基于数字孪生的空气预热器预测性维护模式研究

刘旺; 陈连; 龚高阳; 李智华; 薛文华; 石金刚; 谢军; 李雷雷; 姚荣财; 王召鹏; 杨延西; 邓毅; 张晨辉

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23054

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基于数字孪生的空气预热器预测性维护模式研究

发电及环境保护 | 更新时间：2025-06-15

- 基于数字孪生的空气预热器预测性维护模式研究
- Research on Predictive Maintenance Mode of Air Preheater Based on Digital Twin
- 发电技术 2024年45卷第4期页码：622-632
- 作者机构：
  
  1.国能寿光发电有限责任公司,山东省寿光市 262714
  2.东方电气集团东方锅炉股份有限公司,四川省成都市 611731
  3.西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西省西安市 710048
- 作者简介：
  
  [ "刘旺(1995)，男，助理工程师，主要研究方向为机器视觉、智能控制，1246379141@qq.com；" ]
  [ "陈连(1974)，男，助理工程师，主要研究方向为机务故障诊断，16085005@ceic.com；" ]
  [ "杨延西(1975)，男，博士，教授，主要研究方向为复杂系统控制、机器视觉和智能机器人，本文通信作者，yangyanxi@xaut.edu.cn；" ]
  [ "张晨辉(1999)，男，硕士研究生，主要研究方向为图像处理及三维重建，1951698491@qq.com。" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(62273274;62003261)
- DOI：10.12096/j.2096-4528.pgt.23054
  中图分类号： TK 39
- 收稿日期：2023-04-28，
  
  修回日期：2023-08-29，
  
  纸质出版日期：2024-08-31
- 稿件说明：
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刘旺,陈连,龚高阳等.基于数字孪生的空气预热器预测性维护模式研究[J].发电技术,2024,45(04):622-632.

LIU Wang,CHEN Lian,GONG Gaoyang,et al.Research on Predictive Maintenance Mode of Air Preheater Based on Digital Twin[J].Power Generation Technology,2024,45(04):622-632.
刘旺,陈连,龚高阳等.基于数字孪生的空气预热器预测性维护模式研究[J].发电技术,2024,45(04):622-632. DOI： 10.12096/j.2096-4528.pgt.23054.

LIU Wang,CHEN Lian,GONG Gaoyang,et al.Research on Predictive Maintenance Mode of Air Preheater Based on Digital Twin[J].Power Generation Technology,2024,45(04):622-632. DOI： 10.12096/j.2096-4528.pgt.23054.

摘要

目的

为解决大型火电机组空气预热器传统预防性维护手段的弊端，提出了一种基于数字孪生预测性维护的一般模式，并基于数字孪生技术，构建空气预热器数字孪生系统。

方法

所提系统包括回转式空气预热器物理实体、实时数据采集与分析模块、数字孪生模型构建模块、热力参数状态监测、转子热场视频与热变形可视化及积灰预测模块；实时采集温度参数状态和视频数据，通过温度场、视频图像、漏风计算等模块，实现热力参数的计算并进行积灰的预测。同时，以3D组态画面实时显示数据，利用软件算法不断优化热力参数计算及积灰预测的准确度，实现吹灰策略自动优化。

结果

所提方案实现了空气预热器热力计算过程的状态监测与动态控制，解决现有电站中回转式空气预热器积灰因素影响火电机组安全可靠运行的问题。

结论

通过实际机组的工程测试，所提方案有效提高了火电机组空气预热器运行维护的效率，验证了所提方法的可行性，为后期智慧电厂系统的开发提供技术支撑。

Abstract

Objectives

In order to solve the shortcomings of the traditional preventive maintenance method of air preheater in large thermal power unit

a general mode of predictive maintenance based on digital twin was proposed

and the digital twin system of air preheater was constructed based on digital twin technology.

Methods

The proposed system included physical entity of rotary air preheater

real-time data acquisition and analysis module

digital twin model construction module

thermal parameter state monitoring

rotor thermal field video and thermal deformation visualization and ash accumulation prediction module. By the real-time acquisition of temperature parameter state and video data

and through the temperature field

video image

air leakage calculation and other modules

the calculation of thermal parameters and the prediction of ash accumulation were realized. At the same time

the 3D configuration screen was used to display data in real time

continuously optimize the accuracy of thermal parameter calculation and ash accumulation prediction

and realize the automatic optimization of soot-blowing strategy.

Results

The proposed scheme realizes the state monitoring and dynamic control of the thermal calculation process of the air preheater

and solves the problem that the ash accumulation factor of the rotary air preheater in the existing power station affects the safe and reliable operation of the thermal power unit.

Conclusions

Through engineering testing of actual units

the proposed scheme effectively improves the operation and maintenance efficiency of the air preheater of thermal power units

verifies the feasibility of the proposed method

and provides technical support for the development of smart power plant systems in future.

关键词

Keywords

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