智能化设备对锅炉运维的数智化改造解决方案

智能化设备对锅炉运维的数智化改造解决方案第一部分公司简介第二部分整体思路数据缺少有效治理锅炉设备检修台数据

前以手工维护为主，管理

分散在不同专工电脑中，缺少有效数据管理登高作业有安全隐患锅炉设备检测需人员

登高作业，存在安全隐患

可能会发安全事故，不符

合安全生产宗旨。锅炉监测点位不够早期建设的锅炉普遍

存在传感器监测点位不够

的现象，无法反应出锅炉

生产中运行状况。依赖人工点检检修期间，人工点检

的方式需要搭脚手架或升

降梯，检测覆盖率低，检测标准无法保证。存在检测盲区人工检测受锅炉结构

因素影响，存在人工无法

检测的盲区，导致该部分

长期处于不受控状态。无法预测四管健康锅炉设备爆管缺陷缺

少有效诊断分析手段，无

法及时发现问题，引发爆

管等故障。锅炉设备运维现状软件平台滚筒清灰高压水清洗缺陷识别无人机检测超声测厚无损探伤氧化皮检测炉外温度监测柔体机器人过热器检测炉内温度监测膨胀智能监测算+云

端+边锅炉智能运维平台解决方案锅炉智能运维软件平台

锅炉检测智能硬件设备故障诊断测厚数据集成台账管理三维可视化故障知识库检修指导第三部分锅炉智能运维软件平台锅炉智能运维平台建设思路在线监测与预警。

实时了解锅炉超温监测、锅

炉相关参数监测、锅炉效率监测、减薄趋势监测和

预警，对故障进行事前预警，提前干预，防患于与

未然，顺利进入正常检修期。02建立专家知识库。采集常见锅炉四管相关常见

故障及解决方案。基于知识图谱技术实现专家知识

库，为准确预警提供保障。04为大小修提供专业指导意见。检

修

过

程管理，检测结果实时上传导入，指导维

修，保障维修成果。06基础数据获取，包括锅炉四管静态台账、动态台账、测点实时数据等01建立防磨防爆模型。实时了解锅炉劣损情况，

建立智能预测模型，对故障进行事前预警，提前干预。03三维可视化直观展示锅炉数据，提升检修

人员工作效率。通过三维图形进行功能展示，锅

炉结构一目了然，实现台账、实时监测和缺陷一体

化展示05引入锅炉检测设备。在检修时，根据不同场景选择相应检测设备进行快速、全

面检测，对检测数据传入系统，规范检测

流程，快速、全面、精准检测，避免漏检。07三维可视化锅炉整体核心受热面焊口展示缺陷展示三维可视比

第十七局盖寒行重发展论坛

电

高

量

发展大会计算在线监测实时监测预警能量平衡分析实时在线监测/预警诊断模型高温蠕变量计算模型智能预疲劳损耗计算模型指标计算平台数据中台数据原始数据静态台账动态台账测点实时数据扩展数据模拟数据补点专家知识库智能化设备水冷壁智能移动综合检测装置炉膛检测无人

机伸缩式智能手持测厚装置管道检测移动装

置过热器检测装置光纤测温膨胀监测时序数据库腐蚀计算模型磨损计算模型人工智能分析管控展现看板展示危险严重一般锅炉智能运维平台架构失效

预警知识图谱财务实时监视图形监控在线监测仪表设备状态监控状态分析控制物资模拟仿真锅炉设备及智能化设备台账管理锅炉设备图纸文档数据：设计、运行、采购等文档非结构化知识数据人资检修工单、两票数据资源准备检修工序

成本核算编码标识知识：编码体系的标准化、

规范化真实控制

根据设备状态进行检修维

护文

档三维可视化模型对照锅炉图纸进行1:1建模，含锅炉外形、内部结构、能动部件、层次结构，包括集箱外形、材质等信息，并将图纸与对应区域的三维模型相结合，形成二三维台账。另外，整合了检修台账，将换管信息、焊口信息等融合到三维模型中进行展示。锅炉二三维台账检修台账

静态台账系统支持实时监测煤质、制粉系统、炉膛、吹灰系统、水质等全流程锅炉相关参数实时监测：锅炉安全是个系统工程，不仅要

关注锅炉本身运行状况，更要了解工艺上下游的影响。以温度监测为例，系统中可展示各个测点温度，划分若干小格展示，对于锅炉

测点不足时，系统具备锅炉机理分析配合算法，补全测点温度。锅炉状态在线实时壁温监测锅炉三维可视化实时监测诊断模型高温蠕变量计算模型智能

预警疲劳损耗计算模型三维可视化锅炉整体核心受热面焊口展示缺陷展示基于数字孪生技术的锅炉四管健康管理系统故障诊断测厚数据集成故障知识库检修指导台账管理三维可视化腐蚀

计算模型磨损计算模型启停次数运行时间载荷性质超温状态运行低温状态运行超压状态运行低压状态运行锅炉四管健康分析模型锅炉四管健康影响因素工作压力

工作温度

机组运行理化性能组织成分变壁厚估算模型

蠕定量计算→剩余寿命评估等温线外推法设计疲劳寿命人工智能模型壁管减薄量M

估

算

模

型疲劳腐蚀材料磨损e●

腐蚀分析高温腐蚀发生的条件为壁温和腐蚀性气体浓度均高

的情况，颜色越深代表此处的壁温或者浓度数值越高，所以当两者数值都高的区域为高温腐蚀易发生区域，提前预判高温腐蚀发生的位置，采取

预防措施，避免事故发生。●

蠕变断裂寿命分析结合不同材料的参数特性，根据管子的管径、壁厚、

材料、长度等设计信息，结合现场实时数据温度压

力等，以及高温受热面壁温模型计算得到的全屏管

壁温，计算出管子的实时蠕变损耗和累计蠕变损耗

,

用来判断管子当前的寿命状态。●

磨损减薄趋势分析锅炉受热面的磨损减薄受到锅炉本体运行状态、吹

灰器运行状态、化水质量、煤质变化等多方面的影

响，通过对管壁减薄速率进行计算并预测管壁的减

薄速率及减薄值来实现。锅炉四管健康分析模型笔料指的清肆的的相

机

9苗运行天数232天理壁温实时监控受地工

E

空占比式过#来燥过第

0%第然件本

=

2

%水

四

7%咨危险预警5040302010序号受热育3温限偏邮温酸离值(C)般长连级扫时长(分)招温总次数1水冷断右地脑设43058901150015632水冷型左地螺防设4305899123999503水冷型前地课旋430590.4721009474屏式过热器555587676007035水冷整右壤重当段430590.3420992806未圾过地器585590.54300134北京中安吉表科技有限公司WnTuTECH00

i0锅炉防磨防爆检修指导铜炉名称1号钢沪日

圈2022-00-19锅炉型号HG-1890/254-YM4宫量600MW锅炉形式全铜架登用硒构+型露天布置铝9章见检修指导O

遗留问题

O

超温分析

0

劣

化

分

析

OWord预览摩号管排病述测点编码超出时长(分)超温次数1球此冒位右健演水冷整出口管经2110AS14AIN090AS1657058(0)超温报骑超温受热面统计2022-08-19至2022-08-19锅炉检修指导参考甘页/饰后号座号受热面问题描述处理状态记录时问水冷壁右编颦旋段下量遇留问题X基于大模型的锅炉四管专家知识库在大模型之上，借助基于Agent

的思维链(CoT)

构建交互式在线设备故障诊断、智能问答机制。故障诊断库基于历史故障数据和运行数

据利用大数据算法训练智能

诊断模型故障/维修知识库历史故障数据，维修手册，

故障排查记录、维修记录等外部工具代码、外部系统、外部工具

等。5、调用

诊断模型6、执行

信息检索7、调用

代码等外

部工具基于Agent的大模型思维链(CoT)8、汇集并

反馈结果大模型9、联系上下

文，提炼分析

总结最终答案基于大模型的设备故障诊断平台2、问题解析

3、生成推理过程运行数据采集文档上传/读取/解析、设备

实时数据采集等4、读

取

实时数据交

互

界

面10、回

答基于设备综合运维大模型的设备状态分析自动生成设备运行数据统计计算人工修改复核专业模型计算人工填补

初步细节填充基于大模型技术和专业模型能力，通过智能交付方式实现设备状态分析报告的自动生成。设备信息监测信息编写依据基础资料录入

与获取口

rssi*ntgdoa

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-cranotoso口

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三

-n

安

口

saotao1

产n@W04口anamanrannda口+awssranunso口-三对-nnaoa相似规程检索基于大模型的锅炉四管专家知识库第五章生产系

统5.1xo₀000X5.2

xo0000X框架生成请输入一条指令开始生成基于三维模型的锅炉培训检修规程锅炉结构锅炉内部作业安全管理实时监控实时在线地监控现场人员的生命体征、跌落事故、走错区域等风险。自动报警当发生人员伤害事故、高空坠落事故，或者人员走错工作位置时，系统自动发出报警。三维可视化监控三维立体图和定位手

环融合展示，实时交

互操作界面，可视化

平台。人员安全监控平台实现锅炉炉内检修人员在炉内

空间的UWB准确定位，实时监

测检修人员的安全，为电厂完

善管理手段、主动防范事故，提

升安全管理水平创造有利条件。保障锅炉内人员安全作业sos人员主动求救现场人员遇险或被困时，可以发出求救信号第四部分锅炉检测产品生态锅炉智能运维智能化检测设备生态直管爬行

螺旋管爬行

跨越受热面

管壁清灰

精准定位及测厚

燃烧器检查锅炉水冷壁检测机器人业务场景环境相机信号指示灯激光测距仪搬运把手磁轮组件电控箱

驱动系统三轴模组锅炉水冷壁检修机器人本体及配套系统工装安装板上可放置激光雷达、测厚仪主机等外设模块控制终端系统综合配电系统安全防护系统工装安装板测厚工装测厚探头无损测厚模块锅炉水冷壁巡检机器人平台组成及功能燃烧器吹灰孔视觉检测模块壁管表面缺陷智能识别模块高压水清灰系统滚筒清灰模块基于爬壁机器人的智能运维机器人部署/撤场4小时3880平米普检：3探头，28小时15万个自

动0小时高低传统人工运维搭\拆脚手架/升降台，6天100平米人工手持设备点检：2人，48小时750个手工16小时进场/撤场检测面积检测时间检测数据点数数据记录方式数据录入时间测厚精度安全风险传统运维作业效率vs机器人智能运维作业效率以60万干瓦火电机组检测为例进行效率对比中

高1、机炉降温，

2、搭建满堂架

搭建内部平台/升降台/吊笼6、Excel/word记录检修台账数

5、拆除满堂架据3、人工清灰/

点检4、缺陷处理、

复检3、机器人普检，

覆盖率90%4、若有问题，缺陷定向处理、

复检传统运维作业流程vs机器人智能运维作业流程传统

人工

运维

作业

流程机器

人运

维作

业流

程5、检测结果、缺陷位置及图片

等在数字孪生软件系统中展示1、仿真建模、路径规划(一次性)

(3天)2、高压水/滚刷

冲洗、清灰锅炉水冷壁检测机器人效果展示炉膛检测球形无人机是专用于无GPS

信号密闭空间炉膛中，飞机动作遥控控制是用S.bus控制协议，飞机状态数据是通过Mavlink通讯协议，视频流是通过RTSP流协议，通过高清摄像头水冷壁管大

面积高温腐蚀检查、燃烧器区域定点检查、燃尽风区域定点检查等

缺陷进行巡视，对缺陷位置进行标记，形成缺陷报告，运维人员将

根据缺陷报告针对性的进行维护。F摄像头飞行高度

海拔高度5000M,

作业高度<300M无人机检测无人机尺寸

460mm*460mm*360mm控制方式

手动主视角操控飞行单架次18-20MIN

(多组电池组更换)-20℃至45℃续航时间工作温度3840*2160P米

平平平当当无人机系统-效果展示锅炉检测：缺陷参考及报告参考缺降摧述：横隔板中部变形斯裂缺陷措述：古连续多排管问连接处开裂，裂缝约2厘兴，长度大支持直管、斜管等复杂工况，吸附稳定安全，能够在恶劣的炉内环境中全面普检。方便快捷，各种区域的快速到达精准定位、自动导航具备清除浮灰、炉渣、轻度结焦等作业能力炉内巡飞，快速定位重点区域平台化、模块化设计，开放性和扩展性强搭载高精度工业视觉相机和识别系统，针对炉内重点区域精准识别。检测手段多样，支持超时测厚、视觉智能判识，可以相互印证提高检测准确率。爬壁机器人强项飞爬联合无人机优势飞爬联合创新规划巡飞路径输入：1、锅炉尺寸、待检测壁面2、纵飞/横飞模式3、前后左右、顶部底部安

全距离；4.工业相机视场角、图片重复度等参数输出：1、续航轨迹序列(xyz)2、航向(1234代指前左后

右)3、航迹长度形成检修指导意见要求：1、形成可追溯的历史任务图片、

视频、锅炉三维展示结果，其

中缺陷的位置信息要转化为具体的受热面、管号和高度信息

2、导出Word版本的检测报告，

内容包含检测任务设定及相关

缺陷分布的三维展示结果。测厚数据爬壁机器人自动检

测并采集数据要求：1、对爬壁机器人视觉图

像进行缺陷检测；2、检测要求如第一阶段检测服务输入：1、待检测壁面；2、不可达区域标注；3、区分行进路径和检测

区域；4、设定并满足爬壁机器

人的转弯半径要求；输出：1、爬壁机器人轨迹点路

线2、检测数据回传：测厚

数据、图像数据选择受热面是否匹配模型否无人机巡飞拍照要求1、“己”字型飞行，

纵飞/模飞2、速度基本恒定，小

超过500rmn/s;3、WiFi6图传工业相

机拍照照片；4、续航满一面屏对应

一块电池检测任务实时检测识别缺

陷区域并回传要求1、平均单张图片检测

时间不超过70ms;2、识别破裂、裂纹、

腐蚀、涨粗、结焦5类

视觉缺陷，准确率不

低于90%根据缺陷区域规划

爬壁机器人路径路径下发平台三维展示要求：1、三维模型分层

展示相关的检测数据；2、五类视觉缺陷

结果展示；3、巡回路径展示无人机+爬壁机器人联合检测启动检测三维建模爬壁机器人自动检

测并采集数据视频数据检心

城z.5D0数据结构起始点1坐标标定◆炉内分成6个区域，统

一

定义坐标系；◆

各子系统以此坐标系为标准进行转化后对外发送；◆用于系统间定位数据的交互。飞爬联合作业路线图口飞爬联合-自动检测任务香失行成Yis下发下一录

络径/或结束按权成Yes开始执行No

YsNoNo3检测任务控制2路径规划替通路径点无角度替通路径点无角度查询机

容

人

状态金

区

.53跑径A流区域经项中C2站束点E备准名否

完5下发路径点检测区属检测区域结束点开始4无人机检测视频TRI吉泰智能测厚数据记录散乱测厚点定位铺垫工作繁琐以往使用点检仪对锅锅炉检测面积比较大，传统测厚需提前把锅炉水冷壁测厚，以显人工记录数据难以标炉壁管清理露出金属示数据为主，依靠人记详细测厚位置和坐色，涂抹耦合及才能工记录在纸面上，缺标，对后期维护和检进行测厚工作，测厚乏主动记录数据机制。测分析造成困扰。要求高，降低效率。检测范围受限锅炉内部结构复杂，

有些部位作业空间狭

窄，人工检测不到，

造成无法全面检测。测厚工作现状传

统

测

厚·

具备基础款的所有功能·增加了定位功能，能够获取测厚点的定位·增加了实时数传功能，支持数据实时上传至软件·

配备伸缩杆，延长检测范围·

配备pad以及软件系统，能够在pad中存储并展现数据。手持智能定位无损测厚仪当前检信

检测位置息测图片手持智能定位无损测厚仪检测数据及分析检测区域选择·

以检测人员手持设备检测或者目视检查为主·

检测位置、区域有限·

以点检为主，效率低·

检查方式单一OO

常见管道检测机器人检测·

受到管子的尺寸限制，只能检查符合机器人尺寸的管子，对管子的适应性较差·

受机器人尺寸影响，·

转弯处几乎无法检查·

无法在垂直管中上下移动各类管道检测现状人工检测核心技术参数●

其他功能：陀螺仪姿态监控、前置激光参考线●机器人整体尺寸约50

mm*60mm*150m

m,能够进入最小80mm

孔管道●检测距离30-100米●视野调节：抬升和俯仰2个自由度●图像画面清晰度：双摄像头，前置检查模块1080

p,

尾部环境监控720p●磁吸附运动系统●可增加机械手臂夹取异物，或者搭载检测装置集箱检测机器人·运动机构：六足张紧支撑机构、十二只高摩擦力主动行进轮·

适应管道尺寸：DN100mm

到DN400mm

之间的管道检测·转弯：可通过1.5D

弯头和三通·

越障：可越过10mm

余高焊缝·检测距离：30-50米·全景相机：可搭配具有500万像素和200°超大广角，实现4K

高清数字成像，图像放大30倍不失真。·照明系统：大功率无眩光照明，可照亮700mm

大空间·缺陷测量及定位：基于高清分辨率的缺陷测量算法，可实现

点到点、多点线段长度测量，多边形周长、面积测量等。煤粉管道检测机器人核心技术参数●

尺寸：长43cm*宽19cm*

高13cm●速度：0.2m/s●

重量：12

kg●负载：15公斤●摄像头：视频分辨率为210万像素，1080P●

供电方式：220V电源和蓄电池小型多功能金属检测机器人●

环境操作温度：5℃~40℃小型多功能金属检测机器人相控阵测厚仪适应性磁吸附机器人小型多功能金属检测机器人现场照片金属罐体表面焊缝检测不规则金属表面探伤火电烟囱内部检测

过热器检测面临的挑战口过热器管屏布置紧密，易出现飞灰磨损、

烟气吹损、机械磨损、吹灰器吹损、长

期超温涨粗、弯头部位容易出现氧化皮等缺陷。口屏式过热器、末级过热器向火面基本布置在炉前悬空区，升降台无法到达检测位置、底部直达炉底，检查难度大、环境危险。口大部分金属材质采用奥氏体合金钢，无

法采用磁吸附方式进行检测。口依靠检测人员手持设备检测为主，登高

作业，存在安全隐患过热器检测现状·

采用碳纳米冷阴极管·

有效成像区域244mm*307mm·

小巧轻便，无需预热，高射线量，穿透力强，辐射量低·采用电池驱动，无需外接电源，靠锂电池便

可拍摄上千张X光片·

能够清晰的拍摄管子内部成像，查看氧化皮、

腐蚀坑情况。·

结合快速拆装工装、移动控制轨道，可快速

完成对受限空间的受热面管全屏底部弯头氧

化皮的检测冷阴极射线数字成像板物体冷阴极射线控制器及平板电脑冷阴极X射线源人工巡检获取数据锅炉膨胀传感数据人工巡检读

取数据，并通过只纸面、手持设备等方式记录下来，后期在

导入系统，数据管理繁琐，人工依赖程度高。数据读取不及时当前锅炉膨胀数据获取方式为

人工周期性获取，缺乏对锅炉的实时监测分析和异常状态及

时预警报警。锅炉膨胀监测现状技术参数指标无线通信LoRa测量范围2~400cm测量精度±1%探测角度<15度工作环境温度-20~+80℃使用寿命≤5年外形尺寸≤55mmX35mmX26mm壳体材料铝合金重量50g输出方式三芯线：1脚(+3.3V)2脚(GND)3脚(OUT)配套件三芯电线(可选)锅炉膨胀传感器膨胀传感器安装示意图网关Veb

端管理平台

大数据分析设备无线/有线网络物联网网关LoRa无线网络移动端APP物联网网关LoRa无线网络数据应用层数据传输层据感知层锅炉膨胀监测：部署架构测量方式测量原理备注接触式热电偶、炉膛测温探针点测量，测量温度受限，易被结焦污染，测量不稳定，更换维护量大多点组阵温度传感器(光纤)单根多点测量、适应极端恶劣工况、测量稳定、

安装简单非接触式红外式温度计、激光测温、火焰吐血、火焰电视对测量环境要求苛刻，镜头容易玷污，激光直线传播受到锅炉膨胀影响大声法学温度测量线或面测量，不受环境影响，测量精度高锅炉壁温监测：锅炉测温技术介绍多点组阵温度传感器单根多点测量串行组阵部署，布线简单安装简单，满足多数测试工况一台终端可实现上干点数据采集适应极端恶劣工况锅炉壁温监测：锅炉测温接触式对比传统热电偶单根单点测量并行部署、布线复杂安装难度高，不满足多数工况需要配多台数据采集单元受电磁和辐射干扰VS距离长远程传输高温合金封装，长度可达50m以上，长

距离传输，传输距离可达几公里测点多提高系统设备的可控性及关键设备金属部件的安全性安装简单，无须维护上干温度点同时测量单根传感器可定制多达上百个温度测点，每个测点的间隔距离均可定制，两个温度

测点最短距离可短至厘米大面积分布式布点构件轻小，高温合金柔性毛细管整体封装，封装半径最小可达1mm,

柔性灵活制造便于现场

根据被测物体形状进行安装。高精度温度测量元件高精度，分辨率：0.1℃;测量精度：0-400℃0.5%Fs