东方电气集团东方电机有限公司(简称:东方电机)成立于1958年,是中国大型发电设备研究、设计、制造的骨干企业,是全球清洁能源装备和服务的主要供应商。东方电机以“绿色动力 驱动未来”为使命,坚定不移走绿色、低碳、循环、可持续的创新发展之路,致力于为人类社会发展提供源源不断的清洁能源。

东方电机通过60多年的自主创新和科研攻关,形成了“水、火、核、气、风、光”“多电并举”的产业发展格局;研制的发电装备约占中国总装机容量1/3,中国每3度电就有1度源于东方电机的装备;累计生产的清洁能源装备每年可为地球减少二氧化碳排放约上亿吨。

截至目前,东方电机清洁能源产业占比达90%,累计产出发电装备近6亿千瓦,产品遍布中国31个省、市、自治区,出口到美国、印度、越南、巴基斯坦、巴西、委内瑞拉、埃塞俄比亚等36个国家和地区。

 

一、大型清洁能源装备重型制造数字化车间示范应用场景

东方电机大型清洁能源装备重型制造数字化车间,始建于上个世纪90年代。车间厂房长度约400米,宽36米,高33米,云集了一批中国乃至世界一流的加工设备,由于其超大的规模和超强的制造能力,曾被誉为“中华第一跨”。举世瞩目的三峡、溪洛渡、白鹤滩等巨型水电机组,台山175万千瓦核能发电机组、华龙一号、国和一号核能发电机重要部件都产自这座厂房。

目前,该车间已建成集行业先进的大型机加设备集群监控单元,行业首创的水轮机数字化装配中心、球阀压力试验中心,行业领先的机器人智能焊接集群等为一体的新一代清洁能源装备重型制造车间,极大提升了大型清洁能源装备的产出质效。

1、行业先进的大型机加设备集群监控单元

大型机加设备集群监控单元集数字化车间生产管理、高级排产、数据采集、机床及刀具数字孪生、5G安全视频监控等于一体,将大型机加的单机台独立操控模式升级为多机台集群控制模式,大幅提高了机加设备利用率,保障能源装备高效产出。

大型机加设备集群监控单元不仅可以实时掌握各大型机床的生产进度,加工情况、设备状态等数据,还能够全面准确地管控调度各机床的任务及负荷。

通过机床数字孪生、生产关键信息的动态数据采集、5G视频监控等手段,大型机加设备集群监控单元可实时监控能耗、质量、安全等信息,有效提高了离散制造行业大型机床加工过程数字化、透明化及安全防控等水平。

为准确评估机床实时加工状态,充分保障重要产品加工质量,东方电机还开发了刀具数字孪生系统,通过智能化算法,实现刀具实时健康监测,大幅提升加工效率,保障未来清洁能源装备的高效产出。

2、行业首创的水轮机数字化装配中心、球阀压力试验中心

水轮机数字化装配中心采用智能化三维测量获取产品精加工后的数字模型,并进行数字化装配,高效、全面地判定产品装配质量,将水轮机装配操作效率提升了400%。

传统实物预装不仅需要所有零部件的齐套性,还需要占用大量的场地、人员、起吊转运等核心资源,整个装配周期长,易形成产出瓶颈。东方电机开发的行业首创数字化装配技术,通过数字化技术构建出真实装配效果与设计效果的比对,大大缩短预装配周期。以抽水蓄能导水机构为例,与实物预装相比,数字化装配不仅成本降低了80%,效率还提升了400%。

球阀压力试验中心,利用行业领先的压力试验控制系统,通过远程集中控制,实现球阀压力试验全过程自动化控制,可实时采集分析压力试验数据、变形数据,在行业内开创了与用户在线协作的新模式,试验效率大大提升。

3、行业领先的机器人智能焊接集群

机器人智能焊接集群将焊接技术与5G、自动化控制及物联网技术有机融合,实现了机器人焊接的集群控制和数据驱动,大幅改善焊接工人的工作环境,提高焊接质量。

东方电机在发电装备制造行业内率先实现了焊接机器人的规模化应用,10套大型焊接机器人已广泛应用于实际生产,完成了白鹤滩、长龙山等重大项目的座环、球阀、转轮等核心部件的焊接工作,焊接产品质量优异,实现了“台台精品”。

在冲击式水轮机转轮制造过程中,由于转轮结构复杂,常规的铸锻焊方法,材料利用率低,东方电机采用的机器人电弧增材制造技术,可提升材料利用率至85%。

预计“十四五”末,东方电机50%以上的焊接任务将由机器人完成。

二、全球首个定子冲片绿色“无人车间”示范应用场景

定子冲片绿色“无人”车间依次分布两台机器人定子铁芯叠片系统,机器人激光切割项单元,定子冲片全自动生产线,中央控制室及物料无人转运系统等。车间融入5G、互联网、物联网、机器视觉等技术,结合数字化运营管理,实现了生产操作无人化、生产数据驱动化、生产控制智能化、生产产品绿色化。

定子冲片绿色“无人车间”建设历时五年,分为两期完成:Ⅰ期于2020年3月通过国家工信部验收,率先实现了定子冲片的高效智能制造;Ⅱ期于去年7月正式投入使用,建成了发电装备行业首个定子冲片“无人”车间。今年,东方电机又对其进行了绿色升级,建成了定子冲片绿色“无人”车间,进一步提升智能和环保水平。

以前的产品实现方式,生产管理完全依赖于人工调度,几乎所有的工序都以手工操作为主,设备自动化程度低、劳动强度大、粉尘污染重、环保压力大。现在“无人车间”机器人取代人工操作;AGV无人叉车全面取代人工物料配送;全面推广环保水溶性漆刷漆工艺和热能循环利用等技术;实现了以数据驱动为核心的新型制造和运营模式。

目前,车间的生产、质量、环保、设备等运行数据,均实现了即时采集、即时发送,管理人员可以在后台即时掌握生产计划安排、质量检验数据、产品产量完成率、项目执行状态、设备运行状态,及时处理报警和异常信息,精准判断和解决问题。

定子冲片绿色“无人车间”将定子冲片产量从9000吨提高到15000吨,人均产出提升620%、能源利用率提高56.6%、劳动强度降低90%以上,挥发性有机排放降低70%以上,定子冲片的产品质量和生产效率大幅提升。

三、智慧产品展示厅示范应用场景

智慧产品展示厅具备清洁能源装备智慧化产品、清洁能源装备绿色智造和清洁能源系统优化远程集约呈现功能。

在清洁能源装备智慧化产品开发方面,东方电机开发的智慧机组具有全息监测、智能诊断、智能调节以及高效交互的数字化运行四个特征,可实现“自评估、自诊断、自规划、自调节、自学习”等功能,为新型电力系统下发电设备保持长期安全、稳定、可持续运行提供坚实保障。

全息监测:针对电站用户的监测盲点、运维痛点开发的一系列在线智能监测终端,例如针对关键螺栓的应力监测、针对定子穿心螺杆绝缘监测、可更换的定子层间温度监测、针对转子结构安全性的视觉识别监测等。目前这些技术都已经陆续落地。

智能诊断:为打造发电设备智慧大脑,自主开发的一套基于工业互联网架构的机组智能诊断系统,目前已经实现了在线健康评估、典型故障诊断、实时数据监盘、专业案例资源提供等功能。

 

智能调节:针对设备复杂运行工况,实现设备状态跟随运行工况的智能调节、故障设备的快速退出等。包括智慧集电、智慧冷却、油质再生等产品。

高效交互的数字化运行:将以前的纸质版说明书、安装检修手册、宣传资料等,通过数字化的形式进行呈现,形成产品的安装运维标准化作业指导书及电站VR场景等,帮助用户直观感受设备运行状态及安装拆卸过程。

在清洁能源装备绿色智造方面,东方电机基于数字化设计成果,结合“十四五”抽水蓄能产能提升、核心制造规划、工艺布局调整和生产实际,针对每个生产车间的作业特点,量身定制不同的转型方案,通过以点带面整体联动的方式推进数字化车间建设。建成了全球首个定子冲片绿色“无人车间”,磁极“高品质+绿色”数字化车间,勇担产业链“链长”,推动产业链供应链数字化转型,成功打造德阳市中小企业数字化车间示范项目。

在清洁能源系统优化方面,东方电机对厂区的供能系统进行优化,建立了包含光伏、储能、三联供、地源热泵、能管平台等在内的厂区综合能源示范项目。综合能源以用能侧为主,通过系统规划,灵活运营某一区域内的水、电、气等资源,实现“清洁、高效、灵活、可靠”的能源利用目标。实现单一供能到多能互补的转变。

 

通过厂区能源系统建设,东方电机总结出了一套独具特色的综合能源系统规划技术,并将“为用户提供综合能源方案”作为一个新的研究推广点。

东方电机根据自身在清洁能源装备研制领域的优势,提出了基于用能侧的产业发展方向,将从多能互补、环保产业、余能利用、资源回收、分布式调相机等五个方面入手,为用户提供更清洁、安全、高效、智能的能源综合解决方案。


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