鍋爐設備故障分析及其應用

（沈陽特種設備檢測研究院，遼寧 沈陽 110036）

鍋爐設備故障分析及其應用

包鋼

（沈陽特種設備檢測研究院，遼寧 沈陽 110036）

鍋爐是一種使用較為普遍的熱能交換設備，而在鍋爐設備的日常使用時會出現許多的故障，本文就鍋爐設備故障分析及其應用展開了探討與分析。

鍋爐設備；故障分析；應用

隨著我國工業的發展，鍋爐設備在企業中發揮著越來越重要的作用，其安全生產也更受重視。這就需要對鍋爐設備的故障檢修以及日常維護工作進行革新與發展。

1 鍋爐的工作原理

鍋爐設備是一種將水加熱的熱交換工具，在鍋爐進行工作時，會通過燃料的燃燒產生熱力，并將熱力傳送給鍋爐中的水，再通過水沸騰汽化的過程。在鍋爐裝置中，大體上可以分為六個部分，即鍋爐的主體部分、燃料的供應部分、制粉系統部分、除塵系統部分、燃燒部分以及煙風系統部分。

在鍋爐的主體部分中，包含了預熱裝置、爐膛、燃燒裝置、煙道、再熱裝置、省煤器、汽包、過熱器、水冷壁等眾多的小的零件部分。在這些裝置中，鍋爐的爐膛是燃料進行燃燒的地方，在爐膛中燃料進行燃燒釋放出熱量，而在爐膛的內側則安裝了受熱的裝置即水冷壁，其功能是用來收集燃燒時產生的輻射熱，在水冷壁的接口處會與鍋爐的汽包以及聯箱進行銜接。省煤器是用來節約燃料的使用程度，主要由一組蛇形管道組成，利用在鍋爐煙道里的熱量重新給水加熱，可以極大程度的節約燃料，汽包是在爐膛的頂部，在汽包的內部有著可以將水與汽進行分離的裝置，可以將水蒸氣收集起來再次傳入過熱器中進行加熱。而過熱器設置在爐膛的出口上，是用來為水蒸氣降溫重新還原冷卻成水，而再熱裝置布置在煙道的頂部，通過擋板進行調整。

2 鍋爐故障的特點

在當前的鍋爐設備中存在著許多不同的功能系統，例如供煤、蒸汽、供水等部分，而在這些部分中又細分為許多的設備。所以在進行鍋爐設備的故障檢測時需要有很多相關的參數進行比較，同時由于設備內部的零部件較多，也極易發生鍋爐設備的故障，在對鍋爐設備的故障進行分析時可以總結出以下幾個特點。

2.1 分層性

在鍋爐設備的故障中，許多的故障都會表現出鮮明的層次特點，在鍋爐中出現的故障大多數都會與故障零件所在的系統有直接的聯系，許多較高層次的鍋爐故障是由于小故障沒有及時得到維修才逐漸演變成的，所以說在鍋爐設備中較高層次的故障大多數是由小故障引發的。

2.2 關聯性

在鍋爐設備中許多的故障都會引起同一系統中其他零部件出現故障，引起橫向性的連鎖故障，造成這一現象的主要原因是由于在鍋爐的各個系統中每個小的零部件的參數都是相互關聯的，所以一旦有一個零件出現故障就很容易導致其他的部件出現失靈。比如在鍋爐的加熱過程中，一旦爐膛的溫度過高，則所有與爐膛溫度相關的參數都會出現變化。

2.3 延時性

在鍋爐設備中許多的故障都并非立即發生的，通常鍋爐內的故障在一開始的時候并不會顯現出來，而是經過了一段時間的積累，使得零件的故障情況越來越嚴重才會突然的爆發出來。比如在鍋爐的汽包中，如果其氣壓過高的話并不會直接導致鍋爐出現故障，但是在一段時間之后，這一現象將造成整個水蒸氣系統的故障。

2.4 不確定性

在鍋爐的使用過程中，并不是所有的故障都是有著內在的聯系，也有可能是其他的原因造成鍋爐零件出現故障，這些不確定的因素也極大程度的增加了鍋爐設備進行維修檢測的難度。

3 在鍋爐故障中進行分析的應用

3.1 分層分析法

分層進行鍋爐故障的分析可以有效的將定性檢測以及定量檢測結合起來，可以將原本復雜的分析方式變的直接明了。所謂的分層分析方式就是將鍋爐設備的故障進行量化處理，并用數字予以表示出來。將鍋爐設備的各個零件出現故障的可能因素一一列舉出來。例如在鍋爐設備中可以使用一到九的標注方式，將鍋爐的某一系統中的零部件分別列舉到表格中，然后用數字表示其中的重要程度。通過這種方式可以建立起一個有效的鍋爐設備故障的層次結構，可以從整體的角度去分析鍋爐設備出現故障的所有原因。

3.2 鍋爐設備專家系統分析法的建立

在鍋爐設備的檢測中，也可以使用專家系統進行鍋爐設備的檢查。在專家系統的檢查中通常是由一個較小卻相對結構完善的系統開始的，而在專家系統進行建立時，通常要經過幾個步驟。

3.2.1 建設相關的知識庫

首先是將鍋爐設備中的相關知識轉化為進行研究的問題，其次將這些知識進行概念化的處理，例如在鍋爐設備專家系統中應當包括了相關的數據的種類，當前已知的信息、針對問題的所得出的原因、以及系統中的控制方式等。接著將這些概念進行形式化處理，在這一過程中需要將知識的結構以及表達形式轉化成計算機中能夠識別的方式。再次，將這些形式化的知識編寫規則，即是指通過編程語言將這些數據輸入到計算機中，使得這些知識可以被計算機進行識別。最后將這些規則合理化，通過檢查對這些規則進行確認。

3.2.2 原始知識庫的調整

在建設專家系統的知識庫之后，則要根據知識庫進行初始的調試，對相關的實驗進行推演。

3.2.3 進行改良

在通過對知識庫進行多次的實驗以及調整之后，不斷的總結修改，直到系統能夠到達專家的檢測能力。

3.3 鍋爐設備專家系統分析法的設計

在鍋爐設備的專家系統中，可以通過相關案例的模式進行設計，在這系統中，可以根據鍋爐故障的編程語言描述，在知識庫中找到相似的案例進行故障診斷。這種進行檢測的方式主要是在知識庫中進行檢索比對而進行的。所以在知識庫中可以對鍋爐設備中各個系統各個零件可能出現的問題以及故障的表現形式進行記錄，在出現鍋爐設備故障之后就可以根據故障的現象在知識庫中進行逐一的對比，然后將與實際情況相匹配的案例列出，例如在鍋爐設備中會出現鍋爐水量降低的問題，在這一問題中表現出來的現象就是水蒸氣的溫度升高，供水量已經小于水蒸氣的流量。而當鍋爐中的水量充足時，則會表現出水蒸氣溫度的降低同時水蒸氣的含水量增長等，在進行比對時一旦出現與這些案例相類似的情況發生，系統就會顯示出相應的故障名稱。同時對于數據庫中存儲的知識都會以二維表格的形式進行存儲的，在所有的二維表格中，都會有一個相應的信息，對應著唯一的一個案例，在專家系統中，數據庫就是由診斷庫以及案例存儲庫組成的，在案例存儲庫中記錄著相應的案例表現信息。在系統進行檢測時，會在案例存儲庫中找到對應的現象，再通過二維表格找到與之相應的診斷信息。所以當二者統一之后，在檢測結果中就會顯示出最后的檢測報告，在這一報告中將會出現七條故障的相關信息，即是系統編號，故障零件名稱、故障原因、發生時間、故障現象、處理意見、檢測者。而在數據庫的系統維護時，會根據實際的情況對數據庫里的案例進行擴充、減少等修改，保障鍋爐設備專家系統能夠及時的發現新問題。

3.4 故障樹分析法的概念

故障樹分析法是一種將鍋爐設備中的故障以及原因從整體到各個零件的順序進行樹狀的細化分析。這是針對鍋爐設備故障的層次性的一種分析方式，在故障樹分析法中，通常會對鍋爐設備中的問題進行原因分析，所得出的結論將作為下一級分析的出發點，繼續進行分析，從而一直找到故障發生的根本原因。

3.5 故障樹分析法的特點

3.5.1 直觀性

在故障樹分析法中，可以明確的發現在鍋爐設備系統中出現的故障與原因之間的關系，同時也可以將鍋爐故障的現象以及故障的所有因素以邏輯圖形的方式表現出來。在進行故障樹分析時，可以從樹狀圖的最頂點出發，然后依次找到鍋爐設備出現故障的原因以及與哪些系統、哪些零件有關，從而可以對鍋爐全面系統的進行故障的檢查與排除。同時也可以從故障樹的最底端進行分析，通過觀察哪些零件會對系統出現的故障產生影響，再將零件的故障現象對于鍋爐設備的系統故障進行對比。

3.5.2 靈活性

在故障樹分析法中，既能夠從鍋爐設備的零部件出發，對其能夠出現的故障進行分析，同時也能夠從整體的角度進行分析，考慮人為或者其他的原因會對鍋爐設備產生影響。同時這一模式相對比較方便簡單，可以使檢修人員迅速進行上手。在進行故障診斷的同時，也能夠應用與鍋爐設備的管理以及日常的維護工作。

3.6 故障樹分析法的應用流程

在使用故障樹分析法時，第一，要對鍋爐設備有著系統的了解與熟悉，使用者應當掌握整個鍋爐設備的工作流程。第二，對出現的鍋爐故障進行調查，包括對其發生過的故障以及可能發生的故障進行數據采集。第三，列舉出造成這一故障可能出現的原因。第四，采集鍋爐設備發生所有故障的機率。第五，根據采集的數據制作故障樹圖，然后根據故障樹進行分析。

4 結語

總而言之，在鍋爐設備的使用時需要選擇科學合理的故障分析方式，根據鍋爐的實際使用情況進行系統排查以及檢修。對于鍋爐設備發生的故障應當進行及時的處理恢復，避免出現鍋爐故障的連鎖式反應，降低鍋爐出現故障的可能性，從而保障工作人員的生命安全以及企業的財產安全。

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