李海軍，史恒惠，夏 靜

（中電投河南電力有限公司，河南 鄭州 450001）

遠(yuǎn)程診斷在火力發(fā)電企業(yè)的應(yīng)用實(shí)踐

李海軍，史恒惠，夏 靜

（中電投河南電力有限公司，河南 鄭州 450001）

對(duì)遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)的概念及遠(yuǎn)程診斷在火電廠的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了介紹，并對(duì)遠(yuǎn)程診斷的創(chuàng)新點(diǎn)及取得的效益進(jìn)行了分析，表明了遠(yuǎn)程診斷具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性和實(shí)用性，可作為傳統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督的有效補(bǔ)充手段，有利于火電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)環(huán)保運(yùn)行、企業(yè)降本增效。

遠(yuǎn)程診斷；火電廠；應(yīng)用實(shí)踐

0 引言

隨著電力市場(chǎng)的不斷發(fā)展，發(fā)電企業(yè)對(duì)設(shè)備安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性及壽命管理的要求越來越高，傳統(tǒng)的依靠人工監(jiān)測(cè)的方式已經(jīng)無法滿足電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的需要。如何進(jìn)一步挖掘生產(chǎn)和管理潛力，提高生產(chǎn)和管理效率，已成為大型發(fā)電集團(tuán)面臨的重大課題。

遠(yuǎn)程診斷作為電力系統(tǒng)以及裝備密集型行業(yè)的發(fā)展方向之一，已經(jīng)成為越來越多的大型企業(yè)集團(tuán)的必然選擇。國際電氣、發(fā)電集團(tuán)已在此領(lǐng)域進(jìn)行了積極的探索和部署，德國西門子公司、加拿大TransAlta發(fā)電集團(tuán)和德州TXU電力優(yōu)化中心等均在電廠遠(yuǎn)程診斷技術(shù)方面開展了深入應(yīng)用并取得了良好的效果。

某公司建設(shè)的“基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)企業(yè)（機(jī)電裝備）遠(yuǎn)程診斷服務(wù)平臺(tái)”（簡(jiǎn)稱“遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)”）目前已取得良好的應(yīng)用實(shí)踐，已對(duì)某電廠2×1 000 MW機(jī)組、某2家電廠各2×600 MW機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。

1 遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)簡(jiǎn)介

該遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)可以將分布于不同地域，不同企業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集、存儲(chǔ)和挖掘，并在此基礎(chǔ)上建立企業(yè)知識(shí)庫模型、案例分析模型，積累設(shè)備診斷和故障分析經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)和人力資源共享；能夠集中發(fā)揮高端專業(yè)技術(shù)人才優(yōu)勢(shì)，對(duì)工業(yè)企業(yè)性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化分析，對(duì)企業(yè)設(shè)備故障及異常進(jìn)行預(yù)警和診斷，并指導(dǎo)設(shè)備狀態(tài)檢修計(jì)劃。

該遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)由電廠側(cè)和診斷中心側(cè)組成，其主要功能由遠(yuǎn)程診斷決策支持系統(tǒng)、集中預(yù)警處理系統(tǒng)、核心診斷系統(tǒng)和輔助診斷系統(tǒng)4個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)各發(fā)電公司日常運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、建模、分析及研究，不斷完善系統(tǒng)故障庫，形成分析、統(tǒng)計(jì)、反饋的閉環(huán)機(jī)制，為發(fā)電企業(yè)提供故障早期預(yù)警、設(shè)備性能劣化分析、節(jié)能分析、運(yùn)行指導(dǎo)以及設(shè)備狀態(tài)評(píng)估，從而有效提升發(fā)電企業(yè)設(shè)備監(jiān)控和管理水平。

2 應(yīng)用實(shí)踐

在運(yùn)行實(shí)踐中，通過建立包括發(fā)電機(jī)參數(shù)、汽輪機(jī)TSI、汽動(dòng)給水泵、爐管壁溫、一次風(fēng)機(jī)、空預(yù)器、環(huán)保等各種專項(xiàng)模型，定期出具診斷月報(bào)、故障診斷報(bào)告以及潛在故障分析報(bào)告，使發(fā)電公司管理人員更全面的了解機(jī)組整體運(yùn)行情況、設(shè)備存在的問題，及時(shí)消除設(shè)備安全隱患；同時(shí)指出技術(shù)管理的薄弱環(huán)節(jié)，為提升管理水平指明方向，促進(jìn)機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.1 安全性診斷

2．1．1 受熱面安全性診斷

在鍋爐受熱面模型監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)，某鍋爐低負(fù)荷工況下易出現(xiàn)水冷壁壁溫偏差大的異常問題；鑒于膜式水冷壁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此時(shí)部分水冷壁區(qū)域膨脹受阻，長(zhǎng)期運(yùn)行則存在水冷壁拉裂泄漏的隱患。針對(duì)現(xiàn)狀，結(jié)合鍋爐生產(chǎn)廠家分析設(shè)備存在的原因，從運(yùn)行方面找出磨煤機(jī)合理的運(yùn)行方式及最危險(xiǎn)的運(yùn)行工況，在運(yùn)行操作上提出調(diào)整方案，緩解了水冷壁壁溫偏差程度，為鍋爐的安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

2．1．2 運(yùn)行操作異常診斷

在凝汽器真空模型監(jiān)控中，發(fā)現(xiàn)凝汽器絕對(duì)壓力由4．75 kPa升至最高11．403 kPa，真空下降，持續(xù)時(shí)間約30 min，隨后恢復(fù)正常。經(jīng)診斷分析發(fā)現(xiàn)，這是由于運(yùn)行人員啟動(dòng)疏擴(kuò)疏水泵向凝汽器補(bǔ)水時(shí)操作不當(dāng)，造成疏擴(kuò)混溫箱水位過低所致。

2.2 經(jīng)濟(jì)性診斷

在高溫過熱器溫度模型監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)，鍋爐高溫過熱器出口蒸汽溫度頻繁出現(xiàn)降至570 ℃以下的情況。經(jīng)過分析，找到汽溫突降的原因是由于負(fù)荷增加時(shí)沒有及時(shí)調(diào)整低溫過熱器入口溫度設(shè)定值。針對(duì)此現(xiàn)象建議對(duì)熱控邏輯進(jìn)行優(yōu)化，減少人為調(diào)整偏置的概率，避免因人為疏忽造成主汽溫度偏離經(jīng)濟(jì)值的情況。通過邏輯優(yōu)化，在其后的機(jī)組運(yùn)行中，高溫過熱器出口汽溫明顯好轉(zhuǎn)，提高了機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

2.3 設(shè)備劣化預(yù)警

2．3．1 風(fēng)機(jī)動(dòng)、靜葉執(zhí)行器調(diào)節(jié)品質(zhì)劣化預(yù)警

在風(fēng)機(jī)動(dòng)、靜葉執(zhí)行器模型投入監(jiān)控的9個(gè)月中，先后發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)動(dòng)、靜葉執(zhí)行器調(diào)節(jié)品質(zhì)劣化情況3例，均及時(shí)給發(fā)電公司出具了診斷報(bào)告并跟蹤處理情況，避免了因執(zhí)行器調(diào)節(jié)品質(zhì)差造成風(fēng)機(jī)電流偏差大引起的搶風(fēng)甚至喘振現(xiàn)象，確保了機(jī)組的安全運(yùn)行。

2．3．2 空預(yù)器差壓增大預(yù)警

在空預(yù)器模型監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)空預(yù)器各部差壓出現(xiàn)增大趨勢(shì)，其中A空預(yù)器出入口煙氣差壓明顯增大。建議加強(qiáng)空預(yù)器吹灰，同時(shí)對(duì)SCR反應(yīng)器出口NH4逃逸測(cè)點(diǎn)檢查其準(zhǔn)確性，防止NH4逃逸實(shí)際值過大而生成NH4HSO4，造成空預(yù)器結(jié)垢。

2.4 振動(dòng)專項(xiàng)分析

該遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)將核心診斷的預(yù)警功能與輔助診斷的專項(xiàng)分析功能相結(jié)合，在振動(dòng)劣化初期預(yù)警后，利用輔助診斷系統(tǒng)進(jìn)行專項(xiàng)頻譜、相位、軸心軌跡等分析，查找設(shè)備振動(dòng)的主要原因。對(duì)于特定時(shí)段，根據(jù)設(shè)備情況，可對(duì)機(jī)組、設(shè)備的啟停工況進(jìn)行監(jiān)視，開展瞬態(tài)及啟停分析。

某一次風(fēng)機(jī)軸承X，Y向振速原維持在1．5-2．8 mm/s、1．3-2．5 mm/s。，2014年6月振速小幅升高，維持在2．0-4．5 mm/s、1．7-4．5 mm/s，振動(dòng)存在周期性的波動(dòng)。由頻譜圖分析，判斷一次風(fēng)機(jī)X，Y振動(dòng)波動(dòng)是動(dòng)不平衡引起的。建議檢修中除常規(guī)檢查軸承、葉片、中心偏差等項(xiàng)目外，重點(diǎn)檢查液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部件磨損情況。通過對(duì)以上問題的檢查，成功解決了該風(fēng)機(jī)的振動(dòng)劣化現(xiàn)象，避免了設(shè)備的進(jìn)一步損壞。

2.5 環(huán)保診斷

該遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)通過對(duì)環(huán)保數(shù)據(jù)建立模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)保參數(shù)的監(jiān)控。如通過建立鍋爐出口煙塵濃度模型，可發(fā)現(xiàn)煙塵排放超標(biāo)現(xiàn)象，及時(shí)督促發(fā)電公司進(jìn)行調(diào)整，避免環(huán)保參數(shù)異常影響發(fā)電環(huán)保收益。

3 遠(yuǎn)程診斷的創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警與遠(yuǎn)程分析

該遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)通過采用先進(jìn)的“神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”，整合設(shè)備故障現(xiàn)象、過程及原因，構(gòu)建完善的設(shè)備故障庫，形成故障智能診斷。在破壞性故障發(fā)生之前的早期階段就能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和定位故障點(diǎn)，做到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控。當(dāng)機(jī)組設(shè)備出現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)，專業(yè)技術(shù)人員可以做到遠(yuǎn)程診斷與分析，提出處理方案。因而遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)的應(yīng)用真正實(shí)現(xiàn)了設(shè)備故障預(yù)警及遠(yuǎn)程技術(shù)支持，具有傳統(tǒng)診斷方法無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 實(shí)現(xiàn)設(shè)備性能劣化分析及設(shè)備狀態(tài)評(píng)估

該遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電公司運(yùn)行機(jī)組實(shí)時(shí)參數(shù)的采集、建模和訓(xùn)練，對(duì)越限參數(shù)進(jìn)行報(bào)警提示。其配套的輔助診斷系統(tǒng)，提供了設(shè)備振動(dòng)故障診斷所需的頻譜、波形、趨勢(shì)等各種圖形及設(shè)備振動(dòng)故障庫，從而可實(shí)現(xiàn)設(shè)備性能劣化分析及設(shè)備狀態(tài)評(píng)估，做到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判，消除設(shè)備隱患。

3.3 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程節(jié)能分析及運(yùn)行指導(dǎo)

通過該遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)情況，并將其與正常運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對(duì)不同機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行分析，找出存在的差距，提出改進(jìn)建議及運(yùn)行指導(dǎo)，不斷提高機(jī)組運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)性。

3.4 創(chuàng)新技術(shù)咨詢方式

遠(yuǎn)程診斷的應(yīng)用改變了以往大批專家集中在現(xiàn)場(chǎng)分析研究的模式，有效節(jié)省人力資源的投入，大幅度提高了工作效率。

4 遠(yuǎn)程診斷的效益分析

4.1 安全經(jīng)濟(jì)效益分析

4．1．1 提高了機(jī)組的安全性

自該遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)投運(yùn)以來，通過各方努力，大幅降低了某廠鍋爐上部垂直水冷壁壁溫偏差，減少高溫受熱面超溫次數(shù)和幅度，并降低主、再熱汽溫波動(dòng)范圍。這不僅有效減少因壁溫偏差造成的受熱面熱應(yīng)力，且大幅減緩高溫受熱面管內(nèi)氧化皮的生成及脫落。通過輔機(jī)性能劣化初期的預(yù)警及建議，有效地提醒發(fā)電公司技術(shù)人員關(guān)注設(shè)備劣化趨勢(shì)，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行方式，合理安排設(shè)備預(yù)防性檢修。而故障診斷報(bào)告則及時(shí)提醒發(fā)電公司人員合理安排消缺工作，提高了機(jī)組運(yùn)行可靠性。

4．1．2 為機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行保駕護(hù)航

通過對(duì)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的模型建立、使用，在指標(biāo)偏離正常值時(shí)及時(shí)發(fā)出預(yù)警，通過后臺(tái)專家分析提出合理建議，使主、再熱汽溫更趨于壓紅線運(yùn)行，凝汽器端差降低，機(jī)組真空得到提高。而在節(jié)能診斷過程中，充分融合專家團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)，從優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行方式及運(yùn)行操作方面提出合理建議，為提升管理水平指明方向，促進(jìn)了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4．1．3 降低人工成本，建立快速反應(yīng)機(jī)制

發(fā)電公司設(shè)備出現(xiàn)疑難問題時(shí)，由以往技術(shù)人員必須及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)處理變?yōu)槔眠h(yuǎn)程診斷分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，專業(yè)技術(shù)人員可以做到遠(yuǎn)程診斷和分析，實(shí)現(xiàn)技術(shù)支持“數(shù)據(jù)移動(dòng)、人不移動(dòng)”的設(shè)想，節(jié)省大量人力費(fèi)用。

4．1．4 便于掌握設(shè)備檢修狀況及運(yùn)行中劣化分析

通過對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)建模使用，在設(shè)備檢修后投運(yùn)之初即可及時(shí)對(duì)比設(shè)備檢修前后性能，便于管理人員及時(shí)掌握設(shè)備檢修狀況。而在正常運(yùn)行中，能夠及時(shí)預(yù)警設(shè)備劣化傾向，為生產(chǎn)管理提供有力技術(shù)支撐。

4.2 社會(huì)效益分析

利用遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)，通過信息網(wǎng)絡(luò)將發(fā)電公司的SIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，設(shè)備點(diǎn)檢、MIS等管理數(shù)據(jù)集中采集、存儲(chǔ)和挖掘，并在此基礎(chǔ)上建立企業(yè)知識(shí)庫模型、安全分析模型，積累設(shè)備診斷和故障分析經(jīng)驗(yàn)，形成一個(gè)體系完善的數(shù)據(jù)平臺(tái)。專業(yè)技術(shù)人員隨時(shí)、隨地可以登錄平臺(tái)系統(tǒng)，并將分析結(jié)果發(fā)布到?jīng)Q策支持系統(tǒng)平臺(tái)；發(fā)電公司相關(guān)人員可以通過客戶端隨時(shí)登陸查看信息，實(shí)現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)和人力資源的共享。

該遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)集中發(fā)揮了高端專業(yè)技術(shù)人才優(yōu)勢(shì)，對(duì)發(fā)電公司性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化分析、對(duì)發(fā)電設(shè)備故障及異常進(jìn)行預(yù)警和診斷，并指導(dǎo)開展設(shè)備的預(yù)防性檢修，提升發(fā)電公司設(shè)備管理及監(jiān)控水平、節(jié)能降耗，同時(shí)避免了機(jī)組運(yùn)行異常對(duì)電網(wǎng)的沖擊，有力地促進(jìn)了電網(wǎng)運(yùn)行安全。

5 結(jié)束語

“基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)企業(yè)（機(jī)電裝備）遠(yuǎn)程診斷服務(wù)平臺(tái)”通過集中發(fā)揮高端專業(yè)技術(shù)人才優(yōu)勢(shì)，將分布于不同地域、不同企業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集、存儲(chǔ)和挖掘，并在此基礎(chǔ)上建立企業(yè)知識(shí)庫模型及案例分析模型，為發(fā)電企業(yè)提供故障預(yù)警、性能劣化分析、節(jié)能分析、運(yùn)行指導(dǎo)以及設(shè)備狀態(tài)評(píng)估，從而提升整個(gè)發(fā)電企業(yè)的設(shè)備管理及監(jiān)控水平，對(duì)保證發(fā)電企業(yè)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的意義，具有極為廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

1 樊泉桂．鍋爐原理（第2版）［M］．北京：中國電力出版社，2014．

2 李錄平，盧緒祥．汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)與處理［M］．北京：中國電力出版社，2007．

3 何 川．泵與風(fēng)機(jī)（第4版）［M］．北京：中國電力出版社，2008．

4 西安熱工研究院．發(fā)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命管理［M］．北京：中國電力出版社，2013．

5 黃志堅(jiān)，高立新，廖一凡，等．機(jī)械設(shè)備振動(dòng)故障監(jiān)測(cè)與診斷［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010．

2015-08-03；

2016-04-06。

李海軍（1973-），男，工程師，主要從事火電廠遠(yuǎn)程診斷技術(shù)工作，email：jzlihaijun8@163．com。

史恒惠（1975-），女，工程師，主要從事火電廠遠(yuǎn)程診斷技術(shù)工作。

夏 靜（1980-），女，高級(jí)工程師，主要從事火電廠遠(yuǎn)程診斷技術(shù)工作。