檢修停送電與配電室無人值守系統(tǒng)的設(shè)計

劉克顏

(平頂山中選自控系統(tǒng)有限公司，河南 平頂山 467000)

選煤廠是設(shè)備密集型企業(yè)。隨著自動化、智能化建設(shè)的深入，設(shè)備的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)負(fù)荷都在不斷提升。與此同時，設(shè)備的檢修管理成為企業(yè)日常管理的重點(diǎn)。而當(dāng)前檢修活動中最影響工作效率的是設(shè)備的停送電操作以及工具材料的準(zhǔn)備工作。

出于安全的需要，設(shè)備的停送電操作在任何企業(yè)里都需要執(zhí)行一套過程繁瑣的管理制度。目前普遍的停送電制度是：檢修人員首先向調(diào)度人員申請停送電，并辦理登記手續(xù)；然后由調(diào)度人員向?qū)I(yè)電工下達(dá)停送電指令；在操作電工執(zhí)行完停送電操作并做好相關(guān)保護(hù)措施后，檢修人員方可進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。整個過程由于需要多方人員到場簽字確認(rèn)并手動操作，工作效率十分低下。

另外，檢修人員在檢修作業(yè)前還需要對工作任務(wù)進(jìn)行確認(rèn)，并準(zhǔn)備工具材料。這也是影響工作效率的重要因素。特別是在實(shí)際生產(chǎn)中，待檢修設(shè)備的本體往往距離配電控制系統(tǒng)、調(diào)度中心以及工具材料庫房都比較遠(yuǎn)，如果工具材料準(zhǔn)備不當(dāng)，也將極大地影響工作效率并延誤生產(chǎn)。

針對以上現(xiàn)象，平頂山中選自控系統(tǒng)有限公司在近兩年實(shí)施的選煤廠智能化改造工程中進(jìn)行了深入探索，提出了一套完整的設(shè)計方案(以下簡稱“方案”)，取得了良好的工程應(yīng)用效果。

1 配電系統(tǒng)的完善

目前大部分選煤廠中低壓配電系統(tǒng)的信息化程度較低[1-2]。特別是低壓配電系統(tǒng)，多采用人工手動操作，電氣保護(hù)元件還存在著大量使用熱繼電器或不具備通信功能的綜合保護(hù)器的現(xiàn)象。因此，普遍需要從以下幾方面對現(xiàn)有中低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行基礎(chǔ)功能的完善。

(1)配置遠(yuǎn)程操作裝置，使得配電室無人值守成為可能。主要的改造工作是為每一個低壓配電回路增加電動操作機(jī)構(gòu)，并新增一套PLC控制裝置。目前國內(nèi)市場上的塑殼斷路器電動操機(jī)構(gòu)日趨成熟[3]，在尺寸、結(jié)構(gòu)、功能、可靠性以及環(huán)保等方面都能夠滿足各種改造的需求。

(2)完善數(shù)據(jù)采集。配電系統(tǒng)不僅是給生產(chǎn)設(shè)備提供動力的單元，它的相關(guān)電氣參數(shù)更能為設(shè)備故障診斷提供依據(jù)[4]。主要的改造工作是從系統(tǒng)計量到回路保護(hù)，全面配置智能通信儀表，并將相關(guān)數(shù)據(jù)與上述控制裝置一道引入配電監(jiān)控系統(tǒng)。

(3)在無人值守的目標(biāo)之下，為保障安全，還需要在配電室配置一些安全監(jiān)測裝置，主要是視頻監(jiān)控和動力環(huán)境監(jiān)測裝置。為配合遠(yuǎn)程操作，在實(shí)施的改造項(xiàng)目中均配置了配電巡檢機(jī)器人。配電巡檢機(jī)器人是一套軌道攝像機(jī)系統(tǒng)。在進(jìn)行遠(yuǎn)程停送電操作時，可通過定位功能實(shí)時觀測到操作的狀態(tài)和結(jié)果。其還可以根據(jù)需要搭載溫度、氣體等檢測單元，在無停送電操作時，自動執(zhí)行巡檢任務(wù)。

2 系統(tǒng)的集成與功能設(shè)計

系統(tǒng)集成方案是建立在平臺建設(shè)的基礎(chǔ)上，通過多系統(tǒng)融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)功能的充分挖潛。系統(tǒng)集成示意如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)集成示意

系統(tǒng)首先需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問平臺，匯集生產(chǎn)控制、配電監(jiān)控以及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等多系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)生產(chǎn)控制綜合平臺、MES系統(tǒng)以及移動管理平臺。

生產(chǎn)控制平臺涵蓋了生產(chǎn)控制、配電監(jiān)控、視頻監(jiān)控以及其他生產(chǎn)輔助與保障系統(tǒng)，是選煤廠生產(chǎn)集中控制的綜合平臺。在實(shí)施的工程中，生產(chǎn)集控畫面融合了視頻監(jiān)控信息，集控人員在操作時可實(shí)時調(diào)用視頻圖像。在設(shè)備啟停車及故障時，也會聯(lián)動視頻大屏系統(tǒng)。

MES系統(tǒng)是選煤廠綜合管理信息系統(tǒng)，它全面采集企業(yè)生產(chǎn)、管理等多方面信息，包含十多個管理模塊。其中的設(shè)備管理模塊，具備全生命周期管理功能[5]。

移動管理平臺是MES系統(tǒng)在移動端的延伸。它通過規(guī)范化企業(yè)管理流程，采用流程驅(qū)動的工作機(jī)制，可使得全員管理成為現(xiàn)實(shí)。本方案的檢修停送電管理流程就是其諸多工作流程之一。

3 業(yè)務(wù)邏輯流程設(shè)計

業(yè)務(wù)邏輯流程如圖2所示。檢修停送電的業(yè)務(wù)邏輯流程包含檢修任務(wù)觸發(fā)、停電申請、材料領(lǐng)用、檢修以及送電申請等流程。

圖2 業(yè)務(wù)邏輯流程示意

3.1 檢修任務(wù)觸發(fā)流程

首先，在MES系統(tǒng)中配置有設(shè)備智能診斷功能模塊。該功能模塊能根據(jù)生產(chǎn)控制平臺的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行記錄、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)以及設(shè)備點(diǎn)檢系統(tǒng)的相關(guān)信息，自動生成設(shè)備故障檢修與診斷檢修任務(wù)；其次，移動管理平臺通過獲取MES系統(tǒng)中的檢修任務(wù)列表，并結(jié)合人員管理模塊中的角色權(quán)限與班組管理信息，自動向當(dāng)班檢修人員推送檢修任務(wù)。

3.2 停電申請流程

檢修人員通過手機(jī)終端，確認(rèn)系統(tǒng)推送的檢修任務(wù)，并提出相關(guān)停電申請。停電申請按“設(shè)備—任務(wù)”組合提交，同一設(shè)備的多項(xiàng)檢修任務(wù)需要多次提交申請。提交申請后，生產(chǎn)控制系統(tǒng)自動通過語音提醒調(diào)度人員。調(diào)度人員通過MES系統(tǒng)或手機(jī)終端實(shí)時審批，如設(shè)備在運(yùn)行中，系統(tǒng)會自動鎖定調(diào)度人員審批界面。調(diào)度人員審批之后，生產(chǎn)控制系統(tǒng)自動通過語音提醒集控操作人員。集控操作人員通過生產(chǎn)控制平臺遠(yuǎn)程停電。遠(yuǎn)程停電過程中，系統(tǒng)自動調(diào)用配電巡檢機(jī)器人確認(rèn)配電回路真實(shí)狀態(tài)(如圖3)。停電完畢，配電控制系統(tǒng)自動“電子掛牌”，顯示該配電回路“檢修任務(wù)1”。 “電子掛牌”信息會通過控制程序閉鎖設(shè)備送電，以確保安全。

當(dāng)同一設(shè)備回路有多項(xiàng)檢修任務(wù)時，每確認(rèn)一次停電，“電子掛牌”的標(biāo)號依次增加，如“檢修任務(wù)2”至“檢修任務(wù)n”?！半娮訏炫啤睍ㄟ^MES系統(tǒng)和手機(jī)終端回饋給停電申請人和審批人。

圖3 遠(yuǎn)程停送電操作界面

3.3 材料領(lǐng)用流程

檢修人員通過手機(jī)終端發(fā)送停電申請，并獲得審批后，移動管理平臺自動根據(jù)檢修任務(wù)，為檢修人員推薦檢修領(lǐng)用材料列表。檢修人員合理選擇確認(rèn)后，材料列表自動發(fā)送給庫房管理人員。管理人員可通過MES系統(tǒng)或手機(jī)終端獲取信息，及時準(zhǔn)備材料，并辦理相關(guān)領(lǐng)用手續(xù)。MES系統(tǒng)中的材料管理，會根據(jù)材料領(lǐng)用情況，及時預(yù)警低庫存材料。

3.4 檢修流程

檢修人員領(lǐng)用材料后，開始組織檢修工作。如當(dāng)班不能及時完成檢修任務(wù)，可在下班前通過手機(jī)終端辦理遷移負(fù)責(zé)人申請。遷移申請中需明確指定下一班檢修人員中的某一位為負(fù)責(zé)人。調(diào)度人員通過MES系統(tǒng)或手機(jī)終端實(shí)時審批。審批完成后，后續(xù)的送電申請由遷移后的負(fù)責(zé)人提交。如沒有辦理負(fù)責(zé)人遷移，送電申請只能由停電申請人員提交，以確保責(zé)任明確和過程安全。

3.5 送電申請流程

檢修人員在檢修任務(wù)完結(jié)時，通過手機(jī)終端提出申請。其流程與送電申請流程相似，只是集控人員在遠(yuǎn)程操作時，必須逐一摘除設(shè)備上的電子掛牌信息，控制系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)合閘。

4 方案的優(yōu)點(diǎn)與工程應(yīng)用效果

4.1 方案優(yōu)點(diǎn)

(1)無人值守。系統(tǒng)能夠在保障安全的前提下，真正做到配電室無人值守，可有效減少崗位工的配置。

(2)多重安全保障。首先，巡檢機(jī)器人配合遠(yuǎn)程操作，確保操作結(jié)果安全；其次，“電子掛牌”信息參與回路控制，確?？刂瓢踩?；再次，嚴(yán)密的審批流程與電子簽名，確保流程安全。

(3)權(quán)責(zé)清晰。系統(tǒng)具備多方在線操作、即時反饋狀態(tài)以及實(shí)時電子簽名等功能，并通過嚴(yán)密的流程設(shè)計確保權(quán)責(zé)清晰。

(4)系統(tǒng)智能。系統(tǒng)能自動為當(dāng)班檢修人員實(shí)時推送檢修工作任務(wù)，并自動生成檢修需用的材料列表；能實(shí)現(xiàn)材料領(lǐng)用無紙化記錄，并自動聯(lián)動低庫存預(yù)警。

4.2 應(yīng)用效果

方案已在淮北礦業(yè)臨渙、渦北，棗莊礦業(yè)三河口、付村以及陜煤紅柳林、韓家灣等選煤廠得到工程應(yīng)用，并全部實(shí)現(xiàn)配電室無人值守。平均每個選煤廠可有效減少崗位人員8人。

另據(jù)付村選煤廠的統(tǒng)計，無紙化審批功能全年可節(jié)約用紙5 萬余張，設(shè)備故障處理臺時由原來的每月600 min 降低至100 min。

5 結(jié) 語

當(dāng)前選煤廠智能化建設(shè)日益成為行業(yè)焦點(diǎn)。如何有效規(guī)劃智能化建設(shè)內(nèi)容是每一個建設(shè)者需要深刻思考的課題。本文介紹的檢修停送電與配電室無人值守方案，通過配電系統(tǒng)與生產(chǎn)控制系統(tǒng)以及管理系統(tǒng)的深度融合，充分挖潛基礎(chǔ)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)功能，能極大地提高企業(yè)工作效率，并帶來管理上的深刻改變。對發(fā)展選煤廠其他系統(tǒng)的智能化有著十分重要的借鑒意義。