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★北京康吉森自動(dòng)化科技有限公司

1　方案目標(biāo)概述

壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于石化、化工、能源、冶金、電力、機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域，在石化和化工行業(yè)更是成為必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，在生產(chǎn)過程中起到提供動(dòng)力、氣體分離、氣體合成等關(guān)鍵作用，被稱為化工生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。壓縮機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，一旦出現(xiàn)故障或停機(jī)將導(dǎo)致整個(gè)裝置的停車，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失；另一方面壓縮機(jī)組的高效運(yùn)行對(duì)整個(gè)裝置的節(jié)能降耗和效益提升具有重要意義。實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化壓縮機(jī)組的控制和管理，對(duì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)化工裝置的“長(zhǎng)、滿、安、穩(wěn)、優(yōu)”運(yùn)轉(zhuǎn)具有決定性意義。

實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)組控制目標(biāo)和管理目標(biāo)，需要涉及工藝、設(shè)備、儀表等多個(gè)專業(yè)，涵蓋自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化、智能化等多方面技術(shù)，需要系統(tǒng)性專業(yè)化解決方案。北京康吉森科技作為行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，結(jié)合多年機(jī)組控制技術(shù)和機(jī)組管理經(jīng)驗(yàn)，融合數(shù)字化智能化技術(shù)，推出壓縮機(jī)組全面智能管控平臺(tái)——ITCM，成為壓縮機(jī)組優(yōu)化控制和智能管理的全新解決方案！

康吉森機(jī)組智能管控平臺(tái)ITCM賦能壓縮機(jī)組全自動(dòng)運(yùn)行和智能管理，整合工藝、能效、機(jī)械及儀表數(shù)據(jù)，構(gòu)建機(jī)組數(shù)字孿生體；實(shí)現(xiàn)機(jī)組持續(xù)節(jié)能優(yōu)化與機(jī)組全面健康管理兩大閉環(huán)；帶來機(jī)組節(jié)能優(yōu)化、故障分析、智能運(yùn)維三大應(yīng)用價(jià)值。

ITCM適用于機(jī)組控制升級(jí)、機(jī)組優(yōu)化改造、機(jī)組智能管理三大應(yīng)用場(chǎng)景，構(gòu)建“一個(gè)平臺(tái)，兩套系統(tǒng)，四大能力”，成為智能工廠的重要組成部分。

ITCM硬件采用一體機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，用戶可以根據(jù)需求選擇適合的功能模塊，實(shí)現(xiàn)機(jī)組控制、安全聯(lián)鎖、機(jī)械保護(hù)和機(jī)組數(shù)字化管理功能的靈活組合與部署。

ITCM軟件采用B/S架構(gòu)，采用本地化平臺(tái)部署，具備多協(xié)議、多接口、數(shù)據(jù)治理、軟件集成、數(shù)據(jù)可視化及3D場(chǎng)景還原能力，實(shí)現(xiàn)機(jī)組全面管控功能。

ITCM數(shù)字化系統(tǒng)配置機(jī)組節(jié)能管理、機(jī)組能效分析、控制性能評(píng)估、機(jī)組報(bào)警管理、機(jī)組模擬仿真、控制系統(tǒng)監(jiān)管、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)組視頻監(jiān)控和機(jī)組特殊管理等9大功能模塊，用戶可根據(jù)自身需求選配所需模塊，并靈活訂制數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)模式和報(bào)表功能。

2　方案介紹

康吉森機(jī)組智能管控平臺(tái)ITCM，集機(jī)組節(jié)能優(yōu)化、機(jī)組故障分析、機(jī)組智能運(yùn)維等功能于一身，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組能耗可優(yōu)化、故障可預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)可分析、設(shè)備可感知等業(yè)務(wù)應(yīng)用，是機(jī)組智能管控、高效率安全運(yùn)行的全方位得力助手。

2.1　性能特點(diǎn)

康吉森機(jī)組智能管控平臺(tái)ITCM可實(shí)現(xiàn)設(shè)備便捷的接入、系統(tǒng)高性能:低代碼靈活擴(kuò)展、系統(tǒng)開放性、資源彈性伸縮、安全可靠。

便捷的接入：可接入汽輪機(jī)，壓縮機(jī)等各類設(shè)備數(shù)據(jù)。邊緣端支持眾多常用的設(shè)備采集協(xié)議，兼容200+工業(yè)設(shè)備通訊，并支持設(shè)備按照模型管理和接入。平臺(tái)支持MQTT和Kafka數(shù)據(jù)接入。

系統(tǒng)高性能：平臺(tái)數(shù)據(jù)接入高性能：可根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)需要，通過垂直、水平擴(kuò)展?jié)M足高并發(fā)的消息處理能力。數(shù)據(jù)顯示可支持毫秒等級(jí)的數(shù)據(jù)刷新。數(shù)據(jù)計(jì)算處理：根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)變化情況滿足高性能的計(jì)算處理。

低代碼靈活擴(kuò)展：現(xiàn)有解決方案提供低代碼的方式進(jìn)行靈活擴(kuò)展。各類監(jiān)控報(bào)表和統(tǒng)計(jì)報(bào)表支持配置調(diào)整。2D&3D數(shù)字孿生實(shí)時(shí)呈現(xiàn)關(guān)鍵指標(biāo)和虛擬仿真場(chǎng)域。

系統(tǒng)開放性：第三方數(shù)據(jù)接入開放性：支持接入第三方系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)集成到平臺(tái)。集成方式：支持接口集成，數(shù)據(jù)庫(kù)集成，畫面集成。API開放性：豐富的RESTful API，提供設(shè)備管理，設(shè)備監(jiān)控，告警通知等數(shù)據(jù)的API，供深度開發(fā)整合。

資源彈性伸縮：由于搭載了企業(yè)級(jí)容器云，可提供完整的資源管理和數(shù)據(jù)管理?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況進(jìn)行資源的彈性伸縮調(diào)整。提供運(yùn)維管理的操作界面，提高運(yùn)維的易用性。

數(shù)據(jù)傳輸安全：基于TLS加密協(xié)議傳輸。設(shè)備接入安全：支持一機(jī)一密、雙向證書認(rèn)證。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全：提供數(shù)據(jù)庫(kù)備份還原工具，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全。

2.2　核心功能

機(jī)組智能管控平臺(tái)ITCM產(chǎn)品按功能分為基礎(chǔ)模塊和擴(kuò)展模塊。基礎(chǔ)模塊包括：機(jī)組節(jié)能管理、機(jī)組能效分析、控制性能評(píng)估。擴(kuò)展模塊包括：機(jī)組報(bào)警管理、機(jī)組模擬仿真、控制系統(tǒng)監(jiān)管、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)組視頻監(jiān)控等。

ITCM-機(jī)組控制優(yōu)化功能：通過ITCM機(jī)組控制系統(tǒng)控制算法，投用機(jī)組防喘振控制和性能控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)組全自動(dòng)高效率運(yùn)行。

ITCM-機(jī)組節(jié)能管理模塊：直觀展示機(jī)組節(jié)能效果，記錄節(jié)能降耗數(shù)據(jù)和能耗趨勢(shì)，結(jié)合機(jī)組節(jié)能優(yōu)化控制算法，為用戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

ITCM-機(jī)組能效分析模塊：通過熱力學(xué)計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析，跟蹤機(jī)組整體及各段運(yùn)行功率和效率，提供能效分析工具，包括機(jī)組工藝流程、能效趨勢(shì)、能效對(duì)比分析等。用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同類型機(jī)組進(jìn)行參數(shù)配置，只需選擇機(jī)組屬性參數(shù)，并導(dǎo)入儀表數(shù)據(jù)和氣體參數(shù)，即可通過后臺(tái)算法實(shí)現(xiàn)能效計(jì)算。

ITCM-控制性能評(píng)估模塊：通過控制算法，對(duì)機(jī)組主要控制回路控制效果進(jìn)行分析評(píng)估，監(jiān)督控制回路PID參數(shù)，并通過人工智能算法提供PID優(yōu)化建議。

ITCM-機(jī)組模擬仿真模塊：通過后臺(tái)流程模擬仿真驅(qū)動(dòng)機(jī)組數(shù)字化模擬運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)組操作與控制培訓(xùn)、比武、故障分析、事故演練，程序校驗(yàn)、參數(shù)模擬整定及工藝研究等功能。

ITCM-機(jī)組安全聯(lián)鎖和機(jī)械保護(hù)功能：通過康吉森機(jī)組控制系統(tǒng)（SIL3安全等級(jí)）實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全聯(lián)鎖功能；通過康吉森TSxPlus系統(tǒng)獨(dú)有的VPM卡件實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)直接采集，更加便捷的實(shí)現(xiàn)機(jī)組機(jī)械保護(hù)功能。

ITCM-機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊：實(shí)現(xiàn)機(jī)組狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，包括汽輪機(jī)和壓縮機(jī)機(jī)械狀態(tài)和主要工藝狀態(tài)，提供軸系監(jiān)視、趨勢(shì)分析、頻譜分析等工具，包括時(shí)域波形、軸心軌跡、FFT、全頻譜、全瀑圖、小波分析、短時(shí)傅里葉分析、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解信號(hào)處理方法SLL-EMD（康吉森的發(fā)明專利）等。

ITCM-機(jī)組報(bào)警管理模塊：實(shí)現(xiàn)機(jī)組報(bào)警的采集、統(tǒng)計(jì)、分析和管理功能，兼?zhèn)錂C(jī)組第一事故報(bào)警功能，成為機(jī)組故障分析和報(bào)警處置的有效工具。

ITCM-控制系統(tǒng)管理模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的全面監(jiān)管，包括系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、掃描時(shí)間、旁路點(diǎn)和強(qiáng)制點(diǎn)、系統(tǒng)報(bào)警、卡件工作狀態(tài)、卡件臺(tái)賬管理實(shí)用功能。

ITCM-機(jī)組特護(hù)管理模塊：建立機(jī)組運(yùn)維特護(hù)管理能力，實(shí)現(xiàn)機(jī)組日常運(yùn)維、點(diǎn)檢、維修全方位解決方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)組檢維修策略管理和優(yōu)化，并與VR/AR技術(shù)結(jié)合，對(duì)機(jī)組維護(hù)和檢修提供數(shù)字化輔助能力。

2.3　適用領(lǐng)域

天然氣輸送，煤化工，化肥，冶金，石油煉制。

3　代表性及推廣價(jià)值

康吉森機(jī)組智能管控平臺(tái)（ITCM）以數(shù)據(jù)中臺(tái)為基礎(chǔ)，結(jié)合機(jī)組控制和先進(jìn)管理，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析、信息安全、算法部署、人工智能等先進(jìn)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)機(jī)組控制性能評(píng)估、能效分析、節(jié)能管理、報(bào)警管理、模擬仿真、控制系統(tǒng)監(jiān)管、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、信息安全、遠(yuǎn)程運(yùn)維等功能，為用戶打造一流的機(jī)組智能化解決方案，提升機(jī)組管理水平、提高機(jī)組運(yùn)營(yíng)效益、確保機(jī)組安全生產(chǎn)。

ITCM平臺(tái)通過工業(yè)一體機(jī)方式部署在本地，內(nèi)置邊緣平臺(tái)，具備完整平臺(tái)架構(gòu)，包括設(shè)備層、控制層、平臺(tái)層和應(yīng)用層，同時(shí)預(yù)留對(duì)外的標(biāo)準(zhǔn)接口，可以與ERP、安全管理信息等相關(guān)信息系統(tǒng)集成，建成全廠生產(chǎn)運(yùn)行智能化管理的綜合性平臺(tái)。

建設(shè)ITCM平臺(tái)的意義：

（1）實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)維可視化

ITCM平臺(tái)采用形象直觀的可視化技術(shù)來感知機(jī)組信息、組織現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理活動(dòng)。管理人員通過機(jī)組關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息的圖形、圖表、色標(biāo)等視覺信號(hào)，迅速而準(zhǔn)確的作出判斷，將復(fù)雜的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)，如：機(jī)組能效監(jiān)測(cè)、分析、跟蹤和調(diào)優(yōu)等具體化、圖形化，促進(jìn)機(jī)組管理的高效性。

（2）增強(qiáng)企業(yè)管理和決策

提升企業(yè)對(duì)全廠機(jī)組業(yè)務(wù)的數(shù)字化管理能力，包括：設(shè)備臺(tái)賬、備件管理、全周期運(yùn)行監(jiān)測(cè)、能效跟蹤分析、控制優(yōu)化調(diào)整、故障分析、運(yùn)維指導(dǎo)、機(jī)組模擬仿真、視頻監(jiān)控、巡檢派工、遠(yuǎn)程專家診斷等機(jī)組業(yè)務(wù)的全流程管理，為企業(yè)提供的業(yè)務(wù)決策和分析手段。

（3）提高企業(yè)快速響應(yīng)能力

ITCM平臺(tái)可以協(xié)同企業(yè)云平臺(tái)建立暢通、靈活、具有快速分析和聯(lián)動(dòng)能力的生產(chǎn)架構(gòu)，提高企業(yè)對(duì)緊急事態(tài)的響應(yīng)能力。

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年7月刊