远程诊断在火力发电企业的应用实践

李海军，史恒惠，夏 静

（中电投河南电力有限公司，河南 郑州 450001）

远程诊断在火力发电企业的应用实践

李海军，史恒惠，夏 静

（中电投河南电力有限公司，河南 郑州 450001）

对远程诊断平台的概念及远程诊断在火电厂的实践应用进行了介绍，并对远程诊断的创新点及取得的效益进行了分析，表明了远程诊断具有较强的创新性和实用性，可作为传统技术监督的有效补充手段，有利于火电机组安全经济环保运行、企业降本增效。

远程诊断；火电厂；应用实践

0 引言

随着电力市场的不断发展，发电企业对设备安全性、稳定性、经济性及寿命管理的要求越来越高，传统的依靠人工监测的方式已经无法满足电力系统设备运行的需要。如何进一步挖掘生产和管理潜力，提高生产和管理效率，已成为大型发电集团面临的重大课题。

远程诊断作为电力系统以及装备密集型行业的发展方向之一，已经成为越来越多的大型企业集团的必然选择。国际电气、发电集团已在此领域进行了积极的探索和部署，德国西门子公司、加拿大TransAlta发电集团和德州TXU电力优化中心等均在电厂远程诊断技术方面开展了深入应用并取得了良好的效果。

某公司建设的“基于物联网的工业企业（机电装备）远程诊断服务平台”（简称“远程诊断平台”）目前已取得良好的应用实践，已对某电厂2×1 000 MW机组、某2家电厂各2×600 MW机组进行远程诊断服务。

1 远程诊断平台简介

该远程诊断平台可以将分布于不同地域，不同企业的数据进行集中采集、存储和挖掘，并在此基础上建立企业知识库模型、案例分析模型，积累设备诊断和故障分析经验，实现信息、数据和人力资源共享；能够集中发挥高端专业技术人才优势，对工业企业性能指标进行优化分析，对企业设备故障及异常进行预警和诊断，并指导设备状态检修计划。

该远程诊断平台由电厂侧和诊断中心侧组成，其主要功能由远程诊断决策支持系统、集中预警处理系统、核心诊断系统和辅助诊断系统4个子系统实现。通过对各发电公司日常运行数据的采集、建模、分析及研究，不断完善系统故障库，形成分析、统计、反馈的闭环机制，为发电企业提供故障早期预警、设备性能劣化分析、节能分析、运行指导以及设备状态评估，从而有效提升发电企业设备监控和管理水平。

2 应用实践

在运行实践中，通过建立包括发电机参数、汽轮机TSI、汽动给水泵、炉管壁温、一次风机、空预器、环保等各种专项模型，定期出具诊断月报、故障诊断报告以及潜在故障分析报告，使发电公司管理人员更全面的了解机组整体运行情况、设备存在的问题，及时消除设备安全隐患；同时指出技术管理的薄弱环节，为提升管理水平指明方向，促进机组的安全经济运行。

2.1 安全性诊断

2．1．1 受热面安全性诊断

在锅炉受热面模型监控中发现，某锅炉低负荷工况下易出现水冷壁壁温偏差大的异常问题；鉴于膜式水冷壁的结构特点，此时部分水冷壁区域膨胀受阻，长期运行则存在水冷壁拉裂泄漏的隐患。针对现状，结合锅炉生产厂家分析设备存在的原因，从运行方面找出磨煤机合理的运行方式及最危险的运行工况，在运行操作上提出调整方案，缓解了水冷壁壁温偏差程度，为锅炉的安全运行奠定了基础。

2．1．2 运行操作异常诊断

在凝汽器真空模型监控中，发现凝汽器绝对压力由4．75 kPa升至最高11．403 kPa，真空下降，持续时间约30 min，随后恢复正常。经诊断分析发现，这是由于运行人员启动疏扩疏水泵向凝汽器补水时操作不当，造成疏扩混温箱水位过低所致。

2.2 经济性诊断

在高温过热器温度模型监控中发现，锅炉高温过热器出口蒸汽温度频繁出现降至570 ℃以下的情况。经过分析，找到汽温突降的原因是由于负荷增加时没有及时调整低温过热器入口温度设定值。针对此现象建议对热控逻辑进行优化，减少人为调整偏置的概率，避免因人为疏忽造成主汽温度偏离经济值的情况。通过逻辑优化，在其后的机组运行中，高温过热器出口汽温明显好转，提高了机组的运行经济性。

2.3 设备劣化预警

2．3．1 风机动、静叶执行器调节品质劣化预警

在风机动、静叶执行器模型投入监控的9个月中，先后发现一次风机及引风机动、静叶执行器调节品质劣化情况3例，均及时给发电公司出具了诊断报告并跟踪处理情况，避免了因执行器调节品质差造成风机电流偏差大引起的抢风甚至喘振现象，确保了机组的安全运行。

2．3．2 空预器差压增大预警

在空预器模型监控中发现空预器各部差压出现增大趋势，其中A空预器出入口烟气差压明显增大。建议加强空预器吹灰，同时对SCR反应器出口NH4逃逸测点检查其准确性，防止NH4逃逸实际值过大而生成NH4HSO4，造成空预器结垢。

2.4 振动专项分析

该远程诊断平台将核心诊断的预警功能与辅助诊断的专项分析功能相结合，在振动劣化初期预警后，利用辅助诊断系统进行专项频谱、相位、轴心轨迹等分析，查找设备振动的主要原因。对于特定时段，根据设备情况，可对机组、设备的启停工况进行监视，开展瞬态及启停分析。

某一次风机轴承X，Y向振速原维持在1．5-2．8 mm/s、1．3-2．5 mm/s。，2014年6月振速小幅升高，维持在2．0-4．5 mm/s、1．7-4．5 mm/s，振动存在周期性的波动。由频谱图分析，判断一次风机X，Y振动波动是动不平衡引起的。建议检修中除常规检查轴承、叶片、中心偏差等项目外，重点检查液压执行机构的部件磨损情况。通过对以上问题的检查，成功解决了该风机的振动劣化现象，避免了设备的进一步损坏。

2.5 环保诊断

该远程诊断平台通过对环保数据建立模型，可以实现对环保参数的监控。如通过建立锅炉出口烟尘浓度模型，可发现烟尘排放超标现象，及时督促发电公司进行调整，避免环保参数异常影响发电环保收益。

3 远程诊断的创新点

3.1 实现设备故障预警与远程分析

该远程诊断平台通过采用先进的“神经元网络技术”，整合设备故障现象、过程及原因，构建完善的设备故障库，形成故障智能诊断。在破坏性故障发生之前的早期阶段就能准确发现和定位故障点，做到风险预控。当机组设备出现异常或故障时，专业技术人员可以做到远程诊断与分析，提出处理方案。因而远程诊断平台的应用真正实现了设备故障预警及远程技术支持，具有传统诊断方法无可比拟的优点。

3.2 实现设备性能劣化分析及设备状态评估

该远程诊断系统可实现对发电公司运行机组实时参数的采集、建模和训练，对越限参数进行报警提示。其配套的辅助诊断系统，提供了设备振动故障诊断所需的频谱、波形、趋势等各种图形及设备振动故障库，从而可实现设备性能劣化分析及设备状态评估，做到风险预判，消除设备隐患。

3.3 实现远程节能分析及运行指导

通过该远程诊断平台可实现远程实时查看机组运行指标情况，并将其与正常运行数据进行比较，对不同机组的参数进行分析，找出存在的差距，提出改进建议及运行指导，不断提高机组运行的安全、经济性。

3.4 创新技术咨询方式

远程诊断的应用改变了以往大批专家集中在现场分析研究的模式，有效节省人力资源的投入，大幅度提高了工作效率。

4 远程诊断的效益分析

4.1 安全经济效益分析

4．1．1 提高了机组的安全性

自该远程诊断平台投运以来，通过各方努力，大幅降低了某厂锅炉上部垂直水冷壁壁温偏差，减少高温受热面超温次数和幅度，并降低主、再热汽温波动范围。这不仅有效减少因壁温偏差造成的受热面热应力，且大幅减缓高温受热面管内氧化皮的生成及脱落。通过辅机性能劣化初期的预警及建议，有效地提醒发电公司技术人员关注设备劣化趋势，优化设备运行方式，合理安排设备预防性检修。而故障诊断报告则及时提醒发电公司人员合理安排消缺工作，提高了机组运行可靠性。

4．1．2 为机组的经济运行保驾护航

通过对各项经济指标的模型建立、使用，在指标偏离正常值时及时发出预警，通过后台专家分析提出合理建议，使主、再热汽温更趋于压红线运行，凝汽器端差降低，机组真空得到提高。而在节能诊断过程中，充分融合专家团队经验，从优化设备运行方式及运行操作方面提出合理建议，为提升管理水平指明方向，促进了机组的安全经济运行。

4．1．3 降低人工成本，建立快速反应机制

发电公司设备出现疑难问题时，由以往技术人员必须及时赶到现场处理变为利用远程诊断分析系统的数据，专业技术人员可以做到远程诊断和分析，实现技术支持“数据移动、人不移动”的设想，节省大量人力费用。

4．1．4 便于掌握设备检修状况及运行中劣化分析

通过对设备、系统建模使用，在设备检修后投运之初即可及时对比设备检修前后性能，便于管理人员及时掌握设备检修状况。而在正常运行中，能够及时预警设备劣化倾向，为生产管理提供有力技术支撑。

4.2 社会效益分析

利用远程诊断平台，通过信息网络将发电公司的SIS系统实时数据，设备点检、MIS等管理数据集中采集、存储和挖掘，并在此基础上建立企业知识库模型、安全分析模型，积累设备诊断和故障分析经验，形成一个体系完善的数据平台。专业技术人员随时、随地可以登录平台系统，并将分析结果发布到决策支持系统平台；发电公司相关人员可以通过客户端随时登陆查看信息，实现信息、数据和人力资源的共享。

该远程诊断平台集中发挥了高端专业技术人才优势，对发电公司性能指标进行优化分析、对发电设备故障及异常进行预警和诊断，并指导开展设备的预防性检修，提升发电公司设备管理及监控水平、节能降耗，同时避免了机组运行异常对电网的冲击，有力地促进了电网运行安全。

5 结束语

“基于物联网的工业企业（机电装备）远程诊断服务平台”通过集中发挥高端专业技术人才优势，将分布于不同地域、不同企业的数据进行集中采集、存储和挖掘，并在此基础上建立企业知识库模型及案例分析模型，为发电企业提供故障预警、性能劣化分析、节能分析、运行指导以及设备状态评估，从而提升整个发电企业的设备管理及监控水平，对保证发电企业安全、经济运行具有重要的意义，具有极为广阔的应用前景和推广价值。

1 樊泉桂．锅炉原理（第2版）［M］．北京：中国电力出版社，2014．

2 李录平，卢绪祥．汽轮发电机组振动与处理［M］．北京：中国电力出版社，2007．

3 何 川．泵与风机（第4版）［M］．北京：中国电力出版社，2008．

4 西安热工研究院．发电设备状态监测与寿命管理［M］．北京：中国电力出版社，2013．

5 黄志坚，高立新，廖一凡，等．机械设备振动故障监测与诊断［M］．北京：化学工业出版社，2010．

2015-08-03；

2016-04-06。

李海军（1973-），男，工程师，主要从事火电厂远程诊断技术工作，email：jzlihaijun8@163．com。

史恒惠（1975-），女，工程师，主要从事火电厂远程诊断技术工作。

夏 静（1980-），女，高级工程师，主要从事火电厂远程诊断技术工作。