概述
        进入2000年以来，我国火电机组逐步向大容量、高参数的方向发展，热工过程变得更加庞大与复杂。任何一个热工设备的故障，都可能直接导致巨大的安全与经济损失。因此，设备的健康稳定运行是电厂安全经济发电的前提和保证，而及时与正确的检修工作就是维持设备健康的有效手段。
        各种智能仪表和检测设备的应用，使得预防性维修成为可能。艾默生公司的AMS智能设备管理软件就是为工厂预防性维修的目标而设计，能够高效地收集各种智能仪表和设备，并简化仪表组态与管理维护工作，对过程或者仪表故障进行事先预警CONTROL ENGINEERING China版权所有，有效提高机组运行效率。本文详细介绍AMS智能设备管理软件的应用功能和收益，并就未来的功能扩展提出了建议。
        项目背景
        该电厂地处中国南部，不仅为该地区提供高效清洁的电力，还担负着区域集中供热，是重要的基础设施配套项目。目前该电厂装机容量为2x300MW亚临界燃煤热电机组，控制系统采用了艾默生公司Ovation控制系统，并配置500点AMS智能设备管理软件，实现了最先进的PlantWeb工厂管控网架构。Ovation控制系统涵盖锅炉、汽轮机和发电机等主辅设备，功能包括数据采集、锅炉燃烧控制、炉膛安全监控、顺序控制、机组协调控制、汽轮机控制、给水泵控制等；而AMS智能设备管理软件则负责集成机组智能仪表信息，协助完成仪表设备的管理，原理结构图如下。

图1 Ovation与AMS系统原理结构图

        AMS的应用功能
        AMS智能设备管理系统是针对智能仪表、智能阀门定位器等进行在线组态、调整、校验管理、诊断及数据库事件纪录的一体化方案。它是基于HART协议和现场总线基金会协议而开发，能够实现数据采集、数据分析，并可以支持各种符合HART或者Ff标准的不同厂商的设备，极大地方便了用户在测量仪表和执行机构方面的选择。与传统的采用手操器的调试方法相比，电厂利用AMS智能设备管理软件大大提高了工作效率，节省了调试和维护成本，下文将逐一进行功能列举并进行成本比较。
        智能设备接线和回路检查
        智能仪表或者执行机构安装就位后，调试的第一步工作就是检查物理连接，具体步骤是：
        ●   检查P&ID图，找出其位置和管道说明，以及设备生产商所提供的安装说明书
        ●   检测并调节相应的供电和供气
        ●   确认接线的正负极性，连接信号线
        ●   对照仪表标签，确认仪表安装是否正确
        ●   确认装置的输入和输出信号是否在正常的运行范围内
        ●   将变送器和机架终端上的信号线断开，测量回路阻抗，再将变送器上的信号线短路，用欧姆表测量终端面板上的回路阻抗。该过程一般需要两个技术员采用无线电收发设备保持联络
       ●   利用欧姆表，将信号线断开，测量信号与地之间的阻抗以确认信号线与地之间是否短路。该过程一般需要两个技术员采用无线电收发设备保持联络
       ●   重新连上现场和机架上的变送器接线
        完成物理连接检查后，就需要进行接线检查和回路检测。接线检查就是检查智能设备标签是否正确；而回路检查则是利用信号发生器或者标定器模拟产生0%，25%，50%，75%，100%过程变量量程或行程值信号，确认DCS上的测点值是否正常。
        在过去，这些工作至少需要两名工程师分别在控制室和现场共同配合完成。采用AMS智能设备管理软件后，一名工程师就可以在控制室迅速完成现场智能设备扫描，获取全部的智能设备标签号，完成接线检查；而且可以产生0%，25%，50%，75%，100%行程值信号，帮助确认DCS上信号测试是否正常。从而，极大地减少了工程师对现场智能设备的调试时间，有效地提高了工作效率。
        此外，对于回路的联锁功能，AMS能够提供非常简便的检查方法CONTROL ENGINEERING China版权所有，即：利用AMS对各个设备的输出锁定，然后确认期望的过程联锁条件，依次调节各个输出，确认联锁是否正确即可。
        智能设备组态功能
        通过AMS可以对现场的智能设备，进行组态配置管理，如：设置和变更设备组态信息、存储、比较和转换设备组态信息。图2示出了3051变送器的组态配置界面，通过这个界面，可以非常方便地修改变送器的各种配置参数，比如工程单位设置、上下限设置、工程量转换方式等信息。
        除了完成基本的组态功能外，AMS软件内置一套关系型数据库，可以存储各个历史时刻的配置信息。这些历史配置信息都可以随时被调用出来，进行比对，方便运行管理人员了解过去的仪表配置信息。当仪表出现更换时，用户可以直接将最近的配置信息进行下载，简化仪表配置工作，而且消除了配置过程中可能出现的误操作。为了保障仪表配置的安全性，任何的配置信息的修改，都会在AMS软件中留下痕迹，即：谁修改的、什么时候修改的、修改理由、修改之前的参数和修改之后的参数，都有据可查。

图2 压力变送器的AMS组态画面

        ●   同过去通过手操器配置智能仪表相比，AMS的组态管理功能可以显著提高工作效率，提高仪表运行的可靠性：
        ●   设备管理工程师可以直接在中央控制室完成现场智能设备的组态，大大节省了在现场的组态配置时间；
        ●   设备管理工程师可以随时查阅过去的配置历史，了解以往的设备运行情况；
        ●   更换设备时，设备管理工程师可以直接复制使用以前的配置信息，消除了组态错误的可能
        ●   统一管理全部的智能设备，便于对比分析，充分了解现场设备情况。
        智能设备监测和诊断
        过去，操作人员只能通过测量值或者反馈信号，以及相关仪表的指示，来判断生产过程的异常和故障。但这种判断是基于过程测量值是否在正常量程范围内这个前提进行的，事实上，很多异常和故障的最初，并不会体现为过程测量值的超限，只能根据工质的特性进行数据分析来判断；而当过程测量值已经超限或者超量程时，异常和故障已经变得严重了，必须进行事后维修了。
        相比于传统设备，智能设备不仅简化了安装和配置工作，而且还能够采用内置的统计分析等算法，直接对采集的数据或者设备本身状态数据进行分析，实时地对设备本身和过程进行诊断，并提前判断可能存在的异常和故障，提示操作管理人员进行出现问题的原因和必要的操作。
        以压力仪表的导压管堵塞故障为例，传统的测压仪表只能反映工质的绝压或者差压值，导压管轻微堵塞时，测量值仍然在正常范围，操作人员无法从测量值判断已经出现轻微异常；只有堵塞非常严重时，测量值才会出现超限或者超量程情况，必须立即维修，而且可能已经对正常的生产运行产生了不利影响。但智能压力变送器，如罗斯蒙特3051S压力变送器，能够对测量值进行统计分析，来提前判断导压管的堵塞情况，当导压管出现部分堵塞但测量值还未超限的情况下，操作人员可以通过AMS及早了解导压管异常情况并安排检修，保障生产过程的稳定。
        智能设备的预警一般有三种：
        ●   建议型：提示操作人员注意，智能设备出现小的问题，但不会影响生产过程的正常运行。
        ●   维护型：提示操作人员应该对智能设备进行维护。如果不及时进行维护，就会导致生产过程的降级运行。
        ●   故障型：提示操作人员智能设备已经无法正常操作，必须马上进行维护。
        这些预警信息都可以通过AMS进行查询，而且都被存储为历史数据，方便日后对设备进行分析，指导检修周期的制订。

        图3 智能仪表的建议型预警
        (罗斯蒙特3051S压力变送器的报警界面，“就地显示故障”，请检查显示连接线)

        图4 智能仪表的维护型预警
        (罗斯蒙特3051S压力变送器的报警界面，“传感器内存模块报警”，建议下个检修周期进行更换)

        图5 智能仪表的故障型报警
        (罗斯蒙特3051S压力变送器的报警界面，“主测量值故障”，建议检查连接线缆和电子线路板)

        智能设备标定和校验
        测量仪表在工作一段时间后，就需要进行标定，以确保其测量精度。传统上，仪表维护人员会将仪表拆卸回实验室进行标定，或者携带仪表标定器直接到现场进行标定，在标定过程中，需要记录所有的标定结果，并在标定完成后编制文档。如果在标定过程中发现仪表精度不够，则需要更换仪表。
        AMS智能设备管理软件能够帮助设置标定步序，然后标定步序可以下载到标定器中；仪表维护人员带着标定器到现场，对仪表进行标定；完成标定后，标定测试结果可以上传到AMS软件，并自动产生标定文档，大大减少维护人员的维护工作量。同时，AMS软件还可以帮助维护人员进行标定历史数据分析，优化标定频率和执行时间，实现仪表的预防性维护。
        自动文档功能
        AMS智能设备管理除了可以自动产生校验文档外，还能够自动扫描连接到Ovation控制系统上的智能仪表和执行机构，并且自动创建数据库，包括设备生产商、产品类型、版本号之类的信息。这些信息都可以导出为文本或者XML数据表格式，传送到设备管理系统(CMMS：Computer Maintenance Management System)或者资产管理系统(EAM：Enterprise Assets Management)，简化设备基本信息的输入工作量。
        将来的改进和扩展
        目前，该电厂对AMS智能设备管理软件的应用还处于设备组态、标定管理的初级阶段，距离真正的预防性维护还有很多工作需要做。为了进一步的提高维护工作效率，将来可以逐步增加如下功能，实现真正的管控一体化。
        ●   增加阀门诊断软件模块，如Fisher Valve-Link模块，实现对智能执行机构和阀门的诊断，包括摩擦力诊断、阀门行程诊断、阀内件磨损诊断，确保执行机构一直工作在健康的状态，实现按需维护，提高控制品质的同时降低维护成本。
        ●   根据智能设备的历史故障信息和维护信息，指导设计设备维护周期，优化设备巡检和维护工作。
        ●   实现AMS数据和企业管理信息系统MIS之间的集成。设备维护模块是企业MIS的一个重要功能控制工程网版权所有，将AMS的预测诊断类数据送入设备维护模块，有助于优化设备维护工作，有效提高设备点检的工作效率，增强设备维护工作的有效性。
        AMS软件除了管理智能仪表和执行机构外www.cechina.cn，还能够实现机械设备的诊断功能，包括旋转机械的振动监视和诊断、油液分析、红外热成像、超声分析和电机诊断等多种功能，将这些产品配合起来使用可以实现对全厂主辅设备，包括电气设备的预防性维护。
        总结
        电厂在采用AMS智能设备管理软件后，大大简化了智能设备的调试和维护工作，有效地提高工作效率，节省了初期设备的调试时间。目前，对AMS的应用尚处于初级阶段，未来几年还需要进一步完善功能模块，强化培训控制工程网版权所有，以期实现真正的预防性维修，达到管控一体化的目标。