火力发电厂四大管道金属监督管理系统应用

胡再新，张建林，何启宏，丁玲飞，陈忠兵

（1.广东粤电大埔发电有限公司，广东 梅州 514021；2.苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004）

0 引言

为保证电厂机组安全可靠的运行，电厂需定期严格进行机组检修，对金属材料与特种设备进行检验监督是检修时必不可少的环节［1-6］。受监金属部件数量多，检修和检验产生的信息量巨大，仅靠传统的纸质档案的管理方法，不能做到快速、准确地管理、监督、查阅。数据库是一种通过计算机实现大量数据有组织、规范化管理的新型信息处理技术，将其用于解决金属监督信息管理这一技术短板，对于提高信息管理效率具有重要的价值和意义。

国内研究学者针对金属监督系统在电厂中的应用开展了卓有成效的研究［7-17］。张春明［7］采用C/S 与B/S 模式相结合的开发模式，实现金属技术监督工作的计算机化管理。刘立鹏［8］通过搜集各电厂“四管”的爆漏，建立了火力发电厂受热面管的监督检验系统模型，为预防“四管”爆漏提供参考。赵勇［9］针对火力发电厂金属监督工作现状，结合计算机及网络技术的应用，介绍了发电厂金属监督网络管理系统开发、应用情况。马崇［10］介绍金属监督试验管理系统的功能、结构、软件环境、硬件环境。贾志广［11］采用C/S 与B/S 相结合的网络应用软件结构体系，开发设计了一套电站重要金属部件数据统计程序、数据计算程序、数据分析程序和数据查询程序。张玉春［12］通过多种权限控制和流程控制开发了基于ORACLE 数据库技术和B/S 操作方式的金属监督管理信息系统，并实现了应用。

针对超超临界机组检修期间金属监督信息量大、管理效率低的问题，通过Eclipse+Java 技术开发平台，建立四大管道的金属监督系统，系统在数据统计与管理的同时，还能根据检修需求自动形成抽检计划方案，在缓解信息管理压力的同时提高检修期间的工作效率。

1 金属监督管理系统功能

1.1 金属监督概述

金属监督是火电厂中必不可少的环节，是保障发电设备能够保持经济、安全和稳定运行的重要举措。金属监督工作坚持安全第一、预防为主的方针，通过专业监督与群众监督相结合的方式发现设备隐患和缺陷，延长设备使用寿命，减少设备失效与损坏，提高机组运行的安全可靠性［18］。

1.2 金属监督管理系统主要功能

系统应能够按照DL/T 438—2016《火力发电厂金属技术监督规程》的要求结合机组运行时间或检修级别形成监督检验方案，按照规程规定比例和运行时间完成受监设备部件监督检验。

系统实现标准化的excel 表格数据导入导出功能，主要包括：受监设备部件的基础数据的维护和查询，监督检验方案的生成与维护，缺陷信息及缺陷处理过程管理功能，监督检验技术报告的生成。

系统实现点对点的精细管理，实现图数的结合，通过过程控制和数据整合，实现对受监设备及部件的趋势分析，对相关信息可进行横向汇总展示、纵向分析比较，支持多样化的数据检索功能，能够极大改善和提升金属监督工作的手段和方法。

系统采用模块化的设计方法，模块间相互独立性较高；包含一定的容错处理设计，更加具备兼容性；预留扩展功能接口，方便实现数据维护管理。

系统实现专家预警功能，对带缺陷的重点监督部件、检修周期的必检部件进行重点标识与提前预警提示，实现智能化的预警管理平台。

系统实现受监设备部件的三维可视化模型展示，并能实现监督检验结果在3D 模型的展现、查询与关联信息的自我更新。

2 系统建立

2.1 系统架构

系统结合电厂的实际情况以及现场金属监督的特点划分七个层次：业务处理层、应用支持层、系统服务层、核心技术层、数据层、系统资源层及信息资源层，如图1所示。

图1 系统结构

2.2 系统设计

整个平台采用前后端分离的分布式微服务架构，由4 个应用系统组成，包括系统登录，系统登录验证，数据管理，管道管理。其中jsjd-ui提供系统登录门户，实现与用户的交互；jsjd-portal 提供系统登录验证服务，权限验证服务和文件存取服务；jsjdapp 实现绝大部分业务数据查询、数据管理、数据导入导出、抽检业务处理、统计图等核心业务服务；pipe3d 实现对管道中不同管件、焊缝、接管座的3D展示服务，包括部件的基本信息和抽检信息。

采用前后端分离的微服务架构的好处在于，各个应用系统之间可以相互独立部署提供互相区别的服务，又可以相互访问交换数据，还能水平扩展。为了提高访问速度，应用内存服务器缓存以及基本数据字典的存取。

根据用户业务操作流程和需求整理，整个金属监督管理系统核心模块包括基础信息管理、受监部件信息管理、抽检计划管理、抽检结果管理、数据查询、数据统计、组织机构设置以及系统设置八大核心模块。

电厂金属监督管理平台的设计，是在Eclipse+Java 的开发平台进行的数据库开发，可部署在Web应用服务器上，诸如OS（Window Server/Linux）、Web服务器（Tomcat）等。用户可通过浏览器（Chrome、360、IE等）客户端进行访问。

本系统包括用户的建立，用户权限的分配，是系统管理的主要组成部分，该部分业务由超级管理员完成。系统将用户分为系统管理员、抽检管理员、领导三大类，系统管理员维护支持系统的基层业务，如配置组织机构、配置系统角色及权限、静态数据维护等功能；抽检管理员职责则是维护受检部件信息和抽检结果信息；领导则仅有简单的数据查询和数据统计需求。

3 数据库的应用

3.1 工作界面

用户登录进入系统之后，首先显示在工作区的内容包括与当前机组相关的若干个统计图以及管道列表，如图2 所示。页面框架一般分左上下三个区域，左边区域作为主功能导航条，显示Logo及其功能菜单列表信息，上面区域显示机组、用户等信息，下边工作区域为页面核心内容。在用户点击不同菜单时，其内容显示在中间工作区域。

图2 系统主界面

左上角区域显示的多环饼状图是当前机组【1号机组】的管件及阀壳、焊缝、接管座的数量及比例关系，其中还包含各自未抽检、正在抽检、已抽检的数量和比例。

左下角区域显示的多柱状图是当前机组【1号机组】的主蒸汽管道、低温再热蒸汽管道、再热蒸汽热段管道、主给水管道的部件数量、以及处于不同抽检状态（已抽检、未抽检、正抽检）、不同部件类别（管件、阀壳、焊缝、接管座）、不同安全信息等级（重点监督部件、正常监督部件）的数量。

右上角区域显示的是当前机组【1 号机组】的管道列表，点击按钮【3D 显示】，将会链接跳转到管道的3D 显示系统中，并在其中显示不同部件的基本信息，如图3所示。

图3 管道3D显示

3.2 数据的采集与管理

为方便工作人员对数据进行采集和管理，系统设计了较为简洁的操作流程，以机组信息管理对该系统进行说明。

金属监督系统监测对象主要包括锅炉四大管道（主蒸汽管道、再热热段管道、再热冷段管道、主给水管道）的受监督部件（阀壳、弯头、三通、大小头及焊缝、接管座）。需要监督的部件包括管件及阀壳（简称管件）、管道焊缝（简称焊缝）、接管座。检验类别根据《火力发电厂金属技术监督规程》包括A级检修、B级检修，C级检修，但为了覆盖数据的导入和初始化，以及部分抽检的需求，扩展了三种检验类别，分别是临检，内检，安装阶段。检测技术又指检测手段，针对四大管道中的监督部件进行检测的手段，由于不同的管道、区域、部件检测技术有所差别，因此在本系统中，又称为检测项目，包括超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测、目视检测、硬度、金相、厚度、椭圆度、光谱等。系统将对上述信息分别进行采集和管理。

为方便大量信息的填入，系统还设计了导入信息功能，在该功能下可将本地excel 文件导入系统中。图4 所示为系统功能选择区上的【机组管理】页面，该页面显示机组编号、机组名称以及检验次数等信息，在该模块中可以添加或删除机组的基本信息。

图4 机组管理信息

3.3 抽检计划管理

系统的主要功能是按照DL/T 438—2016《火力发电厂金属技术监督规程》的要求结合机组运行时间或检修级别形成监督检验方案，按照规程规定比例和运行时间完成受监设备部件监督检验。系统中的【抽检计划编制】模块主要用来实现该项功能。在抽检计划编制模块工作区中会显示当前存在的计划列表以及每条抽检计划的基本信息。通过对检验类别、部件类别以及抽检数量和比例的确定，系统会自动生产抽检计划方案，用户可以对生成的方案根据实际需要进行编辑修改，形成最终版的抽检计划，并将抽检方案导出，如图5所示。

检验完成后将检验结果及缺陷处理结果导入系统，系统会对数据进行整理，并生成检验结果评估文档，界面如图6所示。本模块主要功能是实施抽检方案的过程中，提供对抽检结果进行导入和导出的业务。

3.4 数据查询

电厂金属监督数据信息量大，部件名称及编号相似度高，仅仅依靠手动查询效率低且容易出错。因此，系统还设计了数据查询系统，该模块主要针对查询用户，实现对系统中的各类部件进行查询，界面如图7 所示。在查询条件输入框中，可以选择管道名称（主蒸汽管道、低温再热蒸汽管道、再热蒸汽热段管道、主给水管道）、部件类别、抽检状态、安全信息等级，点击查询，满足条件的查询结果将会显示在列表中。针对某些情况下管道信息不完整，无法使用查询功能时，系统还设计了高级查询功能；系统会对输入具体的部件编号、部件名称或者关键词进行模糊匹配，将满足条件的查询结果显示在列表中。

图5 机组抽检计划

图6 机组抽检评估

图7 系统数据查询

3.5 数据统计及处理

为了分析检修的工作数据，更好地发现工作中存在的问题和需要提升的方向，需要对各类部件、抽检、缺陷进行统计。因此，系统还设计了数据统计及处理功能。系统可以对数据信息按管道、按管道类别或按检修时间进行统计。该模块主要针对查询用户，主要实现对系统中的各类部件、抽检、缺陷进行统计，能直接汇总这一年的工作数据，能更好地发现的问题和需要提升的方向。

以管道统计为例，该页面统计4 类管道的部件总数，重点监督部件和正/抽检的部件总数，形成柱状统计图展现。同时也可以从【管道名称】下拉框中选择某一个管道，查看其统计数据。统计图可以折线统计图和柱状统计图相互的切换，实现数据的展现和支持图片的下载，如图8所示。

图8 1号机组部件统计

4 结语

针对电厂检修期间金属监督信息量大、管理效率低的问题，通过Eclipse+Java 技术开发平台，建立了四大管道金属监督管理系统。系统的建立可以及时反馈机组四大管道的运行情况，了解每一个受监督部件的信息，包括其从原材料制造到配管加工再到现场安装的每一个环节的质量状况。金属监督管理系统可以实现实时信息共享，实现基础数据录入与修改、数据变动审核、检修计划管理、检修数据录入、检修结果比对分析等功能。该系统可以极大提高工作效率，给金属监督管理提供了方便快捷的方法。