中韓石化智能化改造深化應用研究
——智能機器人巡檢技術在煉油公用工程總變電站的應用

文｜杜銳君

一、項目背景

眾所周知，石油化工領域對國民經濟的發展起著無可替代的作用，而在石化產業中的電力模塊，倘若任意環節發生問題，其連鎖反應都可能造成石化產業園區大面積的停電停工，甚至引發網絡崩潰、設備損害、人員傷亡等災難性事故。中韓石化煉油公用工程部總變電站作為全廠電力負荷中心，承擔著電能匯集及分配的重要作用。它能否正常運行直接關系到石化全廠生產的安全平穩。為了使變電站內主變、母線、開關等重要設備處于正常運行狀態，需要不間斷地對全站進行巡視、檢查、維護。

傳統石化工廠的電力車間，多采用人工方式對變電站監控和巡視，通過人的感官實現對設備進行簡單定性判斷。雖然人工巡檢的勞動強度已經很大，依然不夠精細、嚴謹，更無法保證24小時關注。因此，傳統變電站巡檢工作急需新的“接班人”，代替這種監控手段單一、錄入數據效率低下的工作方式。用自主或遙控的方式，在煉油公用工程部總變電站內對高壓設備進行巡檢，及時發現電力設備的缺陷、異物懸掛等異常現象，當電壓實際值與預設范圍有出入時，還能實現自動報警，提醒專業技術人員進行相應操作。借助滑動軌道，它的運行輕便、靈活，可自行巡檢也可被遠程控制執行巡檢，起到減員增效的作用。投用機器人設備及其背后的巡視系統能更快地推進變電站無人值守的進程，其運行機制如圖1所示：

圖1 智能巡檢機器人運行機制示意圖

二、技術優勢

智能巡檢機器人，可按業務要求設定巡檢任務，代替人工完成多種高風險巡檢、探測、監控、保障診斷、預警報警功能。該項技術，目前已成功應用于中韓石化煉油公用工程部總變電站35kV GIS開關柜的監控與巡視。

通過需求對接、技術分析，中韓石化煉油公用工程部總變電站智能巡檢機器人基于人工智能和工業物聯網技術打造，主要由三大部分組成：探測器主機、通訊存儲的站內終端、集中監控的遠程終端。該機器人通過自主運行的機動平臺，搭載多組高性能監測儀器，可對中韓石化煉油公用工程部總變電站內設備進行全天候監控，大大減少配電站所需的固定式傳感器和儀器的安裝數量，無需大量布線、無需改造公用工程部總變電站內現有的開關柜，節省運營成本。

這種更加靈活實用的變電站機器人巡視系統，有效滿足中韓石化對供電質量日益提高的要求。機器人系統可

三、設計理念

中韓石化投用智能巡檢機器人，不同于一般的工業機器人。它不但是一個執行檢查功能的智能化設備，還被定義為智能綜合數字化平臺，后期將滿足其他數字設備的對接和擴展功能。

應用于中韓石化煉油公用工程部總變電站開關柜的監控需要達到以下技術要求：

滿足防爆規范；

滿足電磁兼容要求；

滿足機械振動性要求；

滿足巡檢功能，包括 可見光檢測、紅外檢測、噪聲檢測；

滿足運動性能，包括自主導航定位、防碰撞、防跌落、具有越障能力、轉彎能力、續航能力、充電能力等；

滿足智能報警功能，包括機器人異常報警，備檢設備異常報警。主要有過熱、三相溫差異常、各類表計讀書異常、設備分合狀態異常等。

四、技術攻關

通過技術人員對配電站臺區的實際場景調研，在部署這套機器人時，對傳感器、巡檢運動系統、站端控制系統等一系列模塊進行了定制化研發。使配電站實現“智能、遠程、無人”監控和巡檢。實拍外觀圖如圖2所示：

圖2 機器人外觀實拍圖

主要通過以下技術和模塊達到功能實現：

（一）表計視覺讀取

機器人視覺系統可模仿人目測巡視，對面板上各種表計、指示燈、狀態標志的含義具有智能識別功能，并與系統預置或自定義的參數進行比對計算，及時做出反應。

（二）熱像圖監測

紅外相機實時拍攝目標輸出熱圖，測定目標溫度，同時與環境溫度、目標歷史溫度進行組合對比計算，判斷設備有無異常。

（三）煙霧、臭氧、溫濕度檢測

借助于機動平臺的優勢，近距離的檢測相比固定傳感器，減少環境因素影響，更靈敏地偵測并定位泄露故障點。

（四）噪音頻譜分析

通過近距離地采集目標設備的聲音，進行特征頻譜分析，并與故障特征樣本進行比對，有助于發現設備異常。產品參數及功能詳細指標如表1所示。

表1 智能巡檢機器人產品參數、工藝指標表

五、項目成效

中韓石化公用工程部變電站智能巡檢機器人于2021年1月份正式投用。每天可以巡視GIS開關柜4次、轉向觀測近千次，代替變電站值班人員值守。智能化巡檢有助于減輕勞動工作強度，提升自動化進程，使變電站工作更加精準、安全、高效。變電站智能巡檢機器人工作成果顯著，以35kVGIS開關柜為例，機器人巡檢提高了2倍工作頻度，人工例行巡視工作量下降67.3%。并且，可以通過系統與之前巡檢數據對比，實時提醒異常數據，為檢維修工作提供準確的依據，為設備完整性工作策略的執行提供有力的支持。

當前，中韓石化著力建設智能工廠，提升生產經營過程的感知、預測、協同、分析優化能力，支撐靈活、高效的智能化生產運營、促進管理效率和經營效益的提升。未來，將有更多智能化設備應用于各運行部生產場景，在安全、環保領域實現無人值守、自動化操作。