大型火電廠設(shè)備故障診斷的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

王永 張麗君

【摘 要】隨著我國社會生產(chǎn)力的不斷進步與發(fā)展，我國現(xiàn)代化建設(shè)的腳步也在不斷發(fā)展，特別是人民對電能的需求量也越來越大，要求的質(zhì)量也越來越高。但是在大型火力發(fā)電廠運行過程中，往往會因為設(shè)備故障問題造成發(fā)電量的大幅下降，從而影響發(fā)電廠的經(jīng)濟效益?；诖耍疚氖紫群唵蔚姆治鲆幌禄痣姀S設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，隨后從多個方面分析一下火電廠主要設(shè)備的典型故障和診斷方法。以此僅供相關(guān)人士進行交流與參考。

【關(guān)鍵詞】大型火電廠；設(shè)備故障；診斷現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

引言

火力發(fā)電廠是促進我國國民經(jīng)濟持續(xù)增長的重要力量，因此要不斷提高發(fā)電廠的生產(chǎn)效率，才能夠進一步的促進我國國民經(jīng)濟的發(fā)展。隨著我國火力發(fā)電廠數(shù)量的不斷增加，這些發(fā)電廠需要引進更多的發(fā)電設(shè)備，從而提高發(fā)電產(chǎn)量。但是在設(shè)備的使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些故障，從而造成嚴重的經(jīng)濟損失和社會后果。因此需要先進的設(shè)備診斷儀器來正確判斷出設(shè)備故障，并找出原因和解決方法。本文首先簡述一下火電廠設(shè)備故障診斷的發(fā)展趨勢，之后多角度分析火電廠主要設(shè)備的典型故障和診斷方法。

一、火電廠設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

對于目前火電廠設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展而言，主要包括基于Internet的遠程故障診斷系統(tǒng)、構(gòu)造大型監(jiān)測診斷中心、分層分布式結(jié)構(gòu)的故障診斷系統(tǒng)、集成式故障診斷系統(tǒng)以及自主閉環(huán)診斷系統(tǒng)這五種。首先對于基于Internet的遠程故障診斷系統(tǒng)而言，因為社會科技的不斷進步與發(fā)展以及計算機網(wǎng)絡(luò)的大量普及，基于Internet的遠程應(yīng)用系統(tǒng)也隨處可見。它能夠?qū)⒐收显\斷系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，不僅可以共享診斷資源，而且可以獲取大量的故障案例和診斷經(jīng)驗，實現(xiàn)異地專家咨詢，提高故障診斷水平[1]。對于構(gòu)造大型監(jiān)測診斷中心，基本上是每一個大型火電廠必須建設(shè)的。建設(shè)大型監(jiān)測診斷中心不僅能夠調(diào)度機組之間的負荷，還可以保存機組的健康狀況和運行數(shù)據(jù)，并促進機組之間進行知識共享。

分層分布式結(jié)構(gòu)的故障診斷系統(tǒng)大多是應(yīng)用在火電廠機組的子系統(tǒng)中。這些多層次、多結(jié)構(gòu)的診斷系統(tǒng)主要分為全局診斷系統(tǒng)和子診斷系統(tǒng)。全局診斷系統(tǒng)主要將故障問題進行診斷，然后分解成子任務(wù)將其分配給各個子系統(tǒng)，從而快速診斷并給出解決方案。這種全局診斷系統(tǒng)和子系統(tǒng)相互耦合工作不僅能夠加快診斷的速度，而且系統(tǒng)還很可靠。第四點，對于集成式故障診斷系統(tǒng)而言，在未來有更好的發(fā)展前景。由于目前診斷系統(tǒng)的推理方法單一，對解決復(fù)雜系統(tǒng)的診斷問題具有局限性[2]。因此，火電機組的故障診斷系統(tǒng)在未來將根據(jù)不同子系統(tǒng)的特點采用不同的診斷模型，甚至采用幾種不同的混合診斷模型。各種診斷模型的優(yōu)勢將得到充分發(fā)揮，從而提高診斷的準確度和速度。最后一點，自主閉環(huán)診斷系統(tǒng)，它最大的優(yōu)點就是能夠在工作人員不參與的情況下進行持續(xù)的故障診斷，并對故障設(shè)備進行控制。但是自主閉環(huán)診斷系統(tǒng)要求的科學技術(shù)比較高，診斷系統(tǒng)的知識庫也必須全面。

二、火電廠主要設(shè)備的典型故障和診斷方法

火電廠中主要的設(shè)備包括汽輪機組、鍋爐這兩部分，接下來詳細分析一下這兩個設(shè)備的主要故障（見圖一），并給出相關(guān)的診斷措施（見圖二）。

（一）汽輪機組的主要故障

1）汽輪機常見的故障就是機組葉片脫落、蒸汽激振以及轉(zhuǎn)子碰撞。對于機組葉片脫落而言，主要是因為蒸汽參數(shù)的波動太大，設(shè)計強度不夠或者是機組在小于額定轉(zhuǎn)速的某個定值停止時間太長。蒸汽激振主要的原因有：高壓轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速較低，高壓轉(zhuǎn)子的撓度變化很大，以及軸承標高變化極大，延長軸的加工和安裝質(zhì)量不好，耦合中心的徑向或軸向誤差太大等等[3]。轉(zhuǎn)子碰撞最主要的原因就是汽封間隙的設(shè)計和調(diào)整不當，同時機組振動太大、軸向位移增加也會造成轉(zhuǎn)子摩擦。

2）發(fā)電機的主要故障包括油膜震蕩、定子線圈絕緣故障。造成油膜震蕩的主要原因有發(fā)電機轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速過低；三軸楔體穩(wěn)定性差；當負載減少時，不穩(wěn)定速度太低。定子線圈絕緣故障主要是由于絕緣失效而引起的磨損、老化、污染和腐蝕，引起局部放電和溫升，以及絕緣層由于粘結(jié)松散、冷卻水泄漏、疲勞磨損等原因造成的損壞，導(dǎo)致線材位移和匝間短路。

3）診斷方法

振動法是汽輪機組故障診斷中最常用、最成熟的方法。熱力分析法是汽輪機組性能故障診斷的重要手段，同時還有聲發(fā)射方法、油液分析、無損檢測技術(shù)。其中聲發(fā)射法主要用于故障檢測、泄漏檢測等。就目前而言，世界范圍內(nèi)的汽輪機組故障診斷的方法大約有幾十種。對于我國國內(nèi)而言，主要是上海大學開發(fā)的熱參數(shù)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)TPD，這個診斷系統(tǒng)能夠大幅度提高機組的運行效率和運行壽命。

（二）鍋爐的主要故障和診斷方法

1）鍋爐的主要故障包括省煤器泄漏、水冷壁泄漏。首先對于省煤器泄露而言，鍋爐低溫受熱面就是省煤器，容易出現(xiàn)飛灰磨損、管內(nèi)腐蝕的問題，再加上煙道在尾部的溫度比較低，灰粒較硬就會造成嚴重的磨損，從而造成省煤器泄露。對于水冷壁泄露而言，因為工作環(huán)境的特殊性，在機器運行當中容易出現(xiàn)高溫腐蝕以及機械損傷、拉裂等問題，同時由于水冷壁管熱負荷太過于集中，就會產(chǎn)生鼓包變形的問題，從而造成水冷壁泄露。

2）診斷方法

鍋爐故障診斷方法主要包括數(shù)學診斷方法和物理診斷方法。數(shù)學診斷方法包括模糊診斷法和故障樹診斷法，使用的診斷系統(tǒng)主要是華中科技大學研究的循環(huán)流化床鍋爐在線監(jiān)測與狀態(tài)診斷系統(tǒng)和清華大學開發(fā)的大型電站鍋爐遠程監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)[4]。物理診斷方法主要是紅外測溫技術(shù)和超聲波診斷法。對于紅外測溫技術(shù)而言，通過辨別與控制鍋爐火焰和燃燒狀態(tài)、熱力設(shè)備疲勞損傷情況來進行診斷。超聲波診斷法通過監(jiān)視爐膛上部區(qū)域的煙氣溫度以及各個燃燒器區(qū)域附近的煙氣溫度，從而識別是否發(fā)生燃燒器故障。

三、結(jié)束語

總而言之，大型火電廠設(shè)備發(fā)生故障會造成嚴重的經(jīng)濟損失和社會后果，因此要對火電廠的主要設(shè)備進行及時的故障診斷。本文首先簡單介紹了火電廠設(shè)備故障診斷的發(fā)展趨勢，隨后分析了汽輪機組和鍋爐的常見故障問題以及診斷方法，從而促進火電廠設(shè)備的安全運行。

參考文獻：

[1]閻濤.電廠設(shè)備故障診斷的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].技術(shù)與市場，2017（07）：188+190.

[2]唐文健，安賀順.分析軋鋼設(shè)備故障診斷研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，v.15；No.436（04）：42-43.

[3]彭祖濤，滕彩榮，郭茂成，etal.電氣設(shè)備故障診斷的現(xiàn)狀與發(fā)展簡述[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2017.

[4]董桓毓.電機故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].設(shè)備管理與維修，2018，No.431（17）：57-58.

（作者單位：陜西華富新能源有限公司）