三維可視化在電廠鍋爐防磨防爆中的有效應用

唐燁鎵

【摘 要】電廠關于鍋爐防磨防爆的使用流程都較為規范，但是在執行的過程中，監督管理力度不足，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，但是在進行基礎檢查時，仍然存在數據不準確的問題。多角度對電廠鍋爐防磨防爆現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在電廠鍋爐防磨防爆中的應用前景，提出如何在此基礎上提高電廠鍋爐防磨防爆的管理效益。

【關鍵詞】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，降低發電成本，投入建設了一大批600MW、1000MW等級的發電機組，在長期的運行周期下，會因為設計、安裝等問題，讓鍋爐出現了很多了焊縫裂紋、氧化皮脫落等問題，并且經常出現鍋爐運行時間不穩定和泄露問題。如何建立長期的設備運行歷史數據評估成為了各個電廠重點關注的問題。通過對現場鍋爐現有的檢修管理的現狀進行分析后，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用優勢

（一）建立三維模型。防磨防爆設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直觀的展現鍋爐內部的構造，在保證設備正常運行的情況下對工作人員進行培訓，根據鍋爐受熱面的部位對其進行三維作業指導，將工作中可能出現的鍋爐危險點圈出并進行預估，并對碰磨情況進行預演，保證檢修方案的順利進行。

（二）實現數據聯動。三維可視化防磨防爆三維模型可以將所有的數據進行聯動，還可以將會廠家參數、基建信息和異常信息集成在一起，當發生事故后，需要在最短的時間內對相關的內容進行查找，從而對設備的壽命進行周期管理。

（三）數據信息集成。大數據在電廠領域有著非常好的發展前景，利用三維可視化技術將防磨防爆的所有數據集成在一起，為電廠鍋爐的大數據研究提供數據支撐。

（四）數據采集終端。三維可視化的鍋爐與APP結合在一起形成數據采集終端，并對數據的流程進行簡化，以保證數據的真實性，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將隱藏的工作進行展示，比如對設備檢修完畢后的總結，現有的工作方式都是通過文檔的形式進行展現，如果利用三維可視化技術建立三維模型，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，從而發現設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用分析

（一）開發目標。隨著計算機虛擬技術的快速發展，將三維可視化場景與數據庫結合在一起，改變數據功能的模式，并且逐漸發展為未來信息化發展的一種趨勢。利用虛擬現實技術與數據庫技術，建立一個綜合業務為一體的三維可視化鍋爐防磨防爆管理系統，實現對鍋爐各個細微部件的立體結構、型號等參數的直觀顯示，結合泄漏點的數據信息，對其進行分類和歸納，結合三維立體模型對數據進行定位，實現電廠鍋爐防磨防爆的協同能力和預測模擬能力。

（二）主要應用內容

1.技術路線。Web Client是一種引擎客戶插件，主要負責模型載入和腳本的執行，輸入輸出系統的插件為內置方式，在進行數據交換時，需要他通過SDK進行訪問，以完成與數據庫的交互；Web Manager是系統的業務管理門戶，主要負責系統數據維護；對業務權限系統進行管理。

2.技術開發。鍋爐三維數字化模型要以真實的鍋爐尺寸為建模標準，以電廠的KKS為基礎，構建屬于電廠鍋爐系統的三維可視化模型，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構布局進行了解，可以實現模型縮放、漫游、導航的功能。在鍋爐系統中輸入相關信息，并按照一定比例自動搜尋并定位到指定地點，展示模型結構；通過旋轉功能可以多角度的查看鍋爐中的設備；并按照任意路線對鍋爐系統中存在的隱患進行查看；突出鍋爐系統中的設備和管道，并顯示設備和管道的信息；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部結構，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，并按照設備的實際位置創建三維數字模型，與數據庫信息結合在一起，對爐內受熱面管道、焊縫進行處理。將3Dmax模型導入到虛擬現實軟件中，利用編碼技術連接模型與數據庫，實現三維可視化平臺。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；在數據層獲取設備編碼，通過三維模型點擊設備相關信息，實現對設備的精細化查詢。

（四）超溫計算與分析。鍋爐受熱面爆管會讓機組非計劃停機，出現爆管的原因一般為在較高的溫度下持續運行，從而發生爆管。準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；dli表示管徑和長度；qf和pi為輻射熱負荷和偏差系數；

表示煙氣輻射和對流熱負荷。

在進行壁溫計算時，需要對運行的情況進行分析與考核，在分布式控制系統中，需要根據不同的材質進行溫度設置，并針對設備的評估特征，對溫度的持續時間進行統計，將超溫異常現場分為較異常、異常、嚴重異常、故障，并按照超溫的幅度和時長列出相關的參數，如表1所示。

系統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，從而實現對超溫信息的精細化管理，針對現有的信息對運行人員實施調整策略，以降低溫度。

三、結束語

使用三維可視化技術，實現鍋爐三維結構和數據的完美結合，并以三維可視化技術為載體，實現鍋爐的數字化管理，在對鍋爐進行數字化管理的同時，通過往期的歷史數據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。

【參考文獻】

[1] 趙曉鵬， 趙飛， 倪永中. 鍋爐受熱面風險評估與信息化管理的研究[J]. 華電技術， 2018， 40（5）.

[2] 蔣金忠， 常毅君， 郭志清，等. 三維數字化技術在超超臨界百萬等級鍋爐防磨防爆中的技術開發和應用[J]. 儀器儀表用戶， 2017， 24（5）：63-68.

[3] 王科. 鍋爐受熱面防磨防爆檢查與相關問題處理[J]. 內燃機與配件， 2016（12）：46-47.

[4] 路軍. 淺談潮州發電廠#3爐低溫再熱器防磨防爆檢查及治理[J]. 機電信息， 2013（18）：62-63.