火电厂主要设备故障诊断的现状及发展研究

火电厂主要设备故障诊断的现状及发展研究

陈晶

陈晶（哈尔滨市阿城继电器股份有限公司，哈尔滨150000）

摘要：介绍了火电厂主要设备的典型故障以及采用的故障诊断方法，阐述了现有的故障诊断系统和火电厂设备故障诊断中存在的问题，并指出了故障诊断系统的发展趋势，提出了研究方向。

关键词：火电厂；故障诊断；现状

中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）03-0053-01

1火电厂主要设备的典型故障及其诊断方法

1.1锅炉的主要故障及诊断方法

（1）主要故障。①过热器泄漏。②省煤器泄漏。③水冷壁泄漏。④除尘器故障。（2）诊断方法。在锅炉故障诊断中，物理诊断方法有：红外测温技术，具体应用范围有锅炉火焰和燃烧状态进行辨别与控制、热力设备疲劳损伤、热力设备热机械学特征规律、热力系统漏热及保温进行诊断与评价、锅炉热污染控制等；超声波诊断方法，它可用来监视炉膛上部区域的烟气温度，决定何时进行吹灰操作，保持锅炉良好的运行性能，监视炉膛各个燃烧器区域附近烟气温度，有助于识别和清除燃烧器故障导致的燃烧工况异常，同时可对污染物生成有重要影响的温度的优化控制，实现清洁燃烧；无损伤检测技术是指对材料、部件进行的非破坏检测，以期发现表面和内部缺陷的一项技术。数学诊断方法有故障树诊断法、模糊诊断方法等。在诊断系统方面，主要有清华大学研究开发的大型电站锅炉远程监测与故障诊断系统，华中科技大学研究开发的循环流化床锅炉在线监测与状态诊断专家系统等。

1.2汽轮机组的主要故障

（1）汽轮机的主要故障。①不平衡。②不对中。③转子碰摩。④叶片脱落。（2）发电机的主要故障。①油膜振荡。②定子线圈绝缘故障。③定子线圈过热。主要是由于制造或安装过程中某些缺陷使匝间短路，造成局部过热。④转子绕组故障。

1.3变压器的主要故障及诊断方法

（1）主要故障。①线圈匝间短路。主要原因是绝缘老化、散热不良或长期过负荷，由于短路电动力损伤匝间绝缘，绕组的材料或工艺方面的缺陷，进水受潮，大气或操作过电压的袭击。②绕组断线。主要原因有短路电动力使线圈断线，焊接不良，匝间短路。③绕组对地击穿。主要原因有主绝缘的老化，绝缘油受潮，绕组内有杂质进入，过电压短路时线圈变形损坏，因冷却系统故障、冷却油道堵塞、保护失灵从而产生整体或局部过热以致绝缘损坏。④绕组相间短路。主要原因与对地击穿相似，也可能是引线间或套管间短路，油面过低。（2）诊断方法。在变压器故障诊断中，常用的方法有振动分析法、油中气体分析法、局部放电法、恢复电压法、频率响应分析法以及红外诊断技术等。目前应用较多的主要是红外诊断技术。在诊断系统方面，国内外学者和研究单位在这方面进行了大量的工作，已经研制出了具有故障检测和初步诊断功能的专家系统，如河南电力试验研究所开发研究的电力变压器故障诊断微机专家系统。此外，国内有许多著名高校正在从事这方面的研究，取得了巨大的理论成果。

2目前火电厂设备故障诊断存在的问题

目前虽然有许多诊断方法和诊断系统应用于火电厂设备的故障诊断，并取得了很好的应用效果，但在实际应用时也存在着不少的问题，主要表现在以下几个方面。

2.1检测手段

故障诊断的推理机制已经达到很高的水平，但征兆的获取成为了一个瓶颈，即最大的问题是检测手段不能满足诊断的需要，不能真实地反应故障的特征。

2.2复杂的故障机理

对故障机理的了解是准确诊断故障的前提。目前，对电厂某些设备的复杂故障，很难从理论上给出解释，对其机理的了解并不深刻。

2.3人工智能应用

专家系统作为人工智能在电厂主要设备故障诊断中的应用已获得成功，但仍有一些关键的人工智能应用问题需要解决，主要有知识的表达与获取、自学习、智能辨识、信息融合等。

2.4诊断方法的单一性

当前火电厂设备的故障诊断系统所用的诊断方法有模糊逻辑法、故障树分析法、专家系统、人工神经网络等。但是单一的诊断方法往往难以达到期望的诊断效果。

3火电厂设备故障诊断的发展

3.1故障诊断系统的发展趋势

（1）分层分布式结构的故障诊断系统。火电机组的各子系统的结构和功能是分布式和多层次的，这种结构上的层次关系，要求其诊断系统是分布式和多层次的，由全局诊断系统和子诊断系统组成。全局诊断系统负责诊断任务的管理，包括将总体任务分解成子任务和向各子诊断系统分配任务，这些任务往往是相互耦合的。诊断子系统完成以后，通过对各子诊断系统结论的综合，给出最终结论。分布式故障诊断专家系统具有推理效率高，诊断速度快，系统可靠，适时性好的特点。（2）集成式故障诊断系统。由于当前的诊断系统在推理方法上的单一性，在求解复杂系统的诊断问题时受到很大的限制。未来的火电机组故障诊断系统，将根据不同子系统的特点采用不同的推理模型，甚至采用几种不同推理模型进行混合推理，各种推进模型的优势将得到充分发挥，从而提高推理速度和准确性。（3）构造大型监测诊断中心。在同一电网中，有许多同类型的火电机组在同时运行。构造大型监测诊断中心所带来的好处是非常明显的：①便于集中保存机组的运行数据和机组健康状况的资料；②便于多台机组之间、多个电厂之间共享已有的知识，便于知识库的完善化；③有利于机组的负荷调度。（4）自主闭环诊断系统。全自主、闭环故障诊断系统能够在人员不参与的情况下完成持续的故障诊断，形成决策，再由诊断系统发出相应的控制命令，对机组施加适当的控制。要实现自主闭环诊断，必须要有成熟和先进的诊断技术。诊断系统的知识库必须完备，诊断系统应有学习机制，能诊断不可预知的故障。

参考文献：

[1]阮跃，黄雅萍.大型电站状态监测与故障诊断专家系统的研究[J].电站系统工程，1997（5）.

[2]李录平，韩西京，等.火电机组故障诊断技术的现状与展望[J].电力情报，1997（3）.

[3]刘峻华，黄树红，等.汽轮机故障诊断技术的发展与展望[J].汽轮机技术，2000（2）.

[4]陈维荣，宋永华，等.电力系统设备状态监测的概念及现状[J].电网技术，2000（11）.