遠程診斷在火力發(fā)電企業(yè)的應(yīng)用實踐

李海軍，史恒惠，夏 靜

（中電投河南電力有限公司，河南 鄭州 450001）

遠程診斷在火力發(fā)電企業(yè)的應(yīng)用實踐

李海軍，史恒惠，夏 靜

（中電投河南電力有限公司，河南 鄭州 450001）

對遠程診斷平臺的概念及遠程診斷在火電廠的實踐應(yīng)用進行了介紹，并對遠程診斷的創(chuàng)新點及取得的效益進行了分析，表明了遠程診斷具有較強的創(chuàng)新性和實用性，可作為傳統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督的有效補充手段，有利于火電機組安全經(jīng)濟環(huán)保運行、企業(yè)降本增效。

遠程診斷；火電廠；應(yīng)用實踐

0 引言

隨著電力市場的不斷發(fā)展，發(fā)電企業(yè)對設(shè)備安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性及壽命管理的要求越來越高，傳統(tǒng)的依靠人工監(jiān)測的方式已經(jīng)無法滿足電力系統(tǒng)設(shè)備運行的需要。如何進一步挖掘生產(chǎn)和管理潛力，提高生產(chǎn)和管理效率，已成為大型發(fā)電集團面臨的重大課題。

遠程診斷作為電力系統(tǒng)以及裝備密集型行業(yè)的發(fā)展方向之一，已經(jīng)成為越來越多的大型企業(yè)集團的必然選擇。國際電氣、發(fā)電集團已在此領(lǐng)域進行了積極的探索和部署，德國西門子公司、加拿大TransAlta發(fā)電集團和德州TXU電力優(yōu)化中心等均在電廠遠程診斷技術(shù)方面開展了深入應(yīng)用并取得了良好的效果。

某公司建設(shè)的“基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)企業(yè)（機電裝備）遠程診斷服務(wù)平臺”（簡稱“遠程診斷平臺”）目前已取得良好的應(yīng)用實踐，已對某電廠2×1 000 MW機組、某2家電廠各2×600 MW機組進行遠程診斷服務(wù)。

1 遠程診斷平臺簡介

該遠程診斷平臺可以將分布于不同地域，不同企業(yè)的數(shù)據(jù)進行集中采集、存儲和挖掘，并在此基礎(chǔ)上建立企業(yè)知識庫模型、案例分析模型，積累設(shè)備診斷和故障分析經(jīng)驗，實現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)和人力資源共享；能夠集中發(fā)揮高端專業(yè)技術(shù)人才優(yōu)勢，對工業(yè)企業(yè)性能指標進行優(yōu)化分析，對企業(yè)設(shè)備故障及異常進行預(yù)警和診斷，并指導(dǎo)設(shè)備狀態(tài)檢修計劃。

該遠程診斷平臺由電廠側(cè)和診斷中心側(cè)組成，其主要功能由遠程診斷決策支持系統(tǒng)、集中預(yù)警處理系統(tǒng)、核心診斷系統(tǒng)和輔助診斷系統(tǒng)4個子系統(tǒng)實現(xiàn)。通過對各發(fā)電公司日常運行數(shù)據(jù)的采集、建模、分析及研究，不斷完善系統(tǒng)故障庫，形成分析、統(tǒng)計、反饋的閉環(huán)機制，為發(fā)電企業(yè)提供故障早期預(yù)警、設(shè)備性能劣化分析、節(jié)能分析、運行指導(dǎo)以及設(shè)備狀態(tài)評估，從而有效提升發(fā)電企業(yè)設(shè)備監(jiān)控和管理水平。

2 應(yīng)用實踐

在運行實踐中，通過建立包括發(fā)電機參數(shù)、汽輪機TSI、汽動給水泵、爐管壁溫、一次風機、空預(yù)器、環(huán)保等各種專項模型，定期出具診斷月報、故障診斷報告以及潛在故障分析報告，使發(fā)電公司管理人員更全面的了解機組整體運行情況、設(shè)備存在的問題，及時消除設(shè)備安全隱患；同時指出技術(shù)管理的薄弱環(huán)節(jié)，為提升管理水平指明方向，促進機組的安全經(jīng)濟運行。

2.1 安全性診斷

2．1．1 受熱面安全性診斷

在鍋爐受熱面模型監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)，某鍋爐低負荷工況下易出現(xiàn)水冷壁壁溫偏差大的異常問題；鑒于膜式水冷壁的結(jié)構(gòu)特點，此時部分水冷壁區(qū)域膨脹受阻，長期運行則存在水冷壁拉裂泄漏的隱患。針對現(xiàn)狀，結(jié)合鍋爐生產(chǎn)廠家分析設(shè)備存在的原因，從運行方面找出磨煤機合理的運行方式及最危險的運行工況，在運行操作上提出調(diào)整方案，緩解了水冷壁壁溫偏差程度，為鍋爐的安全運行奠定了基礎(chǔ)。

2．1．2 運行操作異常診斷

在凝汽器真空模型監(jiān)控中，發(fā)現(xiàn)凝汽器絕對壓力由4．75 kPa升至最高11．403 kPa，真空下降，持續(xù)時間約30 min，隨后恢復(fù)正常。經(jīng)診斷分析發(fā)現(xiàn)，這是由于運行人員啟動疏擴疏水泵向凝汽器補水時操作不當，造成疏擴混溫箱水位過低所致。

2.2 經(jīng)濟性診斷

在高溫過熱器溫度模型監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)，鍋爐高溫過熱器出口蒸汽溫度頻繁出現(xiàn)降至570 ℃以下的情況。經(jīng)過分析，找到汽溫突降的原因是由于負荷增加時沒有及時調(diào)整低溫過熱器入口溫度設(shè)定值。針對此現(xiàn)象建議對熱控邏輯進行優(yōu)化，減少人為調(diào)整偏置的概率，避免因人為疏忽造成主汽溫度偏離經(jīng)濟值的情況。通過邏輯優(yōu)化，在其后的機組運行中，高溫過熱器出口汽溫明顯好轉(zhuǎn)，提高了機組的運行經(jīng)濟性。

2.3 設(shè)備劣化預(yù)警

2．3．1 風機動、靜葉執(zhí)行器調(diào)節(jié)品質(zhì)劣化預(yù)警

在風機動、靜葉執(zhí)行器模型投入監(jiān)控的9個月中，先后發(fā)現(xiàn)一次風機及引風機動、靜葉執(zhí)行器調(diào)節(jié)品質(zhì)劣化情況3例，均及時給發(fā)電公司出具了診斷報告并跟蹤處理情況，避免了因執(zhí)行器調(diào)節(jié)品質(zhì)差造成風機電流偏差大引起的搶風甚至喘振現(xiàn)象，確保了機組的安全運行。

2．3．2 空預(yù)器差壓增大預(yù)警

在空預(yù)器模型監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)空預(yù)器各部差壓出現(xiàn)增大趨勢，其中A空預(yù)器出入口煙氣差壓明顯增大。建議加強空預(yù)器吹灰，同時對SCR反應(yīng)器出口NH4逃逸測點檢查其準確性，防止NH4逃逸實際值過大而生成NH4HSO4，造成空預(yù)器結(jié)垢。

2.4 振動專項分析

該遠程診斷平臺將核心診斷的預(yù)警功能與輔助診斷的專項分析功能相結(jié)合，在振動劣化初期預(yù)警后，利用輔助診斷系統(tǒng)進行專項頻譜、相位、軸心軌跡等分析，查找設(shè)備振動的主要原因。對于特定時段，根據(jù)設(shè)備情況，可對機組、設(shè)備的啟停工況進行監(jiān)視，開展瞬態(tài)及啟停分析。

某一次風機軸承X，Y向振速原維持在1．5-2．8 mm/s、1．3-2．5 mm/s。，2014年6月振速小幅升高，維持在2．0-4．5 mm/s、1．7-4．5 mm/s，振動存在周期性的波動。由頻譜圖分析，判斷一次風機X，Y振動波動是動不平衡引起的。建議檢修中除常規(guī)檢查軸承、葉片、中心偏差等項目外，重點檢查液壓執(zhí)行機構(gòu)的部件磨損情況。通過對以上問題的檢查，成功解決了該風機的振動劣化現(xiàn)象，避免了設(shè)備的進一步損壞。

2.5 環(huán)保診斷

該遠程診斷平臺通過對環(huán)保數(shù)據(jù)建立模型，可以實現(xiàn)對環(huán)保參數(shù)的監(jiān)控。如通過建立鍋爐出口煙塵濃度模型，可發(fā)現(xiàn)煙塵排放超標現(xiàn)象，及時督促發(fā)電公司進行調(diào)整，避免環(huán)保參數(shù)異常影響發(fā)電環(huán)保收益。

3 遠程診斷的創(chuàng)新點

3.1 實現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警與遠程分析

該遠程診斷平臺通過采用先進的“神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”，整合設(shè)備故障現(xiàn)象、過程及原因，構(gòu)建完善的設(shè)備故障庫，形成故障智能診斷。在破壞性故障發(fā)生之前的早期階段就能準確發(fā)現(xiàn)和定位故障點，做到風險預(yù)控。當機組設(shè)備出現(xiàn)異常或故障時，專業(yè)技術(shù)人員可以做到遠程診斷與分析，提出處理方案。因而遠程診斷平臺的應(yīng)用真正實現(xiàn)了設(shè)備故障預(yù)警及遠程技術(shù)支持，具有傳統(tǒng)診斷方法無可比擬的優(yōu)點。

3.2 實現(xiàn)設(shè)備性能劣化分析及設(shè)備狀態(tài)評估

該遠程診斷系統(tǒng)可實現(xiàn)對發(fā)電公司運行機組實時參數(shù)的采集、建模和訓練，對越限參數(shù)進行報警提示。其配套的輔助診斷系統(tǒng)，提供了設(shè)備振動故障診斷所需的頻譜、波形、趨勢等各種圖形及設(shè)備振動故障庫，從而可實現(xiàn)設(shè)備性能劣化分析及設(shè)備狀態(tài)評估，做到風險預(yù)判，消除設(shè)備隱患。

3.3 實現(xiàn)遠程節(jié)能分析及運行指導(dǎo)

通過該遠程診斷平臺可實現(xiàn)遠程實時查看機組運行指標情況，并將其與正常運行數(shù)據(jù)進行比較，對不同機組的參數(shù)進行分析，找出存在的差距，提出改進建議及運行指導(dǎo)，不斷提高機組運行的安全、經(jīng)濟性。

3.4 創(chuàng)新技術(shù)咨詢方式

遠程診斷的應(yīng)用改變了以往大批專家集中在現(xiàn)場分析研究的模式，有效節(jié)省人力資源的投入，大幅度提高了工作效率。

4 遠程診斷的效益分析

4.1 安全經(jīng)濟效益分析

4．1．1 提高了機組的安全性

自該遠程診斷平臺投運以來，通過各方努力，大幅降低了某廠鍋爐上部垂直水冷壁壁溫偏差，減少高溫受熱面超溫次數(shù)和幅度，并降低主、再熱汽溫波動范圍。這不僅有效減少因壁溫偏差造成的受熱面熱應(yīng)力，且大幅減緩高溫受熱面管內(nèi)氧化皮的生成及脫落。通過輔機性能劣化初期的預(yù)警及建議，有效地提醒發(fā)電公司技術(shù)人員關(guān)注設(shè)備劣化趨勢，優(yōu)化設(shè)備運行方式，合理安排設(shè)備預(yù)防性檢修。而故障診斷報告則及時提醒發(fā)電公司人員合理安排消缺工作，提高了機組運行可靠性。

4．1．2 為機組的經(jīng)濟運行保駕護航

通過對各項經(jīng)濟指標的模型建立、使用，在指標偏離正常值時及時發(fā)出預(yù)警，通過后臺專家分析提出合理建議，使主、再熱汽溫更趨于壓紅線運行，凝汽器端差降低，機組真空得到提高。而在節(jié)能診斷過程中，充分融合專家團隊經(jīng)驗，從優(yōu)化設(shè)備運行方式及運行操作方面提出合理建議，為提升管理水平指明方向，促進了機組的安全經(jīng)濟運行。

4．1．3 降低人工成本，建立快速反應(yīng)機制

發(fā)電公司設(shè)備出現(xiàn)疑難問題時，由以往技術(shù)人員必須及時趕到現(xiàn)場處理變?yōu)槔眠h程診斷分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，專業(yè)技術(shù)人員可以做到遠程診斷和分析，實現(xiàn)技術(shù)支持“數(shù)據(jù)移動、人不移動”的設(shè)想，節(jié)省大量人力費用。

4．1．4 便于掌握設(shè)備檢修狀況及運行中劣化分析

通過對設(shè)備、系統(tǒng)建模使用，在設(shè)備檢修后投運之初即可及時對比設(shè)備檢修前后性能，便于管理人員及時掌握設(shè)備檢修狀況。而在正常運行中，能夠及時預(yù)警設(shè)備劣化傾向，為生產(chǎn)管理提供有力技術(shù)支撐。

4.2 社會效益分析

利用遠程診斷平臺，通過信息網(wǎng)絡(luò)將發(fā)電公司的SIS系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)，設(shè)備點檢、MIS等管理數(shù)據(jù)集中采集、存儲和挖掘，并在此基礎(chǔ)上建立企業(yè)知識庫模型、安全分析模型，積累設(shè)備診斷和故障分析經(jīng)驗，形成一個體系完善的數(shù)據(jù)平臺。專業(yè)技術(shù)人員隨時、隨地可以登錄平臺系統(tǒng)，并將分析結(jié)果發(fā)布到?jīng)Q策支持系統(tǒng)平臺；發(fā)電公司相關(guān)人員可以通過客戶端隨時登陸查看信息，實現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)和人力資源的共享。

該遠程診斷平臺集中發(fā)揮了高端專業(yè)技術(shù)人才優(yōu)勢，對發(fā)電公司性能指標進行優(yōu)化分析、對發(fā)電設(shè)備故障及異常進行預(yù)警和診斷，并指導(dǎo)開展設(shè)備的預(yù)防性檢修，提升發(fā)電公司設(shè)備管理及監(jiān)控水平、節(jié)能降耗，同時避免了機組運行異常對電網(wǎng)的沖擊，有力地促進了電網(wǎng)運行安全。

5 結(jié)束語

“基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)企業(yè)（機電裝備）遠程診斷服務(wù)平臺”通過集中發(fā)揮高端專業(yè)技術(shù)人才優(yōu)勢，將分布于不同地域、不同企業(yè)的數(shù)據(jù)進行集中采集、存儲和挖掘，并在此基礎(chǔ)上建立企業(yè)知識庫模型及案例分析模型，為發(fā)電企業(yè)提供故障預(yù)警、性能劣化分析、節(jié)能分析、運行指導(dǎo)以及設(shè)備狀態(tài)評估，從而提升整個發(fā)電企業(yè)的設(shè)備管理及監(jiān)控水平，對保證發(fā)電企業(yè)安全、經(jīng)濟運行具有重要的意義，具有極為廣闊的應(yīng)用前景和推廣價值。

1 樊泉桂．鍋爐原理（第2版）［M］．北京：中國電力出版社，2014．

2 李錄平，盧緒祥．汽輪發(fā)電機組振動與處理［M］．北京：中國電力出版社，2007．

3 何 川．泵與風機（第4版）［M］．北京：中國電力出版社，2008．

4 西安熱工研究院．發(fā)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與壽命管理［M］．北京：中國電力出版社，2013．

5 黃志堅，高立新，廖一凡，等．機械設(shè)備振動故障監(jiān)測與診斷［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2010．

2015-08-03；

2016-04-06。

李海軍（1973-），男，工程師，主要從事火電廠遠程診斷技術(shù)工作，email：jzlihaijun8@163．com。

史恒惠（1975-），女，工程師，主要從事火電廠遠程診斷技術(shù)工作。

夏 靜（1980-），女，高級工程師，主要從事火電廠遠程診斷技術(shù)工作。