試論故障樹分析法在電廠熱工自動化檢修中的應用

袁建輝

(山西漳電大唐塔山發電有限公司，大同 037000)

0 引 言

社會生產生活離不開電力資源的支持，為確保供電穩定，發電廠必須始終保持高質量的生產運營狀態，持續輸出電能。受諸多因素的影響，電廠熱工自動化系統運行過程中容易出現一些異常或故障，進而給電力生產活動造成不利影響。故障樹分析法可提高熱工自動化系統故障診斷和檢修能力，以確保在最短的時間內恢復系統正常運行，因此有必要對故障樹分析法在故障檢修中的應用做具體分析。

1 電廠熱工自動化系統

1.1 作用特點

熱工自動化系統在現代電廠中應用廣泛，其作用特點有三：

(1)合理運用熱工自動化系統可幫助電廠降低人力資源成本，依照實際生產負荷，自動調節供電量，以在確保供電質量的同時，提高電廠生產效率，給電廠帶來最高的經濟效益。

(2)熱工自動化系統可確保電力生產的穩定性，實現多個生產環節的自動化控制，以減少生產過程的能源消耗，同時降低污染物排放，控制電力生產成本。

(3)熱工自動化系統主要用于電廠生產過程的控制，對網絡型控制系統提出嚴格要求。隨著有關技術的發展，網絡型控制系統與熱工自動化系統間的匹配程度進一步提高，可滿足復雜工序的控制需求，提高電廠運營效率。

1.2 故障類型

熱工自動化控制系統運行質量與電廠設備運行安全密切相關，目前為止被統計的熱工自動化控制系統故障包括火焰檢測裝置、風機振動探頭、壓力開關、限位開關、線路故障以及人為操作不當引發的故障等。故障診斷對象主要有四，分別為熱工過程控制對象、傳感器、執行器和系統本身出現的故障。

引發熱工自動化系統故障的原因相對復雜，如設備選型不當、設計缺陷、安裝及調試失誤、后期運維管理不到位等均可能導致系統運行異常。結合以往的熱工自動化系統故障處理經驗，可將系統故障原因總結為如下幾點：①測量模型故障；②DAS系統故障；③主控制器異常；④軟件故障；⑤供電系統異常；⑥SOE信號精度不足；⑦接線故障；⑧電纜故障；⑨接地故障；⑩其他故障[1]。

2 故障樹分析法在熱工自動化檢修中的應用

2.1 故障樹分析法簡介

電廠熱工自動化系統突發故障后，首先需要結合故障現象，準確判斷故障位置及類型，開展故障診斷活動，然后再依照診斷結果制定相應的維修方案，因此在熱工自動化檢修過程中，故障診斷非常關鍵。

電廠熱工自動化系統故障診斷常用方法有二，一是以數學模型為基礎的診斷方法，如濾波器法、觀測器法等；二是非模型的診斷方法，如本文研究的故障樹法以及專家系統法、神經網絡法等。故障樹分析法為一種下降式的故障診斷方法，從系統結構到內部構成再到具體零件，逐層開展故障挖掘、分析工作。故障樹分析法圍繞目標事件搭建樹狀分支圖形，可對故障發生概率做準確預估，并找出系統、子系統與零部件間故障發生的關聯關系。故障樹分析法的優勢在于能夠對電廠熱工自動化系統故障同時做定性和定量分析，滿足多個部件所引發系統故障的分析需求。在使用故障樹分析法進行故障診斷時，需依照邏輯門制定相應的邏輯圖，然后利用計算機系統進行數據計算。

當然，故障樹分析法也存在一定不足。故障樹構建過程中面對大量多余料，且這部分多余料難以被有效利用，給故障分析帶來不小難度。故障樹構建過程涉及到邏輯運算，因此對有關人員的運算能力提出較高要求，若相關人員無法充分掌握故障樹邏輯運算方法，也會導致診斷誤差增加的現象。

2.2 故障樹分析法應用

2.2.1 操作步驟

基于故障樹分析法的電廠熱工自動化系統故障診斷分四個步驟進行。

第1，確定目標事件，熱工自動化系統故障診斷目標即可能會給系統穩定運行造成影響、不希望其出現的現象，具體類型如前文所述。

第2，目標事件分析。對故障現象做逐步分析，以找出故障發生原因，將故障現象作為輸入值，故障發生原因為輸出值，使用邏輯門找出二者間的邏輯關系并進行合理表示[2]。

第3，中間事件分析。繼續分析與系統故障現象直接相關的輸入事件，將輸入事件分解，將作業作為下一級輸出的具體事件，進行頂事件分析。

第4，利用逆向思維分析已知輸出事件，以邏輯關系確定問題輸入事件，完成故障樹的構建。

2.2.2 案例分析

某電廠300 MW熱工自動化系統運行過程中突發真空惡化故障，在現場調查中發現，循環水溫度從原本的6.5 ℃上升至16. 5℃，傳熱端差從原本的8 ℃上升至16 ℃。結合歷史數據，發現汽輪機在額定功率下運行時，凝汽器排汽量無異常，現場檢查發現循環水水量低于標準量7 000 t/h，經檢查發現該問題的產生原因為循環水排水溝受阻。再檢測凝汽器銅管結垢情況，清潔系數僅達到0.36，遠小于0.85的設計要求。因此決定對銅管做徹底清潔，更換新的高壓循環水泵。經處理后，凝汽器真空恢復正常，真空下降故障得到有效處理。對該系統凝汽器運行狀況做跟蹤監督，3月內未發生類似故障。如圖1所示，為該故障診斷的故障樹。

2.3 熱工自動化系統故障預防措施

2.3.1 加強設備更新

熱工自動化系統故障與電廠設備老化、陳舊密切相關，電廠生產作業強度提高給各項生產設備帶來更大的運行壓力，若設備自身性能無法適應當前的生產工況，就會加速其老化，進而在運行過程中出現各類異常問題。因此為從根源上避免系統故障發生，電廠應結合生產工況及自身資源配置情況，定期開展設備升級、更新活動，及時淘汰陳舊設備。

另外，系統故障檢測使用的各類儀器設備性能也會給故障處理質量造成顯著影響。在開展系統檢測儀器設備采購活動之前，電廠應對電工自動化系統檢測需求做深入分析，針對性制定采購計劃，依照擇優錄取的原則劃定采購目標，開展性能測試活動，在確保相應儀器設備能充分達到電廠熱工自動化系統檢測需求后，簽訂正式的采購合同。設備到廠后，需要對系統檢測人員開展相應的技術培訓，可邀請生產廠家技術人員，詳細講解檢測設備的使用方法、操作步驟、注意事項、維護要求等，避免出現操作不規范問題。

新型檢測設備的應用使得熱工自動化系統故障檢測靈敏度進一步提高，可避免多次檢測的麻煩，縮短故障處理周期。

2.3.2 規范操作行為

電廠熱工自動化系統檢測操作規范性不足的現象普遍存在，影響檢測結果可靠性，進而給電廠整體運行埋下故障隱患。為提高熱工自動化系統運行穩定，電廠應制定完善的系統操作管理規程，以對相關人員的操作行為做有效約束。

首先，定期組織系統檢測人員開展技術培訓活動，學習新的檢測知識、傳遞規范化的檢測方法，并開展技術考核活動。結合考核結果，及時發現檢測人員在素質、能力方面的不足，要求其做針對性改進，以提高整個檢測團隊的工作能力。其次，加強檢測過程監管。電廠結合自身發展實況，制定檢測操作監管工作計劃，并選派專人對檢測過程做全程監督。監管人員依照有關標準，觀察檢測人員在操作過程中是否存在投機取巧、疏忽大意、違規操作等現象，及時提醒和制止，并對出現以上問題的人員進行懲處，以敦促檢測人員嚴格約束自身行為，確保檢測操作的規范性。再次，結合熱工自動化系統故障檢測中發現的問題，統計系統各類故障的發生概率及產生影響程度，劃定重點監管范圍，如針對系統電源切換檢測，開展技術培訓活動，使相關人員充分了解該故障的發生原因、處理方案等[3]。最后，定期開展專業知識講座，邀請有關專家解答系統故障檢測工作中遇到的問題，學習前沿知識，以不斷更新檢測人員知識構成，優化檢測工作方案，通過人員工作能力提升，確保電廠熱工自動化系統穩定運行。

2.3.3 系統故障預警

除新設備引入及檢測操作規范，電廠還應結合電工自動化系統故障發生特點，制定相應的故障預警機制。例如，針對熱工自動化系統高風險故障，制定相應的應急預案，并開展故障預警演習活動，確保在故障發生后，診斷、分析、處理等工作有序進行，在最短時間內消除故障影響，將電廠損失降到最低。

3 結束語

基于故障樹分析法開展電廠熱工自動化系統故障診斷、檢測工作，可有效提高故障檢測的準確性和科學性，以在較短時間內定位故障點，并找出引發故障的深層原因。電廠運行過程中，應圍繞故障樹分析法，制定熱工自動化系統故障處理體系，充分發揮故障樹優勢，確保系統穩定運行。