三维可视化在电厂锅炉防磨防爆中的有效应用

唐烨镓

【摘 要】电厂关于锅炉防磨防爆的使用流程都较为规范，但是在执行的过程中，监督管理力度不足，虽然电厂锅炉防磨防爆管理体系目前有较为完善的管理制度，但是在进行基础检查时，仍然存在数据不准确的问题。多角度对电厂锅炉防磨防爆现有的管理制度中存在的问题进行讨论，深入挖掘三维可视化技术在电厂锅炉防磨防爆中的应用前景，提出如何在此基础上提高电厂锅炉防磨防爆的管理效益。

【关键词】三维可视化；电厂；锅炉；防磨防爆

我国为了提高机组的运行效率，降低发电成本，投入建设了一大批600MW、1000MW等级的发电机组，在长期的运行周期下，会因为设计、安装等问题，让锅炉出现了很多了焊缝裂纹、氧化皮脱落等问题，并且经常出现锅炉运行时间不稳定和泄露问题。如何建立长期的设备运行历史数据评估成为了各个电厂重点关注的问题。通过对现场锅炉现有的检修管理的现状进行分析后，建立管理档案，并形成分析报告，让电厂过滤的防磨防爆工作能够逐步完善。

一、三维可视化在电厂锅炉防磨防爆中的应用优势

（一）建立三维模型。防磨防爆设备要按照电厂锅炉中的尺寸建立三维模型，通过三维可视化技术直观的展现锅炉内部的构造，在保证设备正常运行的情况下对工作人员进行培训，根据锅炉受热面的部位对其进行三维作业指导，将工作中可能出现的锅炉危险点圈出并进行预估，并对碰磨情况进行预演，保证检修方案的顺利进行。

（二）实现数据联动。三维可视化防磨防爆三维模型可以将所有的数据进行联动，还可以将会厂家参数、基建信息和异常信息集成在一起，当发生事故后，需要在最短的时间内对相关的内容进行查找，从而对设备的寿命进行周期管理。

（三）数据信息集成。大数据在电厂领域有着非常好的发展前景，利用三维可视化技术将防磨防爆的所有数据集成在一起，为电厂锅炉的大数据研究提供数据支撑。

（四）数据采集终端。三维可视化的锅炉与APP结合在一起形成数据采集终端，并对数据的流程进行简化，以保证数据的真实性，还可以降低员工的工作强度，提高工作效率。

（五）工作展示。通过三维可视化技术将隐藏的工作进行展示，比如对设备检修完毕后的总结，现有的工作方式都是通过文档的形式进行展现，如果利用三维可视化技术建立三维模型，可以将所有的工作都在三维模型上进行展示，让管理者可以直观的看到工作量，从而发现设备维修中比较欠缺的部分。

二、三维可视化在电厂锅炉防磨防爆中的应用分析

（一）开发目标。随着计算机虚拟技术的快速发展，将三维可视化场景与数据库结合在一起，改变数据功能的模式，并且逐渐发展为未来信息化发展的一种趋势。利用虚拟现实技术与数据库技术，建立一个综合业务为一体的三维可视化锅炉防磨防爆管理系统，实现对锅炉各个细微部件的立体结构、型号等参数的直观显示，结合泄漏点的数据信息，对其进行分类和归纳，结合三维立体模型对数据进行定位，实现电厂锅炉防磨防爆的协同能力和预测模拟能力。

（二）主要应用内容

1.技术路线。Web Client是一种引擎客户插件，主要负责模型载入和脚本的执行，输入输出系统的插件为内置方式，在进行数据交换时，需要他通过SDK进行访问，以完成与数据库的交互；Web Manager是系统的业务管理门户，主要负责系统数据维护；对业务权限系统进行管理。

2.技术开发。锅炉三维数字化模型要以真实的锅炉尺寸为建模标准，以电厂的KKS为基础，构建属于电厂锅炉系统的三维可视化模型，对各种细微部件进行可视化建模。

3.基本操作。为了便于管理者可以通过三维可视化模型对锅炉的结构布局进行了解，可以实现模型缩放、漫游、导航的功能。在锅炉系统中输入相关信息，并按照一定比例自动搜寻并定位到指定地点，展示模型结构；通过旋转功能可以多角度的查看锅炉中的设备；并按照任意路线对锅炉系统中存在的隱患进行查看；突出锅炉系统中的设备和管道，并显示设备和管道的信息；对于遮挡的部分，可以使用透视的功能对隐藏的部分进行透视，从而更加了解锅炉的内部结构，对故障分散进行及时掌握。

（三）三维可视化管理。利用可视化操作界面，并按照设备的实际位置创建三维数字模型，与数据库信息结合在一起，对炉内受热面管道、焊缝进行处理。将3Dmax模型导入到虚拟现实软件中，利用编码技术连接模型与数据库，实现三维可视化平台。在三维视角中，可以对锅炉的任意部分进行观察，对部件进行缩放和漫游；在数据层获取设备编码，通过三维模型点击设备相关信息，实现对设备的精细化查询。

（四）超温计算与分析。锅炉受热面爆管会让机组非计划停机，出现爆管的原因一般为在较高的温度下持续运行，从而发生爆管。准确掌握受热面温度的分布情况，对于锅炉的安全运行非常重要。锅炉的温度分布可以通过热力计算的方式得到，壁温计算中，所使用到的管圈进口蒸汽温度热力计算方法为：

K1，Kh表示宽度和高度的吸热偏差；Di表示蒸汽流量；E0表示面积折算系数；dli表示管径和长度；qf和pi为辐射热负荷和偏差系数；

表示烟气辐射和对流热负荷。

在进行壁温计算时，需要对运行的情况进行分析与考核，在分布式控制系统中，需要根据不同的材质进行温度设置，并针对设备的评估特征，对温度的持续时间进行统计，将超温异常现场分为较异常、异常、严重异常、故障，并按照超温的幅度和时长列出相关的参数，如表1所示。

系统会对超温的信息进行实时采集和捕捉，并对超温的信息进行考核，从而实现对超温信息的精细化管理，针对现有的信息对运行人员实施调整策略，以降低温度。

三、结束语

使用三维可视化技术，实现锅炉三维结构和数据的完美结合，并以三维可视化技术为载体，实现锅炉的数字化管理，在对锅炉进行数字化管理的同时，通过往期的历史数据对锅炉的受热面进行评估，从而完善电厂过滤防磨防爆管理，提高防爆率，提高锅炉运行的可靠性。

【参考文献】

[1] 赵晓鹏， 赵飞， 倪永中. 锅炉受热面风险评估与信息化管理的研究[J]. 华电技术， 2018， 40（5）.

[2] 蒋金忠， 常毅君， 郭志清，等. 三维数字化技术在超超临界百万等级锅炉防磨防爆中的技术开发和应用[J]. 仪器仪表用户， 2017， 24（5）：63-68.

[3] 王科. 锅炉受热面防磨防爆检查与相关问题处理[J]. 内燃机与配件， 2016（12）：46-47.

[4] 路军. 浅谈潮州发电厂#3炉低温再热器防磨防爆检查及治理[J]. 机电信息， 2013（18）：62-63.