電廠主要設(shè)備的典型故障分析

郭 頎 折 義

（內(nèi)蒙古烏海市海勃灣發(fā)電廠，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

大型火電廠主要設(shè)備包括鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)等，完成從熱能到機(jī)械能再到電能的轉(zhuǎn)換過程。設(shè)備與設(shè)備之間的耦合性、系統(tǒng)的復(fù)雜性，以及設(shè)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(gè)高故障率和故障危害性很大的生產(chǎn)場(chǎng)所，這些故障都將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)后果。因此，通過先進(jìn)的技術(shù)手段，對(duì)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，來判斷設(shè)備是否存在異常或故障、故障的部位和原因、故障的劣化趨勢(shì)，以確定合理檢修時(shí)機(jī)很有必要。

1.火電廠主要設(shè)備的典型故障

1.1 鍋爐的主要故障：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，此處也有選材裕度不足及焊接質(zhì)量問題；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(fēng)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(diǎn)溫度等。

2.汽輪機(jī)組的主要故障

2.1 汽輪機(jī)的主要故障

2.1.1 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(zhǎng)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。

2.1.2 不對(duì)中。主要原因是滑銷系統(tǒng)卡澀，汽缸溫差超限，機(jī)組升速太快，真空下降過大，基礎(chǔ)不均勻下沉等，使機(jī)組膨脹不暢和軸承座膨脹不均勻，以及聯(lián)軸器偏心等。

2.1.3 轉(zhuǎn)子碰摩。主要原因有汽封間隙設(shè)計(jì)和調(diào)整不當(dāng)，汽缸膨脹不暢，汽缸熱變形過大，機(jī)組振動(dòng)過大和軸向位移增大等。

2.1.4 葉片脫落。主要是由于設(shè)計(jì)的強(qiáng)度不足，蒸汽參數(shù)波動(dòng)較大，機(jī)組在電網(wǎng)周波變化較大和低負(fù)荷下長(zhǎng)期運(yùn)行，以及機(jī)組在小于額定轉(zhuǎn)速以下某轉(zhuǎn)速停留時(shí)間過長(zhǎng)等。

2.1.5 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(biāo)高變化較大，接長(zhǎng)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(duì)中狀態(tài)惡化等，使高中壓轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。

2.2 發(fā)電機(jī)的主要故障

2.2.1 油膜振蕩。主要是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)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(shí)，其失穩(wěn)轉(zhuǎn)速過低。

2.2.1 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。

2.2.3 定子線圈過熱。主要是由于制造或安裝過程中某些缺陷使匝間短路，造成局部過熱。

2.2.4 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于絕緣降低和損壞引起的，接頭開焊和熱變形會(huì)引起斷線。

2.2.5 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(dòng)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。

1.3 變壓器的主要故障

1.3.1 線圈匝間短路。主要原因是絕緣老化或散熱不良或長(zhǎng)期過負(fù)荷，由于短路電動(dòng)力損傷匝間絕緣，繞組的材料或工藝方面的缺陷，進(jìn)水受潮，大氣或操作過電壓的襲擊。

1.3.2 繞組斷線。主要原因有短路電動(dòng)力使線圈斷線，焊接不良，匝間短路。

1.3.3 繞組對(duì)地?fù)舸Ｖ饕蛴兄鹘^緣的老化，絕緣油受潮，繞組內(nèi)有雜質(zhì)進(jìn)入，過電壓短路時(shí)線圈變形損壞，因冷卻系統(tǒng)故障、冷卻油道堵塞、保護(hù)失靈從而產(chǎn)生整體或局部過熱以致絕緣損壞。

1.3.4 繞組相間短路。主要原因與對(duì)地?fù)舸┫嗨疲部赡苁且€間或套管間短路，油面過低。1.3.5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(yán)重，接地方法不正確構(gòu)成電流環(huán)路。

1.3.6 分接開關(guān)接觸不良，觸頭表面熔化。主要原因是結(jié)構(gòu)裝配上存在缺陷，切換分接頭后，接觸不可靠，動(dòng)觸頭彈簧壓力不夠，有載調(diào)壓裝置安裝調(diào)整不當(dāng)。

1.3.7 套管對(duì)地閃絡(luò)或爆炸。主要原因是表面積灰，臟污，裂紋，密封不嚴(yán)，呼吸器配置不當(dāng)。

1.3.8 負(fù)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。

2.目前火電廠設(shè)備故障診斷存在的問題

目前雖然有許多診斷方法和診斷系統(tǒng)應(yīng)用于火電廠設(shè)備的故障診斷，并取得了很好的應(yīng)用效果，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)也存在著不少的問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 檢測(cè)手段

故障診斷的推理機(jī)制已經(jīng)達(dá)到很高的水平，但征兆的獲取成為了一個(gè)瓶頸，即最大的問題是檢測(cè)手段不能滿足診斷的需要，不能真實(shí)地反應(yīng)故障的特征。

2.2 復(fù)雜的故障機(jī)理

對(duì)故障機(jī)理的了解是準(zhǔn)確診斷故障的前提。目前，對(duì)電廠某些設(shè)備的復(fù)雜故障，很難從理論上給出解釋，對(duì)其機(jī)理的了解并不深刻。

2.3 人工智能應(yīng)用

專家系統(tǒng)作為人工智能在電廠主要設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用已獲得成功，但仍有一些關(guān)鍵的人工智能應(yīng)用問題需要解決，主要有知識(shí)的表達(dá)與獲取、自學(xué)習(xí)、智能辨識(shí)、信息融合等。

2.4 診斷方法的單一性

當(dāng)前火電廠設(shè)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(luò)等。但是單一的診斷方法往往難以達(dá)到期望的診斷效果。

2.5 故障定位

目前的故障診斷系統(tǒng)常常只是進(jìn)行到故障類型識(shí)別這一部分，不能確定故障的具體位置，且對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的功能研究不夠。

3.火電廠設(shè)備故障診斷的發(fā)展

3.1 分層分布式結(jié)構(gòu)的故障診斷系統(tǒng)

火電機(jī)組的各子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能是分布式和多層次的，這種結(jié)構(gòu)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(fù)責(zé)診斷任務(wù)的管理，包括將總體任務(wù)分解成子任務(wù)和向各子診斷系統(tǒng)分配任務(wù)，這些任務(wù)往往是相互耦合的。診斷子系統(tǒng)完成以后，通過對(duì)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(shí)性好的特點(diǎn)。

3.2 集成式故障診斷系統(tǒng)

由于當(dāng)前的診斷系統(tǒng)在推理方法上的單一性，在求解復(fù)雜系統(tǒng)的診斷問題時(shí)受到很大的限制。未來的火電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)，將根據(jù)不同子系統(tǒng)的特點(diǎn)采用不同的推理模型，甚至采用幾種不同推理模型進(jìn)行混合推理，各種推進(jìn)模型的優(yōu)勢(shì)將得到充分發(fā)揮，從而提高推理速度和準(zhǔn)確性。

3.3 構(gòu)造大型監(jiān)測(cè)診斷中心

在同一電網(wǎng)中，有許多同類型的火電機(jī)組在同時(shí)運(yùn)行。構(gòu)造大型監(jiān)測(cè)診斷中心所帶來的好處是非常明顯的：①便于集中保存機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)和機(jī)組健康狀況的資料；②便于多臺(tái)機(jī)組之間、多個(gè)電廠之間共享已有的知識(shí)，便于知識(shí)庫的完善化；③有利于機(jī)組的負(fù)荷調(diào)度。

3.4 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(yīng)的控制命令，對(duì)機(jī)組施加適當(dāng)?shù)目刂啤Ｒ獙?shí)現(xiàn)自主閉環(huán)診斷，必須要有成熟和先進(jìn)的診斷技術(shù)。診斷系統(tǒng)的知識(shí)庫必須完備，診斷系統(tǒng)應(yīng)有學(xué)習(xí)機(jī)制，能診斷不可預(yù)知的故障。

3.5 基于Internet的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得基于Internet的遠(yuǎn)程應(yīng)用系統(tǒng)成為可能。將故障診斷系統(tǒng)與Internet相結(jié)合不但能夠獲取大量的故障案例與診斷經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)能夠共享診斷資源，實(shí)現(xiàn)專家異地會(huì)診，提高故障診斷水平。

[1]郭建輝.基于實(shí)時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的電廠設(shè)備故障診斷.【碩士】上海交通大學(xué)，2007-10-01.