大型火電廠設備故障診斷的現狀與發展趨勢

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　　【摘 要】隨著我國社會生產力的不斷進步與發展，我國現代化建設的腳步也在不斷發展，特別是人民對電能的需求量也越來越大，要求的質量也越來越高。但是在大型火力發電廠運行過程中，往往會因為設備故障問題造成發電量的大幅下降，從而影響發電廠的經濟效益?；诖?，本文首先簡單的分析一下火電廠設備故障診斷系統的發展趨勢，隨后從多個方面分析一下火電廠主要設備的典型故障和診斷方法。以此僅供相關人士進行交流與參考。
　　【關鍵詞】大型火電廠；設備故障；診斷現狀；發展趨勢
　　引言
　　火力發電廠是促進我國國民經濟持續增長的重要力量，因此要不斷提高發電廠的生產效率，才能夠進一步的促進我國國民經濟的發展。隨著我國火力發電廠數量的不斷增加，這些發電廠需要引進更多的發電設備，從而提高發電產量。但是在設備的使用過程中，經常會出現一些故障，從而造成嚴重的經濟損失和社會后果。因此需要先進的設備診斷儀器來正確判斷出設備故障，并找出原因和解決方法。本文首先簡述一下火電廠設備故障診斷的發展趨勢，之后多角度分析火電廠主要設備的典型故障和診斷方法。
　　一、火電廠設備故障診斷系統的發展趨勢
　　對于目前火電廠設備故障診斷系統的發展而言，主要包括基于Internet的遠程故障診斷系統、構造大型監測診斷中心、分層分布式結構的故障診斷系統、集成式故障診斷系統以及自主閉環診斷系統這五種。首先對于基于Internet的遠程故障診斷系統而言，因為社會科技的不斷進步與發展以及計算機網絡的大量普及，基于Internet的遠程應用系統也隨處可見。它能夠將故障診斷系統與互聯網相結合，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驗，實現異地專家咨詢，提高故障診斷水平[1]。對于構造大型監測診斷中心，基本上是每一個大型火電廠必須建設的。建設大型監測診斷中心不僅能夠調度機組之間的負荷，還可以保存機組的健康狀況和運行數據，并促進機組之間進行知識共享。
　　分層分布式結構的故障診斷系統大多是應用在火電廠機組的子系統中。這些多層次、多結構的診斷系統主要分為全局診斷系統和子診斷系統。全局診斷系統主要將故障問題進行診斷，然后分解成子任務將其分配給各個子系統，從而快速診斷并給出解決方案。這種全局診斷系統和子系統相互耦合工作不僅能夠加快診斷的速度，而且系統還很可靠。第四點，對于集成式故障診斷系統而言，在未來有更好的發展前景。由于目前診斷系統的推理方法單一，對解決復雜系統的診斷問題具有局限性[2]。因此，火電機組的故障診斷系統在未來將根據不同子系統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。各種診斷模型的優勢將得到充分發揮，從而提高診斷的準確度和速度。最后一點，自主閉環診斷系統，它最大的優點就是能夠在工作人員不參與的情況下進行持續的故障診斷，并對故障設備進行控制。但是自主閉環診斷系統要求的科學技術比較高，診斷系統的知識庫也必須全面。
　　二、火電廠主要設備的典型故障和診斷方法
　　火電廠中主要的設備包括汽輪機組、鍋爐這兩部分，接下來詳細分析一下這兩個設備的主要故障（見圖一），并給出相關的診斷措施（見圖二）。
　?。ㄒ唬┢啓C組的主要故障
　　1）汽輪機常見的故障就是機組葉片脫落、蒸汽激振以及轉子碰撞。對于機組葉片脫落而言，主要是因為蒸汽參數的波動太大，設計強度不夠或者是機組在小于額定轉速的某個定值停止時間太長。蒸汽激振主要的原因有：高壓轉子的臨界轉速較低，高壓轉子的撓度變化很大，以及軸承標高變化極大，延長軸的加工和安裝質量不好，耦合中心的徑向或軸向誤差太大等等[3]。轉子碰撞最主要的原因就是汽封間隙的設計和調整不當，同時機組振動太大、軸向位移增加也會造成轉子摩擦。
　　2）發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電機轉子一階臨界轉速過低；三軸楔體穩定性差；當負載減少時，不穩定速度太低。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松散、冷卻水泄漏、疲勞磨損等原因造成的損壞，導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，同時還有聲發射方法、油液分析、無損檢測技術。其中聲發射法主要用于故障檢測、泄漏檢測等。就目前而言，世界范圍內的汽輪機組故障診斷的方法大約有幾十種。對于我國國內而言，主要是上海大學開發的熱參數監測與故障診斷系統TPD，這個診斷系統能夠大幅度提高機組的運行效率和運行壽命。
　?。ǘ╁仩t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，容易出現飛灰磨損、管內腐蝕的問題，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，因為工作環境的特殊性，在機器運行當中容易出現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學診斷方法和物理診斷方法。數學診斷方法包括模糊診斷法和故障樹診斷法，使用的診斷系統主要是華中科技大學研究的循環流化床鍋爐在線監測與狀態診斷系統和清華大學開發的大型電站鍋爐遠程監測與故障診斷系統[4]。物理診斷方法主要是紅外測溫技術和超聲波診斷法。對于紅外測溫技術而言，通過辨別與控制鍋爐火焰和燃燒狀態、熱力設備疲勞損傷情況來進行診斷。超聲波診斷法通過監視爐膛上部區域的煙氣溫度以及各個燃燒器區域附近的煙氣溫度，從而識別是否發生燃燒器故障。
　　三、結束語
　　總而言之，大型火電廠設備發生故障會造成嚴重的經濟損失和社會后果，因此要對火電廠的主要設備進行及時的故障診斷。本文首先簡單介紹了火電廠設備故障診斷的發展趨勢，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，從而促進火電廠設備的安全運行。
　　參考文獻：
　　[1]閻濤.電廠設備故障診斷的現狀及發展趨勢[J].技術與市場，2017（07）：188+190.
　　[2]唐文健，安賀順.分析軋鋼設備故障診斷研究現狀及發展趨勢[J].科技創新導報，2018，v.15；No.436（04）：42-43.
　　[3]彭祖濤，滕彩榮，郭茂成，etal.電氣設備故障診斷的現狀與發展簡述[J].軍民兩用技術與產品，2017.
　　[4]董桓毓.電機故障診斷技術研究現狀與發展趨勢[J].設備管理與維修，2018，No.431（17）：57-58.
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