進行查看；突出鍋爐系統(tǒng)中的設(shè)備和管道，并顯示設(shè)備和管道的信息；對于遮擋的部分，可以使用透視的功能對隱藏的部分進行透視，從而更加了解鍋爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對故障分散進行及時掌握。

（三）三維可視化管理。利用可視化操作界面，并按照設(shè)備的實際位置創(chuàng)建三維數(shù)字模型，與數(shù)據(jù)庫信息結(jié)合在一起，對爐內(nèi)受熱面管道、焊縫進行處理。將3Dmax模型導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實軟件中，利用編碼技術(shù)連接模型與數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)三維可視化平臺。在三維視角中，可以對鍋爐的任意部分進行觀察，對部件進行縮放和漫游；在數(shù)據(jù)層獲取設(shè)備編碼，通過三維模型點擊設(shè)備相關(guān)信息，實現(xiàn)對設(shè)備的精細化查詢。

（四）超溫計算與分析。鍋爐受熱面爆管會讓機組非計劃停機，出現(xiàn)爆管的原因一般為在較高的溫度下持續(xù)運行，從而發(fā)生爆管。準(zhǔn)確掌握受熱面溫度的分布情況，對于鍋爐的安全運行非常重要。鍋爐的溫度分布可以通過熱力計算的方式得到，壁溫計算中，所使用到的管圈進口蒸汽溫度熱力計算方法為：

K1，Kh表示寬度和高度的吸熱偏差；Di表示蒸汽流量；E0表示面積折算系數(shù)；dli表示管徑和長度；qf和pi為輻射熱負(fù)荷和偏差系數(shù)；

表示煙氣輻射和對流熱負(fù)荷。

在進行壁溫計算時，需要對運行的情況進行分析與考核，在分布式控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)不同的材質(zhì)進行溫度設(shè)置，并針對設(shè)備的評估特征，對溫度的持續(xù)時間進行統(tǒng)計，將超溫異?，F(xiàn)場分為較異常、異常、嚴(yán)重異常、故障，并按照超溫的幅度和時長列出相關(guān)的參數(shù)，如表1所示。

系統(tǒng)會對超溫的信息進行實時采集和捕捉，并對超溫的信息進行考核，從而實現(xiàn)對超溫信息的精細化管理，針對現(xiàn)有的信息對運行人員實施調(diào)整策略，以降低溫度。

三、結(jié)束語

使用三維可視化技術(shù)，實現(xiàn)鍋爐三維結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的完美結(jié)合，并以三維可視化技術(shù)為載體，實現(xiàn)鍋爐的數(shù)字化管理，在對鍋爐進行數(shù)字化管理的同時，通過往期的歷史數(shù)據(jù)對鍋爐的受熱面進行評估，從而完善電廠過濾防磨防爆管理，提高防爆率，提高鍋爐運行的可靠性。

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