數字模型技術在火電機組智能化金屬監督中的應用思考

關鍵詞：數字模型；火電廠；火電機組；金屬監督；智能

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.04.048

中圖分類號：TM621；TP3 文獻標志碼：A 文章編碼：1672-7274（2025）04-0141-03

Abstract： This paper focuses on the application of digital model technology in the intelligent metal supervision of thermal power units.Faced with the challenges of high parameters，new materials andflexibleoperation requirements brought by the development of thermal power， traditional metal supervision methods are inadequate. Inteligent supervision through the construction ofa unified multivariate database and three-dimensional visualization model， integrationof the whole lifecycledata，theuseofbigdataand intellgent technology，toachieve integrated display of component health status，accurate analysis and intelligent management.The technology significantly improves information accuracypromotesaccuratecorrelationandfullifecycle control，promotes the transformationofthermal power metal supervision to intelligent and digital，and effectively responds to new challenges in the industry.

Keywords： digital model; thermal power plant; thermal power unit; metal supervision; brain power

0 引言

自20世紀80年代末以來，中國電力工業迅猛發展，火電作為核心力量，裝機容量達11億千瓦，占全國裝機容量 62.2% 。火電行業在支撐經濟發展的同時，需探索出安全文明、優質高效、綠色低碳、智能共享的發展路徑。隨著機組規模擴大、參數提升，對于金屬監督提出更高的要求，以往的方法難以滿足實際需求，迫切需要智能化轉型。數字模型技術的應運而生，為火電機組金屬監督的轉型升級提供強有力的技術支持。

理論概述

1.1金屬監督

金屬監督是火力發電廠發電設備金屬結構安全運行的核心技術與管理保障，是電力生產與建設中技術監督的重要組成部分。依據相關技術標準與規程，金屬監督的工作范疇廣泛涵蓋從檢測診斷到預防性維護的多個層面。對于火電機組金屬監督而言，其范圍內的金屬部件種類繁多，數量龐大，服役時間跨度長，僅憑人力難以做到精細化、準確化和全生命周期的管理。例如， 1000MW 機組的爐側和主管道中，管道及管接頭有9萬多段，焊口有10萬余道，集箱有800多段，管座有800多個，而 600MW 機組的鍋爐本體部分，管段和焊口的總數也是10萬左右的數量。總之一個機組，金屬監督對象元件的總數都在10多萬個以上，因此，沒有有效的技術手段，僅靠人力記錄和管理每個元件的情況和信息對應，是無法做到、做好的[1]。

1.2數字模型

數字模型，即三維數字模型，是借助先進的計算機三維建模軟件，依據詳盡的工程設計、施工或制造圖紙，精確構建出的工程構筑物或設備的三維數字復制品。其特色是，不僅在空間形態上嚴格遵循設計與建造精度，確保與真實實體高度一致，而且在屬性內容上通過先進的信息附加技術，實現模型形體與各類數據的無縫融合，形成一個全面、統一且高度集成的數字產品，廣泛應用于設計審查、施工模擬、運維管理等多個實際操作環節，極大地提升工作效率與決策精準度[2]。

2 數字模型技術在火電機組金屬監督中的應用意義

2.1強化信息精度與廣度

通過三維建模技術在計算機內為設備各部分及細節建立一一對應的三維數字模型，小到每個管道、彎頭、焊口，大到集箱、管屏，對每個部件按照實際尺寸和相互空間位置構建，并能將這些模型進行逐級組合，最后構成整個數字電廠機組。數字模型不僅能夠自由靈活地進行立體觀察、編輯，同時也是準確掛接和標識信息進而進行分析、查詢、表示的平臺和手段，通過定位（空間位置）、定體（設備零部件的幾何形態）、定點（檢驗檢查、分析計算、泄露故障等的具體點位）的精細化手段，四位一體（設備現場實際狀況、設備技術記錄、設備數據庫信息記錄、設備三維數字模型）的整合管理模式，實現設備檢驗、檢查、割管、換管、改造等操作的一對一、點對點地對應記錄和描述。

過去因為對設備及其狀態的描述、記錄和標識缺少系統化準確定位和關聯的技術手段，造成設備臺賬、設備圖紙、設備元件、設備的相關資料（制造、安裝、檢驗、檢查、維護）等信息處于分散、離析狀態，造成眾多信息孤島，不能為設備檢修計劃、實施、檢查、處理提供有效的細致、到位的支持。通過利用設備數字模型作為整合手段，使金屬監督信息的使用能夠具備多樣化、層次化、精確化的能力[3]。

2.2精準關聯，高效分析

對于檢修、檢驗的信息能做到更為準確的一一對應，實現數字模型中的設備元件對象與數據庫中的檢修、檢驗信息的雙向關聯，這樣在進行查詢、分析、統計時，才能獲得形式多樣、足夠準確的結果。通過三維數字模型的應用，使金屬監督具備精細化管理的基礎，通過圖數雙向關聯和互動操作，建立可視化平臺。通過構建涵蓋機組所涉及設備的三維數字模型庫，能夠更加直觀清晰地解每個設備的組成部分、位置關系以及運行機理。通過與實時監測系統、運行統計信息進行數據交互，運用可視化操作及呈現手段，能夠將傳統枯燥的數據表格轉換為形象逼真、具備立體仿真效果的可視化界面。在此基礎上，工作人員能夠更為便捷、精準地對各類設備及其相關信息進行查找、定位、瀏覽與深度分析。借助網絡連接架構，設備信息的可視化展示與技術支持得以突破地域局限，實現無論處于何種地理位置，只要具備網絡接入條件，相關人員即可隨時按需獲取設備信息，進而構建起更為科學、高效且人性化的工作模式。

2.3全生命周期管理

只有通過對設備元件信息的獨立描述、記錄和管理，才能做到對設備元件的生命周期全過程管理。實際設備與數字模型的嚴格對應，實現檢驗點、缺陷點的位置標識，檢驗、檢查、處理、驗收等信息的連續、準確記錄、標識和關聯，“點對點”的信息閉環，激活原本簡單單一的檢驗、檢查數據和信息的立體應用和滾動串接。在此基礎上，采用設備生命周期的管理、計算方法，依托可視化的圖數結合、雙向關聯技術，實現設備部件全過程全壽命精細化閉環管理，為金屬監督工作提供堅實的信息基礎和輔助手段[4]。

3 數字模型技術在火電機組金屬監督中的應用實踐

3.1三維數字化建模：構建精準的數字孿生世界

三維數字化建模是數字模型技術在火電機組金屬監督的基礎。通過高精度三維掃描技術和計算機輔助設計軟件，可以將火電機組內的關鍵金屬部件和設備進行高精度的三維重建，構建出與實體設備高度一致的數字模型（如圖1所示），進而實現從宏觀到微觀的全面覆蓋，確保模型的準確性和精細度。

在建模過程中，需要對火電機組進行詳細的現場勘查和測量，獲取設備的精確幾何尺寸和表面形態數據。以此為基礎，利用三維掃描設備對關鍵部件進行掃描，獲取點云數據。值得注意的是，這些數據需要經過處理、去噪、配準等步驟后，再被導入計算機輔助設計軟件中進行三維建模。在建模過程中，需要特別注意對設備細節的還原，如管段、焊能化分析方面，首先需要對數字模型中的海量數據進行清洗、整理和預處理，再利用大數據分析技術對數據進行關聯分析、聚類分析、趨勢預測等處理。通過這些分析手段，可以揭示出設備運行狀態與金屬監督指標之間的內在聯系和規律；同時，還可以預測設備的使用壽命、評估潛在風險等。

對決策支持來講，智能化分析的結果可以為監督人員提供有力的數據支持，監督人員可以制定更加合理、科學的維護計劃和檢修策略；同時，還可以根據設備的實際運行情況和潛在風險進行動態調整和優化。智能化決策關縫、彎頭、大小頭、三通等，這些細微之處往往是金屬監督的重點和難點[5]。

3.2信息集成與管理：打造全面的金屬監督信息平臺

通過數字模型技術，可以整合與金屬監督相關的各類臺賬信息，包括設備臺賬、計劃臺賬、檢修臺賬、檢驗試驗臺賬、缺陷臺賬等相關。信息被精確、完整地記錄在數字模型中，形成一個全面的金屬監督信息平臺。基于這個平臺，監督人員可以方便地查詢和管理各類臺賬信息，例如，通過點擊數字模型中的相應部件，即可自動關聯并展示其相關的臺賬信息，不僅提高信息的查詢效率，還確保信息的準確性和完整性。同時，數字模型還支持對臺賬信息的動態更新和實時同步，確保信息的時效性和一致性。

在信息集成與管理的基礎上，還可以實現對金屬部件的全面監控。通過數字模型中的傳感器數據和實時監測信息，可以及時發現設備的異常狀態和潛在問題。一旦發現問題，系統可以自動觸發預警機制，提醒監督人員采取相應措施進行處理。在實時監控和預警功能的支持下，金屬監督顯著提高了效率和準確性，為火電機組的安全運行提供有力保障。

3.3智能化分析與決策支持：引領金屬監督的未來趨勢

隨著大數據和人工智能技術的不斷發展，數字模型技術在火電機組金屬監督中的應用也逐步向智能化方向邁進。通過利用大數據分析和人工智能技術，可以對數字模型中的數據進行深度挖掘和分析，為金屬監督提供更加精準、科學的決策支持。在智鍵可以提高金屬監督的效率和準確性，進而降低故障率、延長設備的使用壽命，最終提高火電機組的運行安全性和經濟性[7]。

結束語

綜上所述，數字模型技術深度應用于火電機組金屬監督，極大提升信息管理的精細與智能化，實現監測、評估與預測維護的高精度。在實踐過程中，通過優化運維策略，延長設備壽命，降低故障風險。該技術還實現設備全生命周期的精細化管理，為火電企業戰略規劃與決策提供堅實數據基礎。未來，隨著大數據、云計算、智能等技術的融合，數字模型將推動金屬監督體系全面革新，構建智能、高效、安全的火電運維模式。同時，將有力支持火電行業綠色轉型，助力實現碳中和目標，為構建清潔低碳能源體系貢獻力量。

參考文獻

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