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★北京康吉森自動化科技有限公司

1　方案目標概述

壓縮機廣泛應用于石化、化工、能源、冶金、電力、機械制造等工業(yè)領域，在石化和化工行業(yè)更是成為必不可少的關鍵設備，在生產過程中起到提供動力、氣體分離、氣體合成等關鍵作用，被稱為化工生產的發(fā)動機。壓縮機組的穩(wěn)定運行非常重要，一旦出現(xiàn)故障或停機將導致整個裝置的停車，造成巨大的經濟損失；另一方面壓縮機組的高效運行對整個裝置的節(jié)能降耗和效益提升具有重要意義。實現(xiàn)和優(yōu)化壓縮機組的控制和管理，對實現(xiàn)整個化工裝置的“長、滿、安、穩(wěn)、優(yōu)”運轉具有決定性意義。

實現(xiàn)壓縮機組控制目標和管理目標，需要涉及工藝、設備、儀表等多個專業(yè)，涵蓋自動化、信息化、數(shù)字化、智能化等多方面技術，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)領軍企業(yè)，結合多年機組控制技術和機組管理經驗，融合數(shù)字化智能化技術，推出壓縮機組全面智能管控平臺——ITCM，成為壓縮機組優(yōu)化控制和智能管理的全新解決方案！

康吉森機組智能管控平臺ITCM賦能壓縮機組全自動運行和智能管理，整合工藝、能效、機械及儀表數(shù)據(jù)，構建機組數(shù)字孿生體；實現(xiàn)機組持續(xù)節(jié)能優(yōu)化與機組全面健康管理兩大閉環(huán)；帶來機組節(jié)能優(yōu)化、故障分析、智能運維三大應用價值。

ITCM適用于機組控制升級、機組優(yōu)化改造、機組智能管理三大應用場景，構建“一個平臺，兩套系統(tǒng)，四大能力”，成為智能工廠的重要組成部分。

ITCM硬件采用一體機模塊化設計，用戶可以根據(jù)需求選擇適合的功能模塊，實現(xiàn)機組控制、安全聯(lián)鎖、機械保護和機組數(shù)字化管理功能的靈活組合與部署。

ITCM軟件采用B/S架構，采用本地化平臺部署，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場景還原能力，實現(xiàn)機組全面管控功能。

ITCM數(shù)字化系統(tǒng)配置機組節(jié)能管理、機組能效分析、控制性能評估、機組報警管理、機組模擬仿真、控制系統(tǒng)監(jiān)管、機組狀態(tài)監(jiān)測、機組視頻監(jiān)控和機組特殊管理等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)模式和報表功能。

2　方案介紹

康吉森機組智能管控平臺ITCM，集機組節(jié)能優(yōu)化、機組故障分析、機組智能運維等功能于一身，實現(xiàn)了機組能耗可優(yōu)化、故障可預測、數(shù)據(jù)可分析、設備可感知等業(yè)務應用，是機組智能管控、高效率安全運行的全方位得力助手。

2.1　性能特點

康吉森機組智能管控平臺ITCM可實現(xiàn)設備便捷的接入、系統(tǒng)高性能:低代碼靈活擴展、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，壓縮機等各類設備數(shù)據(jù)。邊緣端支持眾多常用的設備采集協(xié)議，兼容200+工業(yè)設備通訊，并支持設備按照模型管理和接入。平臺支持MQTT和Kafka數(shù)據(jù)接入。

系統(tǒng)高性能：平臺數(shù)據(jù)接入高性能：可根據(jù)實際現(xiàn)場需要，通過垂直、水平擴展?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的數(shù)據(jù)刷新。數(shù)據(jù)計算處理：根據(jù)實際的數(shù)據(jù)變化情況滿足高性能的計算處理。

低代碼靈活擴展：現(xiàn)有解決方案提供低代碼的方式進行靈活擴展。各類監(jiān)控報表和統(tǒng)計報表支持配置調整。2D&3D數(shù)字孿生實時呈現(xiàn)關鍵指標和虛擬仿真場域。

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)庫的數(shù)據(jù)集成到平臺。集成方式：支持接口集成，數(shù)據(jù)庫集成，畫面集成。API開放性：豐富的RESTful API，提供設備管理，設備監(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)級容器云，可提供完整的資源管理和數(shù)據(jù)管理。可根據(jù)現(xiàn)場實際使用情況進行資源的彈性伸縮調整。提供運維管理的操作界面，提高運維的易用性。

數(shù)據(jù)傳輸安全：基于TLS加密協(xié)議傳輸。設備接入安全：支持一機一密、雙向證書認證。數(shù)據(jù)存儲安全：提供數(shù)據(jù)庫備份還原工具，保證數(shù)據(jù)存儲安全。

2.2　核心功能

機組智能管控平臺ITCM產品按功能分為基礎模塊和擴展模塊。基礎模塊包括：機組節(jié)能管理、機組能效分析、控制性能評估。擴展模塊包括：機組報警管理、機組模擬仿真、控制系統(tǒng)監(jiān)管、機組狀態(tài)監(jiān)測、機組視頻監(jiān)控等。

ITCM-機組控制優(yōu)化功能：通過ITCM機組控制系統(tǒng)控制算法，投用機組防喘振控制和性能控制，實現(xiàn)機組全自動高效率運行。

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

ITCM-機組能效分析模塊：通過熱力學計算和大數(shù)據(jù)分析，跟蹤機組整體及各段運行功率和效率，提供能效分析工具，包括機組工藝流程、能效趨勢、能效對比分析等。用戶可根據(jù)現(xiàn)場不同類型機組進行參數(shù)配置，只需選擇機組屬性參數(shù)，并導入儀表數(shù)據(jù)和氣體參數(shù)，即可通過后臺算法實現(xiàn)能效計算。

ITCM-控制性能評估模塊：通過控制算法，對機組主要控制回路控制效果進行分析評估，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-機組模擬仿真模塊：通過后臺流程模擬仿真驅動機組數(shù)字化模擬運行，實現(xiàn)機組操作與控制培訓、比武、故障分析、事故演練，程序校驗、參數(shù)模擬整定及工藝研究等功能。

ITCM-機組安全聯(lián)鎖和機械保護功能：通過康吉森機組控制系統(tǒng)（SIL3安全等級）實現(xiàn)機組安全聯(lián)鎖功能；通過康吉森TSxPlus系統(tǒng)獨有的VPM卡件實現(xiàn)高頻信號直接采集，更加便捷的實現(xiàn)機組機械保護功能。

ITCM-機組狀態(tài)監(jiān)測模塊：實現(xiàn)機組狀態(tài)實時監(jiān)測功能，包括汽輪機和壓縮機機械狀態(tài)和主要工藝狀態(tài)，提供軸系監(jiān)視、趨勢分析、頻譜分析等工具，包括時域波形、軸心軌跡、FFT、全頻譜、全瀑圖、小波分析、短時傅里葉分析、經驗模態(tài)分解信號處理方法SLL-EMD（康吉森的發(fā)明專利）等。

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

ITCM-控制系統(tǒng)管理模塊：實現(xiàn)對機組控制系統(tǒng)運行狀態(tài)的全面監(jiān)管，包括系統(tǒng)運行狀態(tài)、掃描時間、旁路點和強制點、系統(tǒng)報警、卡件工作狀態(tài)、卡件臺賬管理實用功能。

ITCM-機組特護管理模塊：建立機組運維特護管理能力，實現(xiàn)機組日常運維、點檢、維修全方位解決方案，實現(xiàn)機組檢維修策略管理和優(yōu)化，并與VR/AR技術結合，對機組維護和檢修提供數(shù)字化輔助能力。

2.3　適用領域

天然氣輸送，煤化工，化肥，冶金，石油煉制。

3　代表性及推廣價值

康吉森機組智能管控平臺（ITCM）以數(shù)據(jù)中臺為基礎，結合機組控制和先進管理，運用數(shù)據(jù)分析、信息安全、算法部署、人工智能等先進技術手段，實現(xiàn)機組控制性能評估、能效分析、節(jié)能管理、報警管理、模擬仿真、控制系統(tǒng)監(jiān)管、狀態(tài)監(jiān)測、信息安全、遠程運維等功能，為用戶打造一流的機組智能化解決方案，提升機組管理水平、提高機組運營效益、確保機組安全生產。

ITCM平臺通過工業(yè)一體機方式部署在本地，內置邊緣平臺，具備完整平臺架構，包括設備層、控制層、平臺層和應用層，同時預留對外的標準接口，可以與ERP、安全管理信息等相關信息系統(tǒng)集成，建成全廠生產運行智能化管理的綜合性平臺。

建設ITCM平臺的意義：

（1）實現(xiàn)機組運維可視化

ITCM平臺采用形象直觀的可視化技術來感知機組信息、組織現(xiàn)場生產管理活動。管理人員通過機組關鍵數(shù)據(jù)信息的圖形、圖表、色標等視覺信號，迅速而準確的作出判斷，將復雜的動態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)，如：機組能效監(jiān)測、分析、跟蹤和調優(yōu)等具體化、圖形化，促進機組管理的高效性。

（2）增強企業(yè)管理和決策

提升企業(yè)對全廠機組業(yè)務的數(shù)字化管理能力，包括：設備臺賬、備件管理、全周期運行監(jiān)測、能效跟蹤分析、控制優(yōu)化調整、故障分析、運維指導、機組模擬仿真、視頻監(jiān)控、巡檢派工、遠程專家診斷等機組業(yè)務的全流程管理，為企業(yè)提供的業(yè)務決策和分析手段。

（3）提高企業(yè)快速響應能力

ITCM平臺可以協(xié)同企業(yè)云平臺建立暢通、靈活、具有快速分析和聯(lián)動能力的生產架構，提高企業(yè)對緊急事態(tài)的響應能力。

摘自《自動化博覽》2023年7月刊