火電廠設(shè)備智能化故障預(yù)警與診斷系統(tǒng)研究

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1 傳統(tǒng)火電廠設(shè)備故障預(yù)警和診斷狀態(tài)和缺陷

傳統(tǒng)火電廠設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測方式主要是關(guān)注定值報(bào)警，而較少觀察設(shè)備數(shù)據(jù)的波動范圍和劣化趨勢。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，評估全靠設(shè)備人員的經(jīng)驗(yàn)和主觀性來判斷，而不是通過設(shè)備以往的大量數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析判斷。在這種前提下，設(shè)備的隱患不能被及時發(fā)現(xiàn)，而且依賴于專業(yè)人士，如果加上人員的流動，這樣就會對使設(shè)備故障一直存在，并成為安全隱患，并且得不到預(yù)警和診斷。此外，設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)致設(shè)備的故障也會發(fā)生關(guān)聯(lián)，造成維修工作更加復(fù)雜，點(diǎn)檢人員與維修人員之間的不協(xié)同，加上難以做到精細(xì)化和優(yōu)化的檢修，造成故障時常發(fā)生，更不要說設(shè)備故障預(yù)警和采取有效措施了，還造成維修費(fèi)用和人工費(fèi)用的居高不下。綜合來說，傳統(tǒng)火電廠設(shè)備故障預(yù)警和診斷研究全靠人工的經(jīng)驗(yàn)積累和人工判斷，不能做到及時性、靈敏性和準(zhǔn)確性，造成成本的浪費(fèi)[1]。

2 火電廠設(shè)備智能化故障預(yù)警和診斷技術(shù)研究

火電廠設(shè)備智能化故障預(yù)警和診斷技術(shù)研究，是集中了智能專家診斷數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)挖掘、云計(jì)算等高度集成信息化管理的工作，且與整個火電廠信息規(guī)劃架構(gòu)一致，而設(shè)備故障預(yù)警和診斷是一門綜合性學(xué)科，如現(xiàn)代控制理論學(xué)科，大數(shù)據(jù)分析學(xué)科，測試技術(shù)學(xué)科，信號處理接受技術(shù)學(xué)科，人工智能學(xué)科等，故障預(yù)警與診斷系統(tǒng)的任務(wù)其實(shí)可以分解為故障探測，故障隔離和故障分析三個步驟。實(shí)際設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式是采用模塊化結(jié)果來實(shí)現(xiàn)的。

2.1 研究意義

智能化的核心是電腦處理來自外部信息的能力。因此，故障智能化診斷具有以下功能特點(diǎn)：具有實(shí)時控制功能的專家系統(tǒng)，而且能實(shí)時分析診斷預(yù)警生產(chǎn)中的事故。經(jīng)過多年的研究、開發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用，現(xiàn)代能及時提取異常數(shù)據(jù)，并實(shí)時監(jiān)測故障的圖像和做出診斷分析，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的高度集中處理和深度挖掘輔助經(jīng)營，避免信息的孤立化，提高設(shè)備的可靠性，降低維修費(fèi)用，減輕專家勞動強(qiáng)度，建立一個全新的設(shè)備創(chuàng)新管理模式。

2.2 研究內(nèi)容

火電廠設(shè)備智能化故障預(yù)警和診斷技術(shù)研究通過大數(shù)據(jù)分析，離線和在線觀測，并迅速診斷和自我調(diào)節(jié)，避免造成設(shè)備小故障變成大故障，更是延長了設(shè)備使用壽命?，F(xiàn)代通過智能化，我們可以運(yùn)用更直觀的數(shù)據(jù)、圖表或者圖片來診斷分析，如紅外線診斷技術(shù)。

（1）智能化系統(tǒng)是以設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)來具體分析為基礎(chǔ)，使?fàn)顟B(tài)評估和風(fēng)險評估作為手段，通過眾多智能專家診斷庫、大數(shù)據(jù)發(fā)掘、云計(jì)算等高度信息化技術(shù)的管理，形成一個智能化預(yù)警和診斷系統(tǒng)。

（2）模塊集成就是各種庫存數(shù)據(jù)分析、實(shí)時數(shù)據(jù)預(yù)警診斷，建立對未來的趨勢的類型。同時，將臺賬規(guī)范化，做到精益求精，改善原有的漏洞，優(yōu)化原有的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)化。模塊特點(diǎn)是創(chuàng)建基于監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)化的管理流程，實(shí)行管理流程的標(biāo)準(zhǔn)化，并且建立客觀的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)工作內(nèi)容的圖形化、數(shù)字化。這樣我們就建立了一個技術(shù)專家數(shù)據(jù)庫，為設(shè)備的故障預(yù)警和診斷提供了信息來源和決策支持。

（3）以電廠氧化風(fēng)機(jī)為例，我們要清楚設(shè)備從建模到在線監(jiān)測，再到預(yù)警診斷分析。在建模時，我們首先應(yīng)采用多種大數(shù)據(jù)分析的思路，比如數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的整理工作，其中數(shù)據(jù)整理工作還需要專業(yè)化領(lǐng)域?qū)＜业呐袛?；在線監(jiān)測的過程中，系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行情況和歷史運(yùn)行規(guī)律做對一個比較，計(jì)算出每個測定數(shù)據(jù)的預(yù)測帶及設(shè)備整體的健康程度；在預(yù)警診斷分析時，找出影響設(shè)備預(yù)警的實(shí)時測量數(shù)據(jù)，并對設(shè)備數(shù)據(jù)運(yùn)行變化情況進(jìn)行詳細(xì)分析，推理出設(shè)備故障的可能性。在這個氧化風(fēng)機(jī)的案例中表明，基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測及預(yù)警診斷功能是可行的，未來必將推動火電廠的智能化方向發(fā)展，只有這樣，我們才能有效提升設(shè)備的管理水平[2]。

3 國內(nèi)外的研究

近年來，在自動化和信息化技術(shù)的推動下，發(fā)電廠設(shè)備在線監(jiān)測與故障預(yù)警系統(tǒng)正向著全方位系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

（1）目前，已知?dú)W美國家研究機(jī)構(gòu)把研究工作中心進(jìn)行轉(zhuǎn)移，重點(diǎn)進(jìn)行有關(guān)故障檢測的理論和應(yīng)用研究。目前，美國的美國電力研究協(xié)會、西屋公司等多家公司都在從事著電廠故障診斷技術(shù)方面的開發(fā)與研究。在故障預(yù)警及診斷方面，國外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)現(xiàn)已研發(fā)出了多種系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于發(fā)電廠，為設(shè)備機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行做出了巨大貢獻(xiàn)。現(xiàn)階段，隨著對機(jī)組安全運(yùn)行要求的提高，輔機(jī)狀態(tài)監(jiān)控也受到非常重視，輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控的技術(shù)發(fā)展十分迅速。

（2）中國在設(shè)備故障預(yù)警診斷系統(tǒng)方面的研究起步較晚，但是經(jīng)過各位相關(guān)專家探索和創(chuàng)新，我國與國外相關(guān)技術(shù)研究差距日益縮小，甚至在某些理論方面趕超國外技術(shù)水平。目前，中國各大院校已經(jīng)成功研制出了多種故障診斷系統(tǒng)。與此同時，一些大型發(fā)電企業(yè)也正與國內(nèi)外高校合作，推行設(shè)備狀態(tài)檢修，該種檢修方式是以設(shè)備的可靠性和靈敏性作為指標(biāo)，使在保證系統(tǒng)最優(yōu)化下運(yùn)行。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代，火電廠設(shè)備故障對機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有著明顯影響，嚴(yán)重時還會危及整個設(shè)備機(jī)組運(yùn)行的安全。我國許多火電廠都發(fā)生過因設(shè)備智能化系統(tǒng)質(zhì)量不佳，安裝工藝不當(dāng)和管理不完善而引起的事故，對整個火電廠經(jīng)濟(jì)更是造成不可估量的損失。但是隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求和技術(shù)創(chuàng)新，設(shè)備故障預(yù)警與診斷系統(tǒng)得到了質(zhì)的發(fā)展，我們將繼續(xù)保持創(chuàng)新發(fā)展，這樣才能追上國外先進(jìn)系統(tǒng)的腳步。