大型火电厂设备故障诊断的现状与发展趋势

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　　【摘 要】随着我国社会生产力的不断进步与发展，我国现代化建设的脚步也在不断发展，特别是人民对电能的需求量也越来越大，要求的质量也越来越高。但是在大型火力发电厂运行过程中，往往会因为设备故障问题造成发电量的大幅下降，从而影响发电厂的经济效益。基于此，本文首先简单的分析一下火电厂设备故障诊断系统的发展趋势，随后从多个方面分析一下火电厂主要设备的典型故障和诊断方法。以此仅供相关人士进行交流与参考。
　　【关键词】大型火电厂；设备故障；诊断现状；发展趋势
　　引言
　　火力发电厂是促进我国国民经济持续增长的重要力量，因此要不断提高发电厂的生产效率，才能够进一步的促进我国国民经济的发展。随着我国火力发电厂数量的不断增加，这些发电厂需要引进更多的发电设备，从而提高发电产量。但是在设备的使用过程中，经常会出现一些故障，从而造成严重的经济损失和社会后果。因此需要先进的设备诊断仪器来正确判断出设备故障，并找出原因和解决方法。本文首先简述一下火电厂设备故障诊断的发展趋势，之后多角度分析火电厂主要设备的典型故障和诊断方法。
　　一、火电厂设备故障诊断系统的发展趋势
　　对于目前火电厂设备故障诊断系统的发展而言，主要包括基于Internet的远程故障诊断系统、构造大型监测诊断中心、分层分布式结构的故障诊断系统、集成式故障诊断系统以及自主闭环诊断系统这五种。首先对于基于Internet的远程故障诊断系统而言，因为社会科技的不断进步与发展以及计算机网络的大量普及，基于Internet的远程应用系统也随处可见。它能够将故障诊断系统与互联网相结合，不仅可以共享诊断资源，而且可以获取大量的故障案例和诊断经验，实现异地专家咨询，提高故障诊断水平[1]。对于构造大型监测诊断中心，基本上是每一个大型火电厂必须建设的。建设大型监测诊断中心不仅能够调度机组之间的负荷，还可以保存机组的健康状况和运行数据，并促进机组之间进行知识共享。
　　分层分布式结构的故障诊断系统大多是应用在火电厂机组的子系统中。这些多层次、多结构的诊断系统主要分为全局诊断系统和子诊断系统。全局诊断系统主要将故障问题进行诊断，然后分解成子任务将其分配给各个子系统，从而快速诊断并给出解决方案。这种全局诊断系统和子系统相互耦合工作不仅能够加快诊断的速度，而且系统还很可靠。第四点，对于集成式故障诊断系统而言，在未来有更好的发展前景。由于目前诊断系统的推理方法单一，对解决复杂系统的诊断问题具有局限性[2]。因此，火电机组的故障诊断系统在未来将根据不同子系统的特点采用不同的诊断模型，甚至采用几种不同的混合诊断模型。各种诊断模型的优势将得到充分发挥，从而提高诊断的准确度和速度。最后一点，自主闭环诊断系統，它最大的优点就是能够在工作人员不参与的情况下进行持续的故障诊断，并对故障设备进行控制。但是自主闭环诊断系统要求的科学技术比较高，诊断系统的知识库也必须全面。
　　二、火电厂主要设备的典型故障和诊断方法
　　火电厂中主要的设备包括汽轮机组、锅炉这两部分，接下来详细分析一下这两个设备的主要故障（见图一），并给出相关的诊断措施（见图二）。
　　（一）汽轮机组的主要故障
　　1）汽轮机常见的故障就是机组叶片脱落、蒸汽激振以及转子碰撞。对于机组叶片脱落而言，主要是因为蒸汽参数的波动太大，设计强度不够或者是机组在小于额定转速的某个定值停止时间太长。蒸汽激振主要的原因有：高压转子的临界转速较低，高压转子的挠度变化很大，以及轴承标高变化极大，延长轴的加工和安装质量不好，耦合中心的径向或轴向误差太大等等[3]。转子碰撞最主要的原因就是汽封间隙的设计和调整不当，同时机组振动太大、轴向位移增加也会造成转子摩擦。
　　2）发电机的主要故障包括油膜震荡、定子线圈绝缘故障。造成油膜震荡的主要原因有发电机转子一阶临界转速过低；三轴楔体稳定性差；当负载减少时，不稳定速度太低。定子线圈绝缘故障主要是由于绝缘失效而引起的磨损、老化、污染和腐蚀，引起局部放电和温升，以及绝缘层由于粘结松散、冷却水泄漏、疲劳磨损等原因造成的损坏，导致线材位移和匝间短路。
　　3）诊断方法
　　振动法是汽轮机组故障诊断中最常用、最成熟的方法。热力分析法是汽轮机组性能故障诊断的重要手段，同时还有声发射方法、油液分析、无损检测技术。其中声发射法主要用于故障检测、泄漏检测等。就目前而言，世界范围内的汽轮机组故障诊断的方法大约有几十种。对于我国国内而言，主要是上海大学开发的热参数监测与故障诊断系统TPD，这个诊断系统能够大幅度提高机组的运行效率和运行寿命。
　　（二）锅炉的主要故障和诊断方法
　　1）锅炉的主要故障包括省煤器泄漏、水冷壁泄漏。首先对于省煤器泄露而言，锅炉低温受热面就是省煤器，容易出现飞灰磨损、管内腐蚀的问题，再加上烟道在尾部的温度比较低，灰粒较硬就会造成严重的磨损，从而造成省煤器泄露。对于水冷壁泄露而言，因为工作环境的特殊性，在机器运行当中容易出现高温腐蚀以及机械损伤、拉裂等问题，同时由于水冷壁管热负荷太过于集中，就会产生鼓包变形的问题，从而造成水冷壁泄露。
　　2）诊断方法
　　锅炉故障诊断方法主要包括数学诊断方法和物理诊断方法。数学诊断方法包括模糊诊断法和故障树诊断法，使用的诊断系统主要是华中科技大学研究的循环流化床锅炉在线监测与状态诊断系统和清华大学开发的大型电站锅炉远程监测与故障诊断系统[4]。物理诊断方法主要是红外测温技术和超声波诊断法。对于红外测温技术而言，通过辨别与控制锅炉火焰和燃烧状态、热力设备疲劳损伤情况来进行诊断。超声波诊断法通过监视炉膛上部区域的烟气温度以及各个燃烧器区域附近的烟气温度，从而识别是否发生燃烧器故障。
　　三、结束语
　　总而言之，大型火电厂设备发生故障会造成严重的经济损失和社会后果，因此要对火电厂的主要设备进行及时的故障诊断。本文首先简单介绍了火电厂设备故障诊断的发展趋势，随后分析了汽轮机组和锅炉的常见故障问题以及诊断方法，从而促进火电厂设备的安全运行。
　　参考文献：
　　[1]阎涛.电厂设备故障诊断的现状及发展趋势[J].技术与市场，2017（07）：188+190.
　　[2]唐文健，安贺顺.分析轧钢设备故障诊断研究现状及发展趋势[J].科技创新导报，2018，v.15；No.436（04）：42-43.
　　[3]彭祖涛，滕彩荣，郭茂成，etal.电气设备故障诊断的现状与发展简述[J].军民两用技术与产品，2017.
　　[4]董桓毓.电机故障诊断技术研究现状与发展趋势[J].设备管理与维修，2018，No.431（17）：57-58.
　　（作者单位：陕西华富新能源有限公司）
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