淺談電廠設備故障診斷的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

-z.淺談電廠設備故障診斷的現(xiàn)狀及開展趨勢大型火電廠主要設備包括鍋爐、汽輪機和發(fā)電機等，完成從熱能到機械能再到電能的轉(zhuǎn)換過程。設備與設備之間的耦合性、系統(tǒng)的復雜性，以及設備在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)的特殊工作環(huán)境下，決定了火電廠是一個高故障率和故障危害性很大的生產(chǎn)場所，這些故障都將造成重大的經(jīng)濟損失和社會后果。故此，通過先進的技術(shù)手段，對設備狀態(tài)參數(shù)進展監(jiān)測和分析，來判斷設備是否存在異?；蚬收?、故障的部位和原因、故障的劣化趨勢，以確定合理檢修時機很有必要。火電廠主要設備的典型故障如下所示：主要故障**市木森電氣**咨詢：400-027-1878〔1〕過熱器泄漏。過熱器泄漏爆管區(qū)集中在高溫過熱器下彎頭外圈向火側(cè)，主要原因是爐膛高度偏低，使該處出現(xiàn)過熱，此處也有選材裕度缺乏及焊接質(zhì)量問題。〔2〕省煤器泄漏。主要原因是飛灰磨損造成管壁減薄，特別是在穿墻管、爐墻漏風和彎頭處為常見?！?〕水冷壁泄漏。主要原因是局部過熱和腐蝕，局部過熱是水循環(huán)破壞和管內(nèi)結(jié)垢造成，而火焰偏斜或燃燒區(qū)煙溫過高則使水冷壁高溫腐蝕?！?〕除塵器故障。主要原因有煙氣流速太快，灰粒的粒度較大，含塵濃度大，排煙溫度低于露點溫度等。鍋爐故障診斷方法如下所示：物理診斷方法有：紅外測溫技術(shù)，具體應用范圍有鍋爐火焰和燃燒狀態(tài)進展區(qū)分與控制、熱力設備疲勞損傷、熱力設備熱機械學特征規(guī)律、熱力系統(tǒng)漏熱及保溫進展診斷與評價、鍋爐熱污染控制等；超聲波診斷方法，它可用來監(jiān)視爐膛上部區(qū)域的煙氣溫度，決定何時進展吹灰操作，保持鍋爐良好的運行性能，監(jiān)視爐膛各個燃燒器區(qū)域附近煙氣溫度，有助于識別和去除燃燒器故障導致的燃燒工況異常，同時可對污染物生成有重要影響的溫度的優(yōu)化控制，實現(xiàn)清潔燃燒；無損傷檢測技術(shù)是指對材料、部件進展的非破壞檢測，以期發(fā)現(xiàn)外表和內(nèi)部缺陷的一項技術(shù)。數(shù)學診斷方法有故障樹診斷法、模糊診斷方法等。**市木森電氣**咨詢：400-027-1878汽輪機的主要故障如下所示：1、不平衡。主要是由于轉(zhuǎn)子存在加工誤差和永久彎曲、葉片脫落、聯(lián)軸器漂偏、接長軸制造不良、受熱不均勻或材質(zhì)缺陷而引起的熱撓曲等造成的。2、不對中。主要原因是滑銷系統(tǒng)卡澀，汽缸溫差超限，機組升速太快，真空下降過大，根底不均勻下沉等，使機組膨脹不暢和軸承座膨脹不均勻，以及聯(lián)軸器偏心等。3、轉(zhuǎn)子碰摩。主要原因有汽封間隙設計和調(diào)整不當，汽缸膨脹不暢，汽缸熱變形過大，機組振動過大和軸向位移增大等。4、葉片脫落。主要是由于設計的強度缺乏，蒸汽參數(shù)波動較大，機組在電網(wǎng)周波變化較大和低負荷下長期運行，以及機組在小于額定轉(zhuǎn)速以下*轉(zhuǎn)速停留時間過長等。蒸汽激振。主要原因是由于高中壓轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速較低，并且高中壓轉(zhuǎn)子熱態(tài)下?lián)隙茸兓^大，軸承標高變化較大，接長軸的加工和安裝質(zhì)量不良，聯(lián)軸器中心徑向或軸向誤差太大，軸系平衡和對中狀態(tài)惡化等，使高中壓轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。發(fā)電機的主要故障，**市木森電氣**咨詢：400-027-1878〔1〕油膜振蕩。主要是因為發(fā)電機轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速過低，并且三軸楔瓦穩(wěn)定性差，在載荷減輕時，其失穩(wěn)轉(zhuǎn)速過低。〔2〕定子線圈絕緣故障。主要是由于磨損、老化、污染及腐蝕等原因使絕緣失效，造成局部放?！?〕電和溫度升高。以及由于綁扎不緊、冷卻水泄漏、疲勞磨損等原因使絕緣層損壞，造成線棒位移和匝間短路?！?〕定子線圈過熱。主要是由于制造或安裝過程中*些缺陷使匝間短路，造成局部過熱。**市木森電氣**咨詢：400-027-1878轉(zhuǎn)子繞組故障。包括接地、匝間短路和斷線故障。接地和匝間短路障礙主要是由絕緣降低和損壞引起的，接頭開焊和熱變形會引起斷線。冷卻水系統(tǒng)故障。主要是由于冷卻水泄漏、管道異物堵塞、誤動作等使冷卻水流量降低和中斷，以及由于材料和安裝缺陷引起定子漏水。在汽輪機組故障診斷中，振動法是應用最普遍也比擬成熟的一種方法。應用熱力學分析診斷汽輪機組性能故障也是一個重要手段，另外還有油液分析、聲發(fā)射法、無損檢測技術(shù)等。聲發(fā)射法主要用于動靜碰磨故障檢測、泄漏檢測等。日立公司在350MW汽輪機高中壓轉(zhuǎn)子上設置試片，在兩端軸承的軸瓦處進展聲發(fā)射和記錄，診斷轉(zhuǎn)子的碰磨。在汽輪機組壽命診斷中，無損檢測技術(shù)應用相當重要，目前用到的非破壞性評價法主要包括硬度測定法、電氣抵抗法、超聲波法、組織比照法、結(jié)晶粒變形法、顯微鏡觀察測定法和*射線分析法等。現(xiàn)今國內(nèi)外已經(jīng)研制開發(fā)出了幾十種用于汽輪機組的故障診斷系統(tǒng)。國外主要有美國Radial公司開發(fā)的汽輪發(fā)電機組振動診斷用專家系統(tǒng)，西屋公司的汽輪發(fā)電機組故障診斷系統(tǒng)，Bendy公司的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷系統(tǒng)。國內(nèi)主要有**大學研制的熱力參數(shù)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)TPD，該系統(tǒng)可以提高汽輪機組的運行可靠性，同時能夠優(yōu)化運行方案、提高運行效率、延長運行壽命。變壓器的主要故障〔1〕線圈匝間短路。主要原因是絕緣老化或散熱不良或長期過負荷，由于短路電動力損傷匝間絕緣，繞組的材料或工藝方面的缺陷，進水受潮，大氣或操作過電壓的襲擊?！?〕繞組斷線。主要原因有短路電動力使線圈斷線，焊接不良，匝間短路?！?〕繞組對地擊穿。主要原因有主絕緣的老化，絕緣油受潮，繞組內(nèi)有雜質(zhì)進入，過電壓短路時線圈變形損壞，因冷卻系統(tǒng)故障、冷卻油道堵塞、保護失靈從而產(chǎn)生整體或局部過熱以致絕緣損壞?！?〕繞組相間短路。主要原因與對地擊穿相似，也可能是引線間或套管間短路，油面過低。**市木森電氣**咨詢：400-027-1878〔5〕鐵芯片局部短路或局部融毀。主要原因是鐵芯或扼鐵的螺桿絕緣損壞，故障處有金屬片使鐵芯片短路，片間絕緣損壞嚴重，接地方法不正確構(gòu)成電流環(huán)路?！?〕分接開關(guān)接觸不良，觸頭外表熔化。主要原因是構(gòu)造裝配上存在缺陷，切換分接頭后，接觸不可靠，動觸頭彈簧壓力不夠，有載調(diào)壓裝置安裝調(diào)整不當?！?〕套管對地閃絡或爆炸。主要原因是外表積灰，臟污，裂紋，密封不嚴，呼吸器配置不當。〔8〕負荷正常油溫升高。主要原因是繞組匝間短路，損耗增加，大電流連接處接觸不良，油位過低，冷卻效果差。在變壓器故障診斷中，常用的方法有振動分析法、油中氣體分析法、局部放電法、恢復電壓法、頻率響應分析法以及紅外診斷技術(shù)等。目前應用較多的主要是紅外診斷技術(shù)。在診斷系統(tǒng)方面，國內(nèi)外學者和研究單位在這方面進展了大量的工作，已經(jīng)研制出了具有故障檢測和初步診斷功能的專家系統(tǒng)，如**電力試驗研究所開發(fā)研究的電力變壓器故障診斷微機專家系統(tǒng)。此外，國內(nèi)有許多著名高校正在從事這方面的研究，取得了巨大的理論成果。目前雖然有許多診斷方法和診斷系統(tǒng)應用于火電廠設備的故障診斷，并取得了很好的應用效果，但在實際應用時也存在著不少的問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。檢測手段、故障診斷的推理機制已經(jīng)到達很高的水平，但征兆的獲取成為了一個瓶頸，即最大的問題是檢測手段不能滿足診斷的需要，不能真實地反響故障的特征。2、復雜的故障機理對故障機理的了解是準確診斷故障的前提。目前，對電廠*些設備的復雜故障，很難從理論上給出解釋，對其機理的了解并不深刻。3、人工智能應用專家系統(tǒng)作為人工智能在電廠主要設備故障診斷中的應用已獲得成功，但仍有一些關(guān)鍵的人工智能應用問題需要解決，主要有知識的表達與獲取、自學習、智能辨識、信息融合等。**市木森電氣**咨詢：400-027-18784、診斷方法的單一性當前火電廠設備的故障診斷系統(tǒng)所用的診斷方法有模糊邏輯法、故障樹分析法、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等。但是單一的診斷方法往往難以到達期望的診斷效果。5、故障定位目前的故障診斷系統(tǒng)常常只是進展到故障類型識別這一局部，不能確定故障的具體位置，且對設備的狀態(tài)進展預測的功能研究不夠。三、火電廠設備故障診斷的開展1、故障診斷系統(tǒng)的開展趨勢〔1〕分層分布式構(gòu)造的故障診斷系統(tǒng)火電機組的各子系統(tǒng)的構(gòu)造和功能是分布式和多層次的，這種構(gòu)造上的層次關(guān)系，要求其診斷系統(tǒng)是分布式和多層次的，由全局診斷系統(tǒng)和子診斷系統(tǒng)組成。全局診斷系統(tǒng)負責診斷任務的管理，包括將總體任務分解成子任務和向各子診斷系統(tǒng)分配任務，這些任務往往是相互耦合的。診斷子系統(tǒng)完成以后，通過對各子診斷系統(tǒng)結(jié)論的綜合，給出最終結(jié)論。分布式故障診斷專家系統(tǒng)具有推理效率高，診斷速度快，系統(tǒng)可靠，適時性好的特點。**市木森電氣**咨詢：400-027-1878〔2〕集成式故障診斷系統(tǒng)由于當前的診斷系統(tǒng)在推理方法上的單一性，在求解復雜系統(tǒng)的診斷問題時受到很大的限制。未來的火電機組故障診斷系統(tǒng)，將根據(jù)不同子系統(tǒng)的特點采用不同的推理模型，甚至采用幾種不同推理模型進展混合推理，各種推進模型的優(yōu)勢將得到充分發(fā)揮，從而提高推理速度和準確性?！?〕構(gòu)造大型監(jiān)測診斷中心在同一電網(wǎng)中，有許多同類型的火電機組在同時運行。構(gòu)造大型監(jiān)測診斷中心所帶來的好處是非常明顯的：便于集中保存機組的運行數(shù)據(jù)和機組安康狀況的資料；便于多臺機組之間、多個電廠之間共享已有的知識，便于知識庫的完善化；有利于機組的負荷調(diào)度。全自主、閉環(huán)故障診斷系統(tǒng)能夠在人員不參與的情況下完成持續(xù)的故障診斷，形成決策，再由診斷系統(tǒng)發(fā)出相應的控制命令，對機組施加適當?shù)目刂?。要實現(xiàn)自主閉環(huán)診斷，必須要有成熟和先進的診斷技術(shù)。診斷系統(tǒng)的知識庫必須完備，診斷系統(tǒng)應有學習機制，能診斷不可預知的故障。(4〕自主閉環(huán)診斷系統(tǒng)全自主、閉環(huán)故障診斷系統(tǒng)能夠在人員不參與的情況下完成持續(xù)的故障診斷，形成決策，再由診斷系統(tǒng)發(fā)出相應的控制命令，對機組施加適當?shù)目刂?。要實現(xiàn)自主閉環(huán)