設(shè)備故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)在垃圾焚燒發(fā)電廠的應(yīng)用

摘 要：當(dāng)前，各地的垃圾焚燒電站的建設(shè)速度正在加快，越來越多的城市正大力促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時，也促進了我國裝備制造業(yè)水平的提升。由于主要設(shè)備的工況沒有成熟的預(yù)測與管理模式，導(dǎo)致設(shè)備往往處在亞健康狀態(tài)下運行。雖然當(dāng)前的智能變電站通過遠(yuǎn)程智能管理模式，已經(jīng)大幅提升了設(shè)備運行可靠性。但由于運行環(huán)境的不同，加之不同城市垃圾也不同，這對于提升設(shè)備的長周期運行，提出了更高了要求。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電；故障預(yù)測；技術(shù)管理；

文章編號：1674-3520（2015）-12-00-01

一、基本結(jié)構(gòu)

設(shè)備故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)在其他領(lǐng)域得到了較快的發(fā)展，相比傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)，能夠提前對系統(tǒng)中的設(shè)備狀態(tài)進行評估，并根據(jù)當(dāng)前的運行情況與參數(shù)變化，分析主要設(shè)備的健康狀態(tài)，從而對設(shè)備的健康情況進行分析與處理。設(shè)備故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)收集、狀態(tài)測量、故障預(yù)測與健康管理三部分組成。數(shù)據(jù)收集與狀態(tài)測量是最基礎(chǔ)的部分，主要是基于傳統(tǒng)的熱工與電氣參數(shù)的測量，通過預(yù)處理環(huán)節(jié)，從數(shù)據(jù)特征中提取相關(guān)的狀態(tài)值，然后把此狀態(tài)值與專家數(shù)據(jù)庫中的關(guān)鍵量進行評估，得到故障預(yù)測的相關(guān)資料。同時，評測出設(shè)備的健康情況，最后，給出設(shè)備的檢修決策建議。

在運行管理過程中，就設(shè)備故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)而言，針對城市生活垃圾焚燒電站運行的實際情況，首先對設(shè)備基本參數(shù)的測量，實現(xiàn)狀態(tài)的有效監(jiān)測。然后要能夠?qū)υO(shè)備的故障進行預(yù)處理，主要是利用運行時間參數(shù)與檢修周期進行分析，對設(shè)備的健康狀態(tài)進行評分管理。當(dāng)然，系統(tǒng)也能夠支持多設(shè)備多環(huán)節(jié)同時使用，滿足不同工藝流程中對于設(shè)備系統(tǒng)的綜合運用。比如，在汽輪機振動信號的使用過程中，通過前端的數(shù)據(jù)采集，通過邏輯處理，然后通過信號顯示，提供相關(guān)設(shè)備周期運行的信息查詢與分析功能。

二、相關(guān)運用

在垃圾焚燒電站中，主要的設(shè)備為垃圾爐排焚燒系統(tǒng)，這是整個城市生活垃圾焚燒的核心，也是垃圾焚燒處理中煙氣排放是否影響環(huán)境的關(guān)鍵。運用設(shè)備故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)的目的，就是要有效地實現(xiàn)設(shè)備長周期安全運行的要求。提前對設(shè)備狀態(tài)進行分析，防止在運行中的非正常停運。能夠有效地針對數(shù)據(jù)中的異常情況，進行早期的處理，減少并防止小問題蔓延升級，從而保證安全可靠運行的目標(biāo)。

（一）采集。針對垃圾焚燒爐中運行工況，利用現(xiàn)有的信號，實施了具體的故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)之間的處理，達(dá)到有效實施的目的。針對數(shù)據(jù)采集，通常采集的是油壓、油溫、冷卻水進口溫度，出口溫度、冷卻水流量等信號。

（二）數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。通過對前期的基本數(shù)據(jù)進行預(yù)處理與分析，將必要的數(shù)據(jù)進行識別，以滿足油站使用基本功能的需求，對于啟動程序而言，僅僅需要的是設(shè)備正常的信號，而發(fā)生異常情況，則需要將其進行更多因素的分析，在這方面，一些必要的原因引起的關(guān)聯(lián)度需求，往往會用到更多的原始數(shù)據(jù)等，比如，個別信號的異動，或者基于在某個工況下，數(shù)據(jù)的大幅變化，這往往是設(shè)備故障初期的表現(xiàn)。而在之前，這是基于個別工程師的專業(yè)素質(zhì)來分析得到。

（三）診斷與預(yù)測。在當(dāng)前的大數(shù)據(jù)時代，越來越多的企業(yè)更多地需要對數(shù)據(jù)進行分析相比，以達(dá)到對于設(shè)備檢修的周期具有更強的決策力、流程數(shù)據(jù)處理與優(yōu)化能力。

在執(zhí)行中，對于燃燒中的爐排狀態(tài)檢測，也是依據(jù)這一大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。從某種程度上說，由于垃圾相對于其它燃料而言，其可變范圍更大，數(shù)據(jù)處理更多的是將標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進行特征分析。簡而言之，從各種各樣類型的垃圾數(shù)據(jù)中，通過運用合理的方式，獲得其中關(guān)鍵的指標(biāo)數(shù)據(jù)。當(dāng)然，這其中需要連續(xù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測，也正是設(shè)備狀態(tài)診斷技術(shù)發(fā)展的潛力。對于燃燒爐排而言，對于設(shè)備初期的數(shù)據(jù)收集，特別是良好狀態(tài)下的數(shù)據(jù)庫的建立，對于整個系統(tǒng)的運行，顯得極其重要。隨著運行時間的延長，個別設(shè)備的磨損將導(dǎo)致個別關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)生波動，通過檢測并分析，能夠有效地診斷并預(yù)測設(shè)備的狀態(tài)，從而更早的謀劃檢修時間與周期。

三、主要的管理技術(shù)

（一）初期檢測技術(shù)。初期檢測技術(shù)是針對設(shè)備最初的狀態(tài)參數(shù)，提供早期檢測與隔離的能力，檢測的方法是基于測量偏差的預(yù)測，這個指標(biāo)的核心是突變率。比如，爐膛A側(cè)溫度在短時間大量上升，而且是B側(cè)相關(guān)范圍內(nèi)一致的上升，這就說明燃料狀態(tài)發(fā)生了較大的變化，如果負(fù)荷參數(shù)沒有大的變化，需要調(diào)整爐膛內(nèi)的運行工況。而在垃圾焚燒后期的煙氣處理調(diào)節(jié)參數(shù)，則更多的需要初期檢測技術(shù)的可靠數(shù)據(jù)，才能更好地保證煙氣的環(huán)保排放。

（二）決策支持技術(shù)。在檢測技術(shù)中，如何有效地減少不確定性對于運行的影響，這需要采用決策支持技術(shù)。比如，在冷卻水的濾網(wǎng)，往往設(shè)置有堵塞保護，這通常是一個差壓開關(guān)。通過檢測兩側(cè)的壓力差，以判斷濾網(wǎng)上否發(fā)生堵塞。在運行初期，由于管道或者是介質(zhì)的不純凈，往往報警的頻率較高。對于閉式循環(huán)，可以采用介質(zhì)過濾的方式，提高介質(zhì)清潔度，達(dá)到安全運行的目的。而在平時的維護中，濾網(wǎng)的處理是通過一定的周期進行。事實上，如果出現(xiàn)個別情況下的報警，就需要更多的處理措施。比如，在前級設(shè)備發(fā)生了泄漏，或是后續(xù)設(shè)備出現(xiàn)了不正常的工況，通過多重信號的提取，運用專家系統(tǒng)可以在早期為設(shè)備的檢修，提供決策支持。

（三）安全管理技術(shù)。在運行中，為了減少采集信號對于后續(xù)處理的誤判，往往在信號早期進行幅度處理。當(dāng)然，幅度處理需要采用更加可靠的技術(shù)方式。在垃圾電站運行中，對于智能變送器而言，在傳送信號時，通過運用數(shù)據(jù)包的方式，提取更多的信號，以保證采集信號的可靠性。比如，在差壓變送器上，可以傳統(tǒng)有溫度、壓力信號。通過后臺處理與分析，能夠?qū)Σ杉O(shè)備的可靠性，進行必要的診斷。另外，基于對機組的安全運行，對于設(shè)備診斷系統(tǒng)而言，往往只是得出建議，而對于重要的報警信號，則是直接進行相關(guān)的處理。特別是當(dāng)前電站中傳統(tǒng)信號的設(shè)置，更多的是依靠信息的完整。

四、結(jié)束語

本文通過對垃圾焚燒電站中設(shè)備故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)的運用進行分析，提升設(shè)備管理水平，將傳統(tǒng)的報警信號進行深層次的分析，運用專家數(shù)據(jù)庫的檢測功能，對設(shè)備狀態(tài)進行科學(xué)的分析，提出檢修或運行建議。當(dāng)然，隨著信息技術(shù)的提升，專業(yè)工程師需要對數(shù)據(jù)庫進行擴充、歸集與整理，加強對采集信號的合理分配，提升運行管控能力。