中韩石化智能化改造深化应用研究——智能机器人巡检技术在炼油公用工程总变电站的应用

文｜杜锐君

一、项目背景

众所周知，石油化工领域对国民经济的发展起着无可替代的作用，而在石化产业中的电力模块，倘若任意环节发生问题，其连锁反应都可能造成石化产业园区大面积的停电停工，甚至引发网络崩溃、设备损害、人员伤亡等灾难性事故。中韩石化炼油公用工程部总变电站作为全厂电力负荷中心，承担着电能汇集及分配的重要作用。它能否正常运行直接关系到石化全厂生产的安全平稳。为了使变电站内主变、母线、开关等重要设备处于正常运行状态，需要不间断地对全站进行巡视、检查、维护。

传统石化工厂的电力车间，多采用人工方式对变电站监控和巡视，通过人的感官实现对设备进行简单定性判断。虽然人工巡检的劳动强度已经很大，依然不够精细、严谨，更无法保证24小时关注。因此，传统变电站巡检工作急需新的“接班人”，代替这种监控手段单一、录入数据效率低下的工作方式。用自主或遥控的方式，在炼油公用工程部总变电站内对高压设备进行巡检，及时发现电力设备的缺陷、异物悬挂等异常现象，当电压实际值与预设范围有出入时，还能实现自动报警，提醒专业技术人员进行相应操作。借助滑动轨道，它的运行轻便、灵活，可自行巡检也可被远程控制执行巡检，起到减员增效的作用。投用机器人设备及其背后的巡视系统能更快地推进变电站无人值守的进程，其运行机制如图1所示：

图1 智能巡检机器人运行机制示意图

二、技术优势

智能巡检机器人，可按业务要求设定巡检任务，代替人工完成多种高风险巡检、探测、监控、保障诊断、预警报警功能。该项技术，目前已成功应用于中韩石化炼油公用工程部总变电站35kV GIS开关柜的监控与巡视。

通过需求对接、技术分析，中韩石化炼油公用工程部总变电站智能巡检机器人基于人工智能和工业物联网技术打造，主要由三大部分组成：探测器主机、通讯存储的站内终端、集中监控的远程终端。该机器人通过自主运行的机动平台，搭载多组高性能监测仪器，可对中韩石化炼油公用工程部总变电站内设备进行全天候监控，大大减少配电站所需的固定式传感器和仪器的安装数量，无需大量布线、无需改造公用工程部总变电站内现有的开关柜，节省运营成本。

这种更加灵活实用的变电站机器人巡视系统，有效满足中韩石化对供电质量日益提高的要求。机器人系统可

三、设计理念

中韩石化投用智能巡检机器人，不同于一般的工业机器人。它不但是一个执行检查功能的智能化设备，还被定义为智能综合数字化平台，后期将满足其他数字设备的对接和扩展功能。

应用于中韩石化炼油公用工程部总变电站开关柜的监控需要达到以下技术要求：

满足防爆规范；

满足电磁兼容要求；

满足机械振动性要求；

满足巡检功能，包括 可见光检测、红外检测、噪声检测；

满足运动性能，包括自主导航定位、防碰撞、防跌落、具有越障能力、转弯能力、续航能力、充电能力等；

满足智能报警功能，包括机器人异常报警，备检设备异常报警。主要有过热、三相温差异常、各类表计读书异常、设备分合状态异常等。

四、技术攻关

通过技术人员对配电站台区的实际场景调研，在部署这套机器人时，对传感器、巡检运动系统、站端控制系统等一系列模块进行了定制化研发。使配电站实现“智能、远程、无人”监控和巡检。实拍外观图如图2所示：

图2 机器人外观实拍图

主要通过以下技术和模块达到功能实现：

（一）表计视觉读取

机器人视觉系统可模仿人目测巡视，对面板上各种表计、指示灯、状态标志的含义具有智能识别功能，并与系统预置或自定义的参数进行比对计算，及时做出反应。

（二）热像图监测

红外相机实时拍摄目标输出热图，测定目标温度，同时与环境温度、目标历史温度进行组合对比计算，判断设备有无异常。

（三）烟雾、臭氧、温湿度检测

借助于机动平台的优势，近距离的检测相比固定传感器，减少环境因素影响，更灵敏地侦测并定位泄露故障点。

（四）噪音频谱分析

通过近距离地采集目标设备的声音，进行特征频谱分析，并与故障特征样本进行比对，有助于发现设备异常。产品参数及功能详细指标如表1所示。

表1 智能巡检机器人产品参数、工艺指标表

五、项目成效

中韩石化公用工程部变电站智能巡检机器人于2021年1月份正式投用。每天可以巡视GIS开关柜4次、转向观测近千次，代替变电站值班人员值守。智能化巡检有助于减轻劳动工作强度，提升自动化进程，使变电站工作更加精准、安全、高效。变电站智能巡检机器人工作成果显著，以35kVGIS开关柜为例，机器人巡检提高了2倍工作频度，人工例行巡视工作量下降67.3%。并且，可以通过系统与之前巡检数据对比，实时提醒异常数据，为检维修工作提供准确的依据，为设备完整性工作策略的执行提供有力的支持。

当前，中韩石化着力建设智能工厂，提升生产经营过程的感知、预测、协同、分析优化能力，支撑灵活、高效的智能化生产运营、促进管理效率和经营效益的提升。未来，将有更多智能化设备应用于各运行部生产场景，在安全、环保领域实现无人值守、自动化操作。