原標題
特高壓工程建設有了“智慧大腦”——特高壓智慧安裝助力工程高質量建設
作者
宋洪磊
長泰變電站通過特高壓智慧安裝示范應用
10月15日,在1000千伏長泰變電站工程現場,施工人員利用全封閉濾油系統完成濾油工作,通過智慧安裝管控平臺實現濾油狀態實時監控。
從2018年開始,國家電網有限公司特高壓事業部組織國家電網有限公司特高壓建設分公司及相關單位集中攻關,開展特高壓智慧安裝研究,研發建設智慧安裝管控平臺,從初步探索到深化研究,從工程試點到示范應用,取得了一系列成果。國網特高壓公司制訂油浸設備27項、開關設備11項質量管控指標,完成11種施工智能裝備的研制與迭代升級,并通過1000千伏南昌變電站的試點應用和長泰變電站的示范應用,在管理和技術上取得良好效果。
特高壓智慧安裝以全面提升安裝質效為目標,以安裝機具智能化為基礎,在線監測工藝指標,自動控制工藝流程,貫通設備制造、安裝、驗收全過程質量數據,引領現場建設模式變革,是貫徹基建“六精四化”的有效手段,是基建數字化轉型的生動實踐。智慧安裝在特高壓變電站示范應用后,特高壓工程建設實現了過程可監控、質效可提升、數據可共享、結果可追溯。
數字賦能,“智慧大腦”服務主設備安裝
主設備安裝是特高壓工程建設的關鍵環節,現場安裝質量要求高、管控難度大,是現場建設管理的重點和難點。
國網特高壓公司變電部黨支部書記倪向萍介紹:“傳統安裝作業模式下,施工裝備智能化程度低,質量管控工作依據規范憑經驗進行,安裝過程的原始數據靠手工記錄,容易造成數據不完整。智慧安裝以智能化施工裝備為基礎,全過程自動記錄安裝質量數據,實現安裝質量可追溯、全周期數據可貫通。”
特高壓智慧安裝由智慧安裝管控平臺及其配套的六大功能模塊組成,主要聚焦線圈類和開關類設備。智慧安裝管控平臺是智慧安裝的“神經中樞”,具有四大功能:一是數據管理功能,通過與智能化機具的集成,實現數據的集中、存儲和移交;二是分析預警功能,建立對真空度等27項指標的監控告警機制,智能判別轉序條件;三是集成管控功能,形象化匯總安裝進度,智能化生成過程報表;四是服務保障功能,通過“現場+遠程”立體分發現場管控信息,強化各級管理協同。六大功能模塊包括線圈類設備的全封閉濾油自動監控、安裝工藝指標自動監控、套管吊裝狀態自動監測、開關類設備的氣務處理全流程自動監控、螺栓緊固力矩自動監控和安裝環境自動監控。
參與平臺研發的國網特高壓公司華北工程建設部副主任馬衛華介紹:“智慧安裝管控平臺的開發,實現了安裝作業全過程集中管控。平臺與智能化施工裝備集成,具備油罐及機具狀態、絕緣油指標、螺栓緊固等11種監控預警功能,以及安裝進度自動采集功能,實現數據的集中存儲和智能分析?!?/p>
裝備升級,安全質效顯著提升
10月28日9時,長泰變電站施工人員陸續進入工程現場,業主項目部常務副經理李揚森來到現場,仔細查看正在濾油的設備。他說:“變壓器和高抗的濾油環節是保證設備順利安裝和安全運行的關鍵,同時也是工作量最大、最煩瑣的環節?!?/p>
變壓器和高抗安裝是電氣安裝的重要環節,也是日常巡檢的重點。設備廠家通過改造油罐和自動閥門,搭建了全封閉濾油系統,可以在線監測絕緣油的顆粒度、含水量等關鍵工藝指標,并根據絕緣油在線監測的指標開展自動卸油和自動濾油,無須人工手動切換閥門,實現了施工的機械化和智能化,既保證了工藝要求,又確保了絕緣油的高品質,同時使濾油時間減少18%、人力投入減少55%。
變壓器的熱油循環也是設備安裝的重要一環。在熱油循環過程中,作業人員要實時監測油中的含氣量、含水量、顆粒度,并在達到設定油溫后計算循環時間及總油量。傳統的做法是靠濾油機的出口油溫來反饋變壓器的出口油溫,當變壓器出口油溫達到55攝氏度時,需要對整個變壓器持續不間斷熱油循環96小時。這96小時的熱油循環時間統計依靠人工計時,易產生計時偏差,且長時間的連續作業無法做到有效監控,難以及時發現質量隱患。
“我們在變壓器出口加裝了溫度傳感器,能夠實時監測變壓器的出口油溫,并識別設備內部可能出現的異物,精準管控本體熱油循環油溫,實現96小時恒溫、恒流、恒壓熱油循環,保證了絕緣油的質量和持續時間,提高了油化試驗一次通過率。”國網特高壓公司西南工程建設部副主任侯鐳說。
長泰變電站氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)設備共有933個法蘭面、28024顆螺栓。以往施工人員通過力矩扳手發出的聲音來判斷緊固力矩是否到位,但因操作習慣的差異會出現螺栓力矩值緊固不夠或者超標,甚至出現螺栓漏緊的情況。施工人員通過應用智能扭矩扳手,能夠實現力矩值的精準管控,每個法蘭面的螺栓緊固力矩均控制在200~220牛·米之間,滿足了產品技術文件要求。目前,施工人員已完成長泰變電站346個GIS單元的對接安裝、合計19000余顆螺栓的緊固。
智慧安裝管控平臺信息通過4G網絡傳輸,管理人員在管控大廳就可以隨時看到現場人員、機械、設備、建筑物等信息;在現場通過掃描設備的二維碼,可以看到設備構造,快速、全面掌握設備信息。目前,智慧安裝管控平臺已實現現場一人一卡、一點一機、分級監控,可實時監控“人、機、料、法、環”各要素狀態。
技術創新,工藝品質全面提高
9月上旬,受臺風“杜蘇芮”影響,福建降雨不斷,空氣濕度極大。當時,長泰變電站正處于套管安裝和GIS設備安裝高峰期。GIS設備安裝是特高壓變電站建設過程中的關鍵工序,需要在無風沙、無雨雪、空氣相對濕度小于80%的條件下進行。國網特高壓公司發揮專業管理優勢,組織研制了GIS設備及主母線安裝用移動廠房,并在GIS分支母線安裝中設置移動防塵室,將安裝環境潔凈度由百萬級提升至三十萬級,超過了廠內安裝環境控制要求。
通過應用工廠化的移動廠房,長泰變電站開關設備現場安裝質量全面提升。管理人員可實時監測安裝現場的溫度、濕度、潔凈度,能夠及時對不達標數據進行預警,杜絕了安裝環境不合格可能導致的質量隱患。施工人員利用手執終端、執法記錄儀、錄像手電等可視化智能終端,開展關鍵工序視頻記錄,實時采集數據,智能分析預警,實現安裝現場關鍵作業點和關鍵工藝的可視化管控,以及特高壓現場“人、機、料、法、環”的精益化管理。
為了精準管控開關設備氣室真空作業、六氟化硫氣體處理作業,國網特高壓公司組織長泰變電站業主項目部研發了智能一體化氣務專用機。該設備在抽真空、真空檢漏、充氣、氣體檢測四大工序中,可實時監測氣室真空度、氣體壓力等工藝指標,采集各工序關鍵過程數據并在后臺傳輸,實現氣務處理的全流程云端監測,提升了現場氣務處理的質量和效益。智能一體化氣務專用機實現了六氟化硫氣瓶翻轉充氣、真空泵體直連、液態罐裝等15項創新,使極限真空度、充氣速率、罐裝速率等6項工藝指標得到大幅提升。