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火眼金睛 分毫析厘
西安熱工院自主可控?cái)?shù)字化TSI系統(tǒng)
汽輪機(jī)監(jiān)視儀表系統(tǒng)（以下簡稱“TSI系統(tǒng)”）是發(fā)電行業(yè)工控系統(tǒng)的重要組成部分，一直以來是我國電力監(jiān)控領(lǐng)域自主可控產(chǎn)業(yè)鏈的“短板”。在完成自主可控DCS、PLC開發(fā)和應(yīng)用之后，西安熱工院又夜以繼日攻克難關(guān)，研發(fā)出自主可控?cái)?shù)字化TSI系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)軟硬件全國產(chǎn)、性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平，圓滿打贏了電力行業(yè)工控系統(tǒng)自主可控收官戰(zhàn)，為全面保障我國關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全奠定了重要基礎(chǔ)。
“黨的二十屆三中全會(huì)通過的《中共中央關(guān)于進(jìn)一步全面深化改革、推進(jìn)中國式現(xiàn)代化的決定》對‘深化科技體制改革’作出的部署，是激發(fā)全社會(huì)創(chuàng)新創(chuàng)造活力的關(guān)鍵舉措。我們要認(rèn)真學(xué)習(xí)貫徹全會(huì)精神，汲取推進(jìn)科技高水平自立自強(qiáng)的力量，不斷推進(jìn)自主可控?cái)?shù)字化TSI系統(tǒng)取得新突破，為中國式現(xiàn)代化建設(shè)提供強(qiáng)大科技支撐?！蔽靼矡峁ぴ合聦傥靼参鳠峥刂萍夹g(shù)公司副總經(jīng)理高海東介紹說。
夢圓新時(shí)代
在火電領(lǐng)域，TSI是與DCS、PLC并行的控制系統(tǒng)，主要用作連續(xù)測量汽輪發(fā)電機(jī)組軸系和汽缸的機(jī)械工作參數(shù)，是保障火電廠安全運(yùn)行不可或缺的一部分?！叭绻哑啓C(jī)比作火電廠的心臟，TSI系統(tǒng)便是‘心臟聽診器’，它監(jiān)視著火電廠安全運(yùn)行的每一次‘跳動(dòng)’。當(dāng)監(jiān)測到汽輪機(jī)軸承振動(dòng)超出預(yù)設(shè)值時(shí)，該系統(tǒng)便會(huì)發(fā)出報(bào)警及停機(jī)信號(hào)?！备吆|解釋道。
此前，TSI系統(tǒng)被西方國家長期壟斷。自主可控?cái)?shù)字化TSI系統(tǒng)的成功研發(fā)，填補(bǔ)了多項(xiàng)國內(nèi)空白，補(bǔ)齊了發(fā)電監(jiān)控領(lǐng)域自主可控產(chǎn)業(yè)鏈最后一塊短板。
談到我國TSI系統(tǒng)發(fā)展之路，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人田爽說道：“這是一條傳承之路，老一輩專家曾在80年代初期開展過TSI系統(tǒng)國產(chǎn)化研究，但受制于我國當(dāng)時(shí)芯片行業(yè)發(fā)展，無法解決散熱量及算力問題，最終未能實(shí)現(xiàn)自主可控?！?/span>
黨的十八大以來，黨中央把創(chuàng)新作為引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，謀劃和推動(dòng)科技體制改革不斷深化?！暗靡嬗谛聲r(shí)代的科技創(chuàng)新體制機(jī)制改革，我們可以發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，集中力量去攻克一個(gè)個(gè)國產(chǎn)化難題。”高海東表示。
“盡管老一輩專家年事已高，但他們在聽聞華能重啟自主可控?cái)?shù)字化TSI系統(tǒng)研發(fā)后，給予我們鼎力支持。尤其是西安熱工院專家王浩森先生，雖已年近古稀，依然陪著研發(fā)團(tuán)隊(duì)日夜加班，并親赴現(xiàn)場指導(dǎo)。第一代TSI系統(tǒng)研發(fā)核心人員——上海成套研究院陸文華教授，也為我們無償提供技術(shù)支持，為系統(tǒng)研發(fā)保駕護(hù)航。正因?yàn)槭钦驹诶舷壬鷤兊募绨蛏?，才使我們可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)近四十年的國產(chǎn)夢?！被貞涍^往，歷歷在目，淚水早已默默在他眼眶里打轉(zhuǎn)。
造出新品質(zhì)
自主可控?cái)?shù)字化TSI系統(tǒng)于2022年立項(xiàng)，2023年6月在華能萊蕪發(fā)廠33萬千瓦機(jī)組示范運(yùn)行。該系統(tǒng)開發(fā)了包括主控、數(shù)據(jù)通訊卡、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器、校驗(yàn)儀、測試平臺(tái)等全系列產(chǎn)品，并從芯片級(jí)實(shí)現(xiàn)了全國產(chǎn)自主可控。
“連續(xù)運(yùn)行15個(gè)月以來，數(shù)據(jù)采集卡、通訊卡、傳感器等都運(yùn)行良好，整套系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，通訊速率及測量精度均實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，硬件板卡精度、抗干擾性、響應(yīng)速度等主要性能指標(biāo)領(lǐng)先主流在役進(jìn)口TSI系統(tǒng)?！闭劦竭\(yùn)行情況時(shí)，田爽自信滿滿。
系統(tǒng)開發(fā)最難的部分是基于Posfibus——DP現(xiàn)場總線通訊協(xié)議的數(shù)字化通訊。該系統(tǒng)不僅改掉了原有TSI系統(tǒng)只能通過模擬量信號(hào)傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，還極大提升了信號(hào)傳輸精度及通訊速率，實(shí)現(xiàn)了第三方系統(tǒng)的數(shù)字通訊，填補(bǔ)了行業(yè)技術(shù)空白。
西安西熱控制技術(shù)公司系統(tǒng)集成部副經(jīng)理李曉博將數(shù)字化通訊的開發(fā)過程類比為“黑箱”開發(fā)，即在已知功能的情況下，找到指定輸入和對應(yīng)輸出之間的實(shí)現(xiàn)過程。他說：“我們只能看到通訊協(xié)議公約，對友商實(shí)現(xiàn)過程知之甚少，完全是摸著石頭過河。開發(fā)中經(jīng)過多次推倒重來，最終實(shí)現(xiàn)了傳輸速度超過理論數(shù)值、極限速度達(dá)到理論數(shù)值兩倍的優(yōu)異性能?！崩顣圆┱f道。
此外，自主可控?cái)?shù)字化TSI系統(tǒng)在高精尖軟硬件的加持下還塑造了“專注電力場景”“抗干擾能力強(qiáng)”“測量精度高”“多功能合一”“兼容性好”“綜合成本低”等優(yōu)勢。
挺進(jìn)新藍(lán)海
該項(xiàng)目成果在火電機(jī)組的成功研制與示范應(yīng)用，為下一步開展全發(fā)電領(lǐng)域的自主可控替代推廣奠定了基礎(chǔ)，也為缺乏自主可控TSI系統(tǒng)的石油、煤炭、化工、船舶等行業(yè)提供了示范和借鑒。
“按目前進(jìn)口同類產(chǎn)品在國內(nèi)存量的市場規(guī)模預(yù)測，未來3～5年，火電行業(yè)將達(dá)到2億～3億元/年規(guī)模，國內(nèi)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械TSI系統(tǒng)市場將達(dá)到10億元/年的規(guī)模，形成了自主可控TSI應(yīng)用的新藍(lán)海。”高海東補(bǔ)充道。
談及自主可控?cái)?shù)字化TSI系統(tǒng)研發(fā)推廣工作時(shí)，田爽表示，我們首先要做精電力行業(yè)，一方面圍繞火電機(jī)組開發(fā)高溫電渦流傳感器，從“解決有無問題”向“高精尖”努力攀登；另一方面，針對風(fēng)電、水電、核電等開展示范，實(shí)現(xiàn)在更多發(fā)電領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
立項(xiàng)之初，團(tuán)隊(duì)除了考慮自主可控?cái)?shù)字化TSI系統(tǒng)的全領(lǐng)域應(yīng)用同時(shí)，還針對全生命周期開發(fā)了整套檢驗(yàn)檢測裝置和技術(shù)，形成了研發(fā)、生產(chǎn)、校準(zhǔn)、集成、服務(wù)、檢測的體系?！捌渲?，針對TSI系統(tǒng)硬件的檢測和校準(zhǔn)，我們兼顧考慮了風(fēng)電機(jī)組散、遠(yuǎn)等特點(diǎn)，將檢測裝置按便攜性、最小化原則進(jìn)行研發(fā)，不需要皮卡車，僅用一輛電動(dòng)三輪車就可將全部設(shè)備裝下，滿足一切應(yīng)用場景?！崩顣圆┱f道。
全會(huì)強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)國家戰(zhàn)略科技力量建設(shè)，推動(dòng)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展，更加增強(qiáng)了西安熱工院的責(zé)任感和使命感，堅(jiān)定了為科技創(chuàng)新事業(yè)奮斗的信念，給予了敢于突破、勇于創(chuàng)新的力量。在服務(wù)高水平科技自立自強(qiáng)的道路上，西安熱工院將進(jìn)一步聚焦國家戰(zhàn)略需求，勇?lián)率姑?dāng)好排頭兵，斗志昂揚(yáng)、闊步前行，推動(dòng)自主可控?cái)?shù)字化TSI系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用取得更大突破。
