設備故障預測與健康管理系統在垃圾焚燒發電廠的應用

摘 要：當前，各地的垃圾焚燒電站的建設速度正在加快，越來越多的城市正大力促進相關產業的發展。同時，也促進了我國裝備制造業水平的提升。由于主要設備的工況沒有成熟的預測與管理模式，導致設備往往處在亞健康狀態下運行。雖然當前的智能變電站通過遠程智能管理模式，已經大幅提升了設備運行可靠性。但由于運行環境的不同，加之不同城市垃圾也不同，這對于提升設備的長周期運行，提出了更高了要求。

關鍵詞：垃圾焚燒發電；故障預測；技術管理；

文章編號：1674-3520（2015）-12-00-01

一、基本結構

設備故障預測與健康管理系統在其他領域得到了較快的發展，相比傳統的故障診斷技術，能夠提前對系統中的設備狀態進行評估，并根據當前的運行情況與參數變化，分析主要設備的健康狀態，從而對設備的健康情況進行分析與處理。設備故障預測與健康管理系統主要包括數據收集、狀態測量、故障預測與健康管理三部分組成。數據收集與狀態測量是最基礎的部分，主要是基于傳統的熱工與電氣參數的測量，通過預處理環節，從數據特征中提取相關的狀態值，然后把此狀態值與專家數據庫中的關鍵量進行評估，得到故障預測的相關資料。同時，評測出設備的健康情況，最后，給出設備的檢修決策建議。

在運行管理過程中，就設備故障預測與健康管理系統而言，針對城市生活垃圾焚燒電站運行的實際情況，首先對設備基本參數的測量，實現狀態的有效監測。然后要能夠對設備的故障進行預處理，主要是利用運行時間參數與檢修周期進行分析，對設備的健康狀態進行評分管理。當然，系統也能夠支持多設備多環節同時使用，滿足不同工藝流程中對于設備系統的綜合運用。比如，在汽輪機振動信號的使用過程中，通過前端的數據采集，通過邏輯處理，然后通過信號顯示，提供相關設備周期運行的信息查詢與分析功能。

二、相關運用

在垃圾焚燒電站中，主要的設備為垃圾爐排焚燒系統，這是整個城市生活垃圾焚燒的核心，也是垃圾焚燒處理中煙氣排放是否影響環境的關鍵。運用設備故障預測與健康管理系統的目的，就是要有效地實現設備長周期安全運行的要求。提前對設備狀態進行分析，防止在運行中的非正常停運。能夠有效地針對數據中的異常情況，進行早期的處理，減少并防止小問題蔓延升級，從而保證安全可靠運行的目標。

（一）采集。針對垃圾焚燒爐中運行工況，利用現有的信號，實施了具體的故障預測與健康管理系統。通過對相關數據之間的處理，達到有效實施的目的。針對數據采集，通常采集的是油壓、油溫、冷卻水進口溫度，出口溫度、冷卻水流量等信號。

（二）數據統計與分析。通過對前期的基本數據進行預處理與分析，將必要的數據進行識別，以滿足油站使用基本功能的需求，對于啟動程序而言，僅僅需要的是設備正常的信號，而發生異常情況，則需要將其進行更多因素的分析，在這方面，一些必要的原因引起的關聯度需求，往往會用到更多的原始數據等，比如，個別信號的異動，或者基于在某個工況下，數據的大幅變化，這往往是設備故障初期的表現。而在之前，這是基于個別工程師的專業素質來分析得到。

（三）診斷與預測。在當前的大數據時代，越來越多的企業更多地需要對數據進行分析相比，以達到對于設備檢修的周期具有更強的決策力、流程數據處理與優化能力。

在執行中，對于燃燒中的爐排狀態檢測，也是依據這一大數據分析技術。從某種程度上說，由于垃圾相對于其它燃料而言，其可變范圍更大，數據處理更多的是將標準的數據進行特征分析。簡而言之，從各種各樣類型的垃圾數據中，通過運用合理的方式，獲得其中關鍵的指標數據。當然，這其中需要連續的數據監測，也正是設備狀態診斷技術發展的潛力。對于燃燒爐排而言，對于設備初期的數據收集，特別是良好狀態下的數據庫的建立，對于整個系統的運行，顯得極其重要。隨著運行時間的延長，個別設備的磨損將導致個別關鍵指標數據發生波動，通過檢測并分析，能夠有效地診斷并預測設備的狀態，從而更早的謀劃檢修時間與周期。

三、主要的管理技術

（一）初期檢測技術。初期檢測技術是針對設備最初的狀態參數，提供早期檢測與隔離的能力，檢測的方法是基于測量偏差的預測，這個指標的核心是突變率。比如，爐膛A側溫度在短時間大量上升，而且是B側相關范圍內一致的上升，這就說明燃料狀態發生了較大的變化，如果負荷參數沒有大的變化，需要調整爐膛內的運行工況。而在垃圾焚燒后期的煙氣處理調節參數，則更多的需要初期檢測技術的可靠數據，才能更好地保證煙氣的環保排放。

（二）決策支持技術。在檢測技術中，如何有效地減少不確定性對于運行的影響，這需要采用決策支持技術。比如，在冷卻水的濾網，往往設置有堵塞保護，這通常是一個差壓開關。通過檢測兩側的壓力差，以判斷濾網上否發生堵塞。在運行初期，由于管道或者是介質的不純凈，往往報警的頻率較高。對于閉式循環，可以采用介質過濾的方式，提高介質清潔度，達到安全運行的目的。而在平時的維護中，濾網的處理是通過一定的周期進行。事實上，如果出現個別情況下的報警，就需要更多的處理措施。比如，在前級設備發生了泄漏，或是后續設備出現了不正常的工況，通過多重信號的提取，運用專家系統可以在早期為設備的檢修，提供決策支持。

（三）安全管理技術。在運行中，為了減少采集信號對于后續處理的誤判，往往在信號早期進行幅度處理。當然，幅度處理需要采用更加可靠的技術方式。在垃圾電站運行中，對于智能變送器而言，在傳送信號時，通過運用數據包的方式，提取更多的信號，以保證采集信號的可靠性。比如，在差壓變送器上，可以傳統有溫度、壓力信號。通過后臺處理與分析，能夠對采集設備的可靠性，進行必要的診斷。另外，基于對機組的安全運行，對于設備診斷系統而言，往往只是得出建議，而對于重要的報警信號，則是直接進行相關的處理。特別是當前電站中傳統信號的設置，更多的是依靠信息的完整。

四、結束語

本文通過對垃圾焚燒電站中設備故障預測與健康管理系統的運用進行分析，提升設備管理水平，將傳統的報警信號進行深層次的分析，運用專家數據庫的檢測功能，對設備狀態進行科學的分析，提出檢修或運行建議。當然，隨著信息技術的提升，專業工程師需要對數據庫進行擴充、歸集與整理，加強對采集信號的合理分配，提升運行管控能力。