火力發電廠四大管道金屬監督管理系統應用

胡再新，張建林，何啟宏，丁玲飛，陳忠兵

（1.廣東粵電大埔發電有限公司，廣東 梅州 514021；2.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004）

0 引言

為保證電廠機組安全可靠的運行，電廠需定期嚴格進行機組檢修，對金屬材料與特種設備進行檢驗監督是檢修時必不可少的環節［1-6］。受監金屬部件數量多，檢修和檢驗產生的信息量巨大，僅靠傳統的紙質檔案的管理方法，不能做到快速、準確地管理、監督、查閱。數據庫是一種通過計算機實現大量數據有組織、規范化管理的新型信息處理技術，將其用于解決金屬監督信息管理這一技術短板，對于提高信息管理效率具有重要的價值和意義。

國內研究學者針對金屬監督系統在電廠中的應用開展了卓有成效的研究［7-17］。張春明［7］采用C/S 與B/S 模式相結合的開發模式，實現金屬技術監督工作的計算機化管理。劉立鵬［8］通過搜集各電廠“四管”的爆漏，建立了火力發電廠受熱面管的監督檢驗系統模型，為預防“四管”爆漏提供參考。趙勇［9］針對火力發電廠金屬監督工作現狀，結合計算機及網絡技術的應用，介紹了發電廠金屬監督網絡管理系統開發、應用情況。馬崇［10］介紹金屬監督試驗管理系統的功能、結構、軟件環境、硬件環境。賈志廣［11］采用C/S 與B/S 相結合的網絡應用軟件結構體系，開發設計了一套電站重要金屬部件數據統計程序、數據計算程序、數據分析程序和數據查詢程序。張玉春［12］通過多種權限控制和流程控制開發了基于ORACLE 數據庫技術和B/S 操作方式的金屬監督管理信息系統，并實現了應用。

針對超超臨界機組檢修期間金屬監督信息量大、管理效率低的問題，通過Eclipse+Java 技術開發平臺，建立四大管道的金屬監督系統，系統在數據統計與管理的同時，還能根據檢修需求自動形成抽檢計劃方案，在緩解信息管理壓力的同時提高檢修期間的工作效率。

1 金屬監督管理系統功能

1.1 金屬監督概述

金屬監督是火電廠中必不可少的環節，是保障發電設備能夠保持經濟、安全和穩定運行的重要舉措。金屬監督工作堅持安全第一、預防為主的方針，通過專業監督與群眾監督相結合的方式發現設備隱患和缺陷，延長設備使用壽命，減少設備失效與損壞，提高機組運行的安全可靠性［18］。

1.2 金屬監督管理系統主要功能

系統應能夠按照DL/T 438—2016《火力發電廠金屬技術監督規程》的要求結合機組運行時間或檢修級別形成監督檢驗方案，按照規程規定比例和運行時間完成受監設備部件監督檢驗。

系統實現標準化的excel 表格數據導入導出功能，主要包括：受監設備部件的基礎數據的維護和查詢，監督檢驗方案的生成與維護，缺陷信息及缺陷處理過程管理功能，監督檢驗技術報告的生成。

系統實現點對點的精細管理，實現圖數的結合，通過過程控制和數據整合，實現對受監設備及部件的趨勢分析，對相關信息可進行橫向匯總展示、縱向分析比較，支持多樣化的數據檢索功能，能夠極大改善和提升金屬監督工作的手段和方法。

系統采用模塊化的設計方法，模塊間相互獨立性較高；包含一定的容錯處理設計，更加具備兼容性；預留擴展功能接口，方便實現數據維護管理。

系統實現專家預警功能，對帶缺陷的重點監督部件、檢修周期的必檢部件進行重點標識與提前預警提示，實現智能化的預警管理平臺。

系統實現受監設備部件的三維可視化模型展示，并能實現監督檢驗結果在3D 模型的展現、查詢與關聯信息的自我更新。

2 系統建立

2.1 系統架構

系統結合電廠的實際情況以及現場金屬監督的特點劃分七個層次：業務處理層、應用支持層、系統服務層、核心技術層、數據層、系統資源層及信息資源層，如圖1所示。

圖1 系統結構

2.2 系統設計

整個平臺采用前后端分離的分布式微服務架構，由4 個應用系統組成，包括系統登錄，系統登錄驗證，數據管理，管道管理。其中jsjd-ui提供系統登錄門戶，實現與用戶的交互；jsjd-portal 提供系統登錄驗證服務，權限驗證服務和文件存取服務；jsjdapp 實現絕大部分業務數據查詢、數據管理、數據導入導出、抽檢業務處理、統計圖等核心業務服務；pipe3d 實現對管道中不同管件、焊縫、接管座的3D展示服務，包括部件的基本信息和抽檢信息。

采用前后端分離的微服務架構的好處在于，各個應用系統之間可以相互獨立部署提供互相區別的服務，又可以相互訪問交換數據，還能水平擴展。為了提高訪問速度，應用內存服務器緩存以及基本數據字典的存取。

根據用戶業務操作流程和需求整理，整個金屬監督管理系統核心模塊包括基礎信息管理、受監部件信息管理、抽檢計劃管理、抽檢結果管理、數據查詢、數據統計、組織機構設置以及系統設置八大核心模塊。

電廠金屬監督管理平臺的設計，是在Eclipse+Java 的開發平臺進行的數據庫開發，可部署在Web應用服務器上，諸如OS（Window Server/Linux）、Web服務器（Tomcat）等。用戶可通過瀏覽器（Chrome、360、IE等）客戶端進行訪問。

本系統包括用戶的建立，用戶權限的分配，是系統管理的主要組成部分，該部分業務由超級管理員完成。系統將用戶分為系統管理員、抽檢管理員、領導三大類，系統管理員維護支持系統的基層業務，如配置組織機構、配置系統角色及權限、靜態數據維護等功能；抽檢管理員職責則是維護受檢部件信息和抽檢結果信息；領導則僅有簡單的數據查詢和數據統計需求。

3 數據庫的應用

3.1 工作界面

用戶登錄進入系統之后，首先顯示在工作區的內容包括與當前機組相關的若干個統計圖以及管道列表，如圖2 所示。頁面框架一般分左上下三個區域，左邊區域作為主功能導航條，顯示Logo及其功能菜單列表信息，上面區域顯示機組、用戶等信息，下邊工作區域為頁面核心內容。在用戶點擊不同菜單時，其內容顯示在中間工作區域。

圖2 系統主界面

左上角區域顯示的多環餅狀圖是當前機組【1號機組】的管件及閥殼、焊縫、接管座的數量及比例關系，其中還包含各自未抽檢、正在抽檢、已抽檢的數量和比例。

左下角區域顯示的多柱狀圖是當前機組【1號機組】的主蒸汽管道、低溫再熱蒸汽管道、再熱蒸汽熱段管道、主給水管道的部件數量、以及處于不同抽檢狀態（已抽檢、未抽檢、正抽檢）、不同部件類別（管件、閥殼、焊縫、接管座）、不同安全信息等級（重點監督部件、正常監督部件）的數量。

右上角區域顯示的是當前機組【1 號機組】的管道列表，點擊按鈕【3D 顯示】，將會鏈接跳轉到管道的3D 顯示系統中，并在其中顯示不同部件的基本信息，如圖3所示。

圖3 管道3D顯示

3.2 數據的采集與管理

為方便工作人員對數據進行采集和管理，系統設計了較為簡潔的操作流程，以機組信息管理對該系統進行說明。

金屬監督系統監測對象主要包括鍋爐四大管道（主蒸汽管道、再熱熱段管道、再熱冷段管道、主給水管道）的受監督部件（閥殼、彎頭、三通、大小頭及焊縫、接管座）。需要監督的部件包括管件及閥殼（簡稱管件）、管道焊縫（簡稱焊縫）、接管座。檢驗類別根據《火力發電廠金屬技術監督規程》包括A級檢修、B級檢修，C級檢修，但為了覆蓋數據的導入和初始化，以及部分抽檢的需求，擴展了三種檢驗類別，分別是臨檢，內檢，安裝階段。檢測技術又指檢測手段，針對四大管道中的監督部件進行檢測的手段，由于不同的管道、區域、部件檢測技術有所差別，因此在本系統中，又稱為檢測項目，包括超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測、目視檢測、硬度、金相、厚度、橢圓度、光譜等。系統將對上述信息分別進行采集和管理。

為方便大量信息的填入，系統還設計了導入信息功能，在該功能下可將本地excel 文件導入系統中。圖4 所示為系統功能選擇區上的【機組管理】頁面，該頁面顯示機組編號、機組名稱以及檢驗次數等信息，在該模塊中可以添加或刪除機組的基本信息。

圖4 機組管理信息

3.3 抽檢計劃管理

系統的主要功能是按照DL/T 438—2016《火力發電廠金屬技術監督規程》的要求結合機組運行時間或檢修級別形成監督檢驗方案，按照規程規定比例和運行時間完成受監設備部件監督檢驗。系統中的【抽檢計劃編制】模塊主要用來實現該項功能。在抽檢計劃編制模塊工作區中會顯示當前存在的計劃列表以及每條抽檢計劃的基本信息。通過對檢驗類別、部件類別以及抽檢數量和比例的確定，系統會自動生產抽檢計劃方案，用戶可以對生成的方案根據實際需要進行編輯修改，形成最終版的抽檢計劃，并將抽檢方案導出，如圖5所示。

檢驗完成后將檢驗結果及缺陷處理結果導入系統，系統會對數據進行整理，并生成檢驗結果評估文檔，界面如圖6所示。本模塊主要功能是實施抽檢方案的過程中，提供對抽檢結果進行導入和導出的業務。

3.4 數據查詢

電廠金屬監督數據信息量大，部件名稱及編號相似度高，僅僅依靠手動查詢效率低且容易出錯。因此，系統還設計了數據查詢系統，該模塊主要針對查詢用戶，實現對系統中的各類部件進行查詢，界面如圖7 所示。在查詢條件輸入框中，可以選擇管道名稱（主蒸汽管道、低溫再熱蒸汽管道、再熱蒸汽熱段管道、主給水管道）、部件類別、抽檢狀態、安全信息等級，點擊查詢，滿足條件的查詢結果將會顯示在列表中。針對某些情況下管道信息不完整，無法使用查詢功能時，系統還設計了高級查詢功能；系統會對輸入具體的部件編號、部件名稱或者關鍵詞進行模糊匹配，將滿足條件的查詢結果顯示在列表中。

圖5 機組抽檢計劃

圖6 機組抽檢評估

圖7 系統數據查詢

3.5 數據統計及處理

為了分析檢修的工作數據，更好地發現工作中存在的問題和需要提升的方向，需要對各類部件、抽檢、缺陷進行統計。因此，系統還設計了數據統計及處理功能。系統可以對數據信息按管道、按管道類別或按檢修時間進行統計。該模塊主要針對查詢用戶，主要實現對系統中的各類部件、抽檢、缺陷進行統計，能直接匯總這一年的工作數據，能更好地發現的問題和需要提升的方向。

以管道統計為例，該頁面統計4 類管道的部件總數，重點監督部件和正/抽檢的部件總數，形成柱狀統計圖展現。同時也可以從【管道名稱】下拉框中選擇某一個管道，查看其統計數據。統計圖可以折線統計圖和柱狀統計圖相互的切換，實現數據的展現和支持圖片的下載，如圖8所示。

圖8 1號機組部件統計

4 結語

針對電廠檢修期間金屬監督信息量大、管理效率低的問題，通過Eclipse+Java 技術開發平臺，建立了四大管道金屬監督管理系統。系統的建立可以及時反饋機組四大管道的運行情況，了解每一個受監督部件的信息，包括其從原材料制造到配管加工再到現場安裝的每一個環節的質量狀況。金屬監督管理系統可以實現實時信息共享，實現基礎數據錄入與修改、數據變動審核、檢修計劃管理、檢修數據錄入、檢修結果比對分析等功能。該系統可以極大提高工作效率，給金屬監督管理提供了方便快捷的方法。