遠程診斷在火力發電企業的應用實踐

李海軍，史恒惠，夏 靜

（中電投河南電力有限公司，河南 鄭州 450001）

遠程診斷在火力發電企業的應用實踐

李海軍，史恒惠，夏 靜

（中電投河南電力有限公司，河南 鄭州 450001）

對遠程診斷平臺的概念及遠程診斷在火電廠的實踐應用進行了介紹，并對遠程診斷的創新點及取得的效益進行了分析，表明了遠程診斷具有較強的創新性和實用性，可作為傳統技術監督的有效補充手段，有利于火電機組安全經濟環保運行、企業降本增效。

遠程診斷；火電廠；應用實踐

0 引言

隨著電力市場的不斷發展，發電企業對設備安全性、穩定性、經濟性及壽命管理的要求越來越高，傳統的依靠人工監測的方式已經無法滿足電力系統設備運行的需要。如何進一步挖掘生產和管理潛力，提高生產和管理效率，已成為大型發電集團面臨的重大課題。

遠程診斷作為電力系統以及裝備密集型行業的發展方向之一，已經成為越來越多的大型企業集團的必然選擇。國際電氣、發電集團已在此領域進行了積極的探索和部署，德國西門子公司、加拿大TransAlta發電集團和德州TXU電力優化中心等均在電廠遠程診斷技術方面開展了深入應用并取得了良好的效果。

某公司建設的“基于物聯網的工業企業（機電裝備）遠程診斷服務平臺”（簡稱“遠程診斷平臺”）目前已取得良好的應用實踐，已對某電廠2×1 000 MW機組、某2家電廠各2×600 MW機組進行遠程診斷服務。

1 遠程診斷平臺簡介

該遠程診斷平臺可以將分布于不同地域，不同企業的數據進行集中采集、存儲和挖掘，并在此基礎上建立企業知識庫模型、案例分析模型，積累設備診斷和故障分析經驗，實現信息、數據和人力資源共享；能夠集中發揮高端專業技術人才優勢，對工業企業性能指標進行優化分析，對企業設備故障及異常進行預警和診斷，并指導設備狀態檢修計劃。

該遠程診斷平臺由電廠側和診斷中心側組成，其主要功能由遠程診斷決策支持系統、集中預警處理系統、核心診斷系統和輔助診斷系統4個子系統實現。通過對各發電公司日常運行數據的采集、建模、分析及研究，不斷完善系統故障庫，形成分析、統計、反饋的閉環機制，為發電企業提供故障早期預警、設備性能劣化分析、節能分析、運行指導以及設備狀態評估，從而有效提升發電企業設備監控和管理水平。

2 應用實踐

在運行實踐中，通過建立包括發電機參數、汽輪機TSI、汽動給水泵、爐管壁溫、一次風機、空預器、環保等各種專項模型，定期出具診斷月報、故障診斷報告以及潛在故障分析報告，使發電公司管理人員更全面的了解機組整體運行情況、設備存在的問題，及時消除設備安全隱患；同時指出技術管理的薄弱環節，為提升管理水平指明方向，促進機組的安全經濟運行。

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控中發現，某鍋爐低負荷工況下易出現水冷壁壁溫偏差大的異常問題；鑒于膜式水冷壁的結構特點，此時部分水冷壁區域膨脹受阻，長期運行則存在水冷壁拉裂泄漏的隱患。針對現狀，結合鍋爐生產廠家分析設備存在的原因，從運行方面找出磨煤機合理的運行方式及最危險的運行工況，在運行操作上提出調整方案，緩解了水冷壁壁溫偏差程度，為鍋爐的安全運行奠定了基礎。

2．1．2 運行操作異常診斷

在凝汽器真空模型監控中，發現凝汽器絕對壓力由4．75 kPa升至最高11．403 kPa，真空下降，持續時間約30 min，隨后恢復正常。經診斷分析發現，這是由于運行人員啟動疏擴疏水泵向凝汽器補水時操作不當，造成疏擴混溫箱水位過低所致。

2.2 經濟性診斷

在高溫過熱器溫度模型監控中發現，鍋爐高溫過熱器出口蒸汽溫度頻繁出現降至570 ℃以下的情況。經過分析，找到汽溫突降的原因是由于負荷增加時沒有及時調整低溫過熱器入口溫度設定值。針對此現象建議對熱控邏輯進行優化，減少人為調整偏置的概率，避免因人為疏忽造成主汽溫度偏離經濟值的情況。通過邏輯優化，在其后的機組運行中，高溫過熱器出口汽溫明顯好轉，提高了機組的運行經濟性。

2.3 設備劣化預警

2．3．1 風機動、靜葉執行器調節品質劣化預警

在風機動、靜葉執行器模型投入監控的9個月中，先后發現一次風機及引風機動、靜葉執行器調節品質劣化情況3例，均及時給發電公司出具了診斷報告并跟蹤處理情況，避免了因執行器調節品質差造成風機電流偏差大引起的搶風甚至喘振現象，確保了機組的安全運行。

2．3．2 空預器差壓增大預警

在空預器模型監控中發現空預器各部差壓出現增大趨勢，其中A空預器出入口煙氣差壓明顯增大。建議加強空預器吹灰，同時對SCR反應器出口NH4逃逸測點檢查其準確性，防止NH4逃逸實際值過大而生成NH4HSO4，造成空預器結垢。

2.4 振動專項分析

該遠程診斷平臺將核心診斷的預警功能與輔助診斷的專項分析功能相結合，在振動劣化初期預警后，利用輔助診斷系統進行專項頻譜、相位、軸心軌跡等分析，查找設備振動的主要原因。對于特定時段，根據設備情況，可對機組、設備的啟停工況進行監視，開展瞬態及啟停分析。

某一次風機軸承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，振動存在周期性的波動。由頻譜圖分析，判斷一次風機X，Y振動波動是動不平衡引起的。建議檢修中除常規檢查軸承、葉片、中心偏差等項目外，重點檢查液壓執行機構的部件磨損情況。通過對以上問題的檢查，成功解決了該風機的振動劣化現象，避免了設備的進一步損壞。

2.5 環保診斷

該遠程診斷平臺通過對環保數據建立模型，可以實現對環保參數的監控。如通過建立鍋爐出口煙塵濃度模型，可發現煙塵排放超標現象，及時督促發電公司進行調整，避免環保參數異常影響發電環保收益。

3 遠程診斷的創新點

3.1 實現設備故障預警與遠程分析

該遠程診斷平臺通過采用先進的“神經元網絡技術”，整合設備故障現象、過程及原因，構建完善的設備故障庫，形成故障智能診斷。在破壞性故障發生之前的早期階段就能準確發現和定位故障點，做到風險預控。當機組設備出現異常或故障時，專業技術人員可以做到遠程診斷與分析，提出處理方案。因而遠程診斷平臺的應用真正實現了設備故障預警及遠程技術支持，具有傳統診斷方法無可比擬的優點。

3.2 實現設備性能劣化分析及設備狀態評估

該遠程診斷系統可實現對發電公司運行機組實時參數的采集、建模和訓練，對越限參數進行報警提示。其配套的輔助診斷系統，提供了設備振動故障診斷所需的頻譜、波形、趨勢等各種圖形及設備振動故障庫，從而可實現設備性能劣化分析及設備狀態評估，做到風險預判，消除設備隱患。

3.3 實現遠程節能分析及運行指導

通過該遠程診斷平臺可實現遠程實時查看機組運行指標情況，并將其與正常運行數據進行比較，對不同機組的參數進行分析，找出存在的差距，提出改進建議及運行指導，不斷提高機組運行的安全、經濟性。

3.4 創新技術咨詢方式

遠程診斷的應用改變了以往大批專家集中在現場分析研究的模式，有效節省人力資源的投入，大幅度提高了工作效率。

4 遠程診斷的效益分析

4.1 安全經濟效益分析

4．1．1 提高了機組的安全性

自該遠程診斷平臺投運以來，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和幅度，并降低主、再熱汽溫波動范圍。這不僅有效減少因壁溫偏差造成的受熱面熱應力，且大幅減緩高溫受熱面管內氧化皮的生成及脫落。通過輔機性能劣化初期的預警及建議，有效地提醒發電公司技術人員關注設備劣化趨勢，優化設備運行方式，合理安排設備預防性檢修。而故障診斷報告則及時提醒發電公司人員合理安排消缺工作，提高了機組運行可靠性。

4．1．2 為機組的經濟運行保駕護航

通過對各項經濟指標的模型建立、使用，在指標偏離正常值時及時發出預警，通過后臺專家分析提出合理建議，使主、再熱汽溫更趨于壓紅線運行，凝汽器端差降低，機組真空得到提高。而在節能診斷過程中，充分融合專家團隊經驗，從優化設備運行方式及運行操作方面提出合理建議，為提升管理水平指明方向，促進了機組的安全經濟運行。

4．1．3 降低人工成本，建立快速反應機制

發電公司設備出現疑難問題時，由以往技術人員必須及時趕到現場處理變為利用遠程診斷分析系統的數據，專業技術人員可以做到遠程診斷和分析，實現技術支持“數據移動、人不移動”的設想，節省大量人力費用。

4．1．4 便于掌握設備檢修狀況及運行中劣化分析

通過對設備、系統建模使用，在設備檢修后投運之初即可及時對比設備檢修前后性能，便于管理人員及時掌握設備檢修狀況。而在正常運行中，能夠及時預警設備劣化傾向，為生產管理提供有力技術支撐。

4.2 社會效益分析

利用遠程診斷平臺，通過信息網絡將發電公司的SIS系統實時數據，設備點檢、MIS等管理數據集中采集、存儲和挖掘，并在此基礎上建立企業知識庫模型、安全分析模型，積累設備診斷和故障分析經驗，形成一個體系完善的數據平臺。專業技術人員隨時、隨地可以登錄平臺系統，并將分析結果發布到決策支持系統平臺；發電公司相關人員可以通過客戶端隨時登陸查看信息，實現信息、數據和人力資源的共享。

該遠程診斷平臺集中發揮了高端專業技術人才優勢，對發電公司性能指標進行優化分析、對發電設備故障及異常進行預警和診斷，并指導開展設備的預防性檢修，提升發電公司設備管理及監控水平、節能降耗，同時避免了機組運行異常對電網的沖擊，有力地促進了電網運行安全。

5 結束語

“基于物聯網的工業企業（機電裝備）遠程診斷服務平臺”通過集中發揮高端專業技術人才優勢，將分布于不同地域、不同企業的數據進行集中采集、存儲和挖掘，并在此基礎上建立企業知識庫模型及案例分析模型，為發電企業提供故障預警、性能劣化分析、節能分析、運行指導以及設備狀態評估，從而提升整個發電企業的設備管理及監控水平，對保證發電企業安全、經濟運行具有重要的意義，具有極為廣闊的應用前景和推廣價值。

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．汽輪發電機組振動與處理［M］．北京：中國電力出版社，2007．

3 何 川．泵與風機（第4版）［M］．北京：中國電力出版社，2008．

4 西安熱工研究院．發電設備狀態監測與壽命管理［M］．北京：中國電力出版社，2013．

5 黃志堅，高立新，廖一凡，等．機械設備振動故障監測與診斷［M］．北京：化學工業出版社，2010．

2015-08-03；

2016-04-06。

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

史恒惠（1975-），女，工程師，主要從事火電廠遠程診斷技術工作。

夏 靜（1980-），女，高級工程師，主要從事火電廠遠程診斷技術工作。