艾默生数字生态系统及智能电厂解决方案

数字生态系统及智能电厂解决方案助力企业实现卓越运营通往标杆企业之路刘晓兵应用解决方案部门市场拓展经理全球发电量及装机容量变化趋势2017-2020GenerationTrend2016年发电量趋势变化北美3.3西欧2.7东欧1.6俄罗斯1.8波兰1.0中国1.1印度0.2东南亚0.4拉美0.6中东1.2非洲0.1MWInstalledper1,000People每千人装机量（MW)Source:EIA.gov北美欧洲中国其他亚洲地区拉美中东和非洲为未来奠定基础发电企业安全性、可靠性、效率、灵活性、盈利能力等电力市场电力市场监管,可再生能源,微型电网等等技术网络、物联网、云计算、网络安全、无线、处理器、操作系统、通信协议等驱动力艾默生解决方案IoT物联网/云技术工厂级至企业级系统集成虚拟技术虚拟化硬件人工智能技术自学习市场竞争日益激烈嵌入式分析工具和决策支持可再生能源（光伏、水电、风力发电）微电网可扩展性环保法规日益严苛可再生能源对电网平衡带来挑战过程优化资金有限灵活、统一架构高利用率需求实时预测性诊断和分析劳动力更新迭代-专家技术难以保留优化解决方案、嵌入式仿真缩减运维费用-减少人力成本降低复杂性，设计简单易用Plantweb数字生态系统是业界最完善、集成度最高的工业物联网解决方案数据应用安全服务ConnectedServices远程支持PlantwebInsight信息平台SecureFirstMile接入端安全传输PervasiveSensing普适测量气体监测雷达液位电气监测X-Well疏水器振动阀位监测储罐安全阀门监测智能应用泵诊断优化换热器疏水器阀门健康性能能源健康指针式压力变送器AlwaysMobile移动应用PlantwebAdvisor顾问系统技术合作伙伴服务与咨询控制&安全系统,设备管理智能现场设备传统方案新方案IIoT传统数据传输IIoT应用网关腐蚀监测智能电厂技术发展纲要智能电厂定义:广泛采用现代数字信息处理技术和通信技术的基础上,集成智能的传感技术及执行.控制和管理,使电厂达到安全,高效,环保运行.智能电厂体系架构:智能设备层,智能控制层,智能生产监管层,智能管理层1.智能设备层–泛在感知包括现场总线设备,智能检测仪表与智能执行机构,以及其它先进检测设备(如在线分析仪表,视频与安防系统,现场总线系统,现场无线设备,机器人等)2.智能控制层–智能诊断，优化运行是电厂控制的核心,生产过程数据的集中处理,主要是智能诊断与优化运行,包括自启停控制技术,燃烧优化技术,冷端优化技术等3.智能生产监管层–优化调度，设备预诊断汇集融合全厂生产过程与管理的数据与信息,实现全厂负荷优化调度,燃料优化管理,设备状态监测与故障预警,人员定位等4.智能管理层–统一管控，资源共享汇集过程与管理的信息与数据，利用互联网与大数据，打破地域界限，实现智能决策顶层设计，全面规划，统一技术，梳理理念，明确路径，建立标准艾默生智能电厂总体架构智能设备层智能控制层智能生产监管层智能运营管理层远程运营中心专家决策分析与应用3D可视化环保效率安全生产资产•泛在感知•可靠性生产过程•自适应•安全高效电厂•深度融合•可用性•灵活•环保人员•专业•高效•决策能力2.智能网络：网络基础设施部署4.智能控制：优化生产,高效发电5.智能管理:移动应用及专家远程服务3.智能生产：卓越运营（工厂可靠性提升、节能环保）整体设计规划艾默生智能电厂解决方案1.智能现场：数据感知，普适测量™2.智能网络：网络基础设施部署3.智能控制和生产：优化指导生产过程操作5.智慧运营：跨部门、多厂商协作4.智能管理：卓越运营（可靠性、节能、HSE）整体设计规划艾默生智能电厂解决方案1.智能现场：数据感知，普适测量™有线HART现场总线无线HART数据—智能传感艾默生丰富的现场仪表和系统组合，最大化发挥了有线HART，FOUNDATIONFieldbus和WirelessHART标准的优势，所实现的价值绝非简单累加：•项目实施—降低风险和成本，缩短项目执行时间•运行维护—操作更方便、控制更精准、成本更低、停车时间更少数据应用安全服务9420无线振动变送器重要设备健康状态在线监测安全、环保设备可靠性非插入式腐蚀在线监测持续改进过程优化无线压力仪表温度测量新技术——X-wellTechnology!现场巡检解决方案普适测量是打造工业物联网的基石各种创新的无线传感技术,非侵入式易于安装和维护WirelessHART®通讯协议+隔离过程介质+抗过压（150倍最大量程）+抗冲击压力（75.8MPa）+十年安装寿命压力变送器传感器技术状态指示灯显示+设备状态+过压事件+电量信息精度等级2A(0.5%ofSpan)设计符合ASMEB40.1技术规格表盘显示–4.5”(115mm)电气设备监测智能传感解决用户挑战电厂疏水阀泄漏监测方案—708无线声波变送器机3/中压主调A阀疏2机3/中压主调B阀疏2机3/中压主调A/B后疏机3/高加1急疏调机3/高加2急疏调机3/高加4急疏调机3/高加5急疏调机3/高加6急疏调除氧4/放水除氧4/溢流调机3/高旁机3/低旁A机3/低旁B机3/低加5进汽前疏2机3/低加5进汽后疏2为什么监测疏水门：–疏水系统不但影响发电厂的热经济性,也威胁到汽轮机等重要设备的安全可靠运行–电厂的节能降耗中起到很重要的作用当前挑战：–疏水门泄露时有发生–巡检无法及时发现泄露–高温高压蒸汽泄露时间较长会对疏水门造成损坏好处–利用超声波测量技术,及时发现疏水门的内漏,保证设备安全可靠运行;–实时监测疏水门的运行状况,提高机组发电的经济性;–疏水门的可靠运行,对电厂的节能降耗作用非常大;艾默生针对电厂高温要求特别推出高温型超声波变送器708普适测量™---管夹式无线温度变送器T1T2x1/k1x2/k2T3•通过测量环境(T1)温度和管道表面温度(T2)•用户提供的过程管道的信息…-管道材质-管道壁厚•X-well技术能计算和推断管道内部的过程温度(T3)•场合:开口不方便,介质腐蚀,流速快等T2x1/k1T1粤能汕尾电厂2X1420网关，连接至DCS机柜间38X248无线温度变送器，监测减速箱温度11X702无线开关量变送器，作为中继加强现场网络徐塘电厂锅炉风管一次风速测量•挑战–锅炉一次风风速影响着锅炉的安全性和经济性。风速过低会造成风管堵粉和燃烧器喷口结焦；风速过高会加大鼓风机耗电量，还会使燃烧向后推移，加剧煤粉的不完全燃烧。–通常采用基于平均皮托管差压原理，为微差压测量。–漫长的引压管存在较多可能泄漏堵塞点，产生误差。•方案–20X无线差压变送器安装于就地，与平均皮托管实现一体化连接，减少中间泄漏或堵塞可能。–2X1420智能无线网关采用Modbus485，经485到232转换装置接入Metso的MaxDNA系统。•效益–无需铺设电缆和引压管路，大大减少安装工作。–减少可能泄漏点，实现锅炉一次风速的有效测量。152.智能网络：网络基础设施部署3.智能控制和生产：优化指导生产过程操作5.智慧运营：跨部门、多厂商协作4.智能管理：卓越运营（可靠性、节能、HSE）整体设计规划艾默生智能电厂解决方案1.智能现场：数据感知，普适测量™现场智能设备及应用的统一共享网络开放，可扩展压力差压流量差压液位阀门位置ON-OFF触点导波雷达液位振动温度多点温腐蚀声波传感器涡轮流量计电耗表湿度液位开关无线适配器无线开关阀702无线开关量变送器经济高效地实现开关量访问4320无线阀位变送器监测阀门开度和开关到位THUM无线适配器将有线HART信号升级为无线信号传送2160无线音叉提供液位开关量报警3308无线导波雷达提供连续液位监测648无线温度变送器随时可安装的温度监测方案，使用X-well技术可实现非侵入式高精度温度测量3051S无线压力/液位/流量变送器无与伦比的性能和可靠性9420无线振动变送器高效的机械设备监测，实现预防性维护708无线声波变送器提供蒸汽疏水阀及安全阀监测解决方案848无线温度变送器多点温度无线监测方案WPG无线压力表高精度和可靠性，实现就地压力大表盘显示及无线远传1420智能无线网关灵活的连接能力和方便的设备配置能力，可连接到任何主机系统智能无线远程链路为DeltaVS系列的无线连接提供本地冗余集成现场无线网络架构国际领先仪表公司均采用该标准制造无线仪表，可与市场上所有上位系统（DCS/PLC）无缝集成现场智能无线网络WirelessHART：遵循国际及国家标准目前全球业绩最大规模应用，现场无线测量点1000点网络规划设计案例艾默生全球上万个网络现场经验及专有软件设计工具确保无线网络运行高效安全•锅炉性能试验4pcs–尾部烟道1pcs–空预器进出口1pcs–省煤器1pcs–其它1pcs•汽机性能试验7pcs–高加1pcs–低加1pcs–给泵1pcs–凝泵1pcs–高压缸1pcs–低压缸1pcs–除氧器1pcs•脱硫装置2pcs网关布置—性能试验,增加测点无线工厂网络（WiFi）•现场数据回传•移动工作站•无线桥接•视频监控–安全•视频监控–过程•定位服务•人员安全疏散•移动语音/视频通信无线现场网络(WirelessHART)•过程可靠性•能源管理•设备可靠性•健康/安全/环保无线工厂网络（WPN）无线现场网络（WFN）智能工厂：部署企业网络基础架构全厂无线网络系统以装置/车间为单元分布实施；根据每个装置/车间的具体情况布置数个WiFi网关；WiFi无线网关覆盖各装置区域的移动巡检仪；WiFi无线网关信息通过网线/光缆汇聚并进入各装置现场机柜间工厂网，借助现有光纤网络，各装置数据可上传至全厂CCR，实现移动巡检仪的实时数据采集传输；WPN工厂无线网络应用——安全风险可控移动视频传输及移动巡检2.智能网络：网络基础设施部署3.智能控制和生产：优化指导生产过程操作5.智慧运营：跨部门、多厂商协作4.智能管理：卓越运营（可靠、节能、HSE）整体设计规划艾默生智能电厂解决方案1.智能现场：数据感知，普适测量™提高设备的可靠性、过程的可用和完整性、同时实现降低维护成本腐蚀热交换机冷却塔风机压缩机泵空冷疏水阀智能管理卓越运营重要设备管理(EAM-EssentialAssetsMonitor)重要辅机状态监测为电厂带来直接效益非计划被迫停机损失：640万停机抢修，半负荷运行损失：98万设备停役被迫停机损失电量2496MW16128MW损失电量费用98.23万634.07万更换轴承费用0.253万0.253万更换主轴费用0万6万总损失费用98.483万634.323万不同的设备，制定不同的健康管理策略•状态检修使更多不可预测故障成为可控制故障和可预测故障•一个好的在线系统要能够对这三类设备故障提供解决方案三类故障不同管理策略新型智能传感及PeakVueTM专利技术简单方便实现预诊断使用PeakVueTM专利技术用于早期轴承故障监测及泵气蚀，齿轮箱故障报警•只有艾默生拥有…•测量设备内部发生的金属冲击的信号•检测几种主要故障：润滑问题、轴承缺陷，气蚀（泵）、•提供早期的准确的报警•提供严重程度评估一次风机PeakVue与振动总量趋势比较1月2.6g2月9.8g3月25g1月1.582月1.613月7.32PeakVue发现轴承故障振动总量趋势没有任何反应8pcs网关1#2#机组无线覆盖重要辅机状态监测—华能某电厂方案序号设备名称安装位置1.循泵房循泵循泵房2.1号机组浆液循环泵A1号机组脱硫3.1号机组浆液循环泵B1号机组脱硫4.1号机组WGGH循环泵A1号机组引风机区域5.1号机组锅炉房风机1号机组锅炉0米6.1号机组锅炉房疏水泵1号机组锅炉0米7.1号机组汽机房水泵011号机组汽机0米8.1号机组汽机房水泵021号机组汽机0米9.2号机组浆液循环泵A2号机组脱硫10.2号机组浆液循环泵B2号机组脱硫11.2号机组WGGH循环泵A2号机组引风机区域12.2号机组锅炉房风机2号机组锅炉0米13.2号机组锅炉房疏水泵2号机组锅炉0米14.2号机组汽机房水泵012号机