基于远程诊断技术开展的设备运行优化实践

史恒惠

(国电投河南电力有限公司，河南 郑州 450001)

0 引言

“两化(信息化与工业化)深度融合”是我国转变经济发展方式、走新型工业化道路的必然要求，是促进产业转型升级、构建现代产业体系的重要举措。在信息化与工业化融合领域，各大发电集团也都在研究火力发电厂整个热力系统及辅助设备的状态监测与故障诊断。故障预警固然是状态检修的有效辅助手段，而利用远程诊断系统在故障预警基础上开展运行优化，更是提升远程诊断工作效果的有效手段。

1 远程诊断中心简介

远程诊断中心开展的业务主要有基于神经网络技术的设备劣化预警、振动精密诊断、节能诊断等。其中，设备劣化预警所依赖的诊断技术是一个基于模型的解决方案，它利用相关性原则建立模型，并通过对归档历史数据的学习，为建立的模型确定一个设备或工艺过程在不同工况时应该出现的“期望”或“正常”状态，并将其与设备或工艺过程的实际运行状态进行比较，以判断现有状态是否属于正常范围，实现设备或工艺过程故障的早期预警和故障诊断分析。在得到良好训练的模型中，正常情况下实际测量数值几乎与期望数值一致。测量数值与期望数值不相匹配，即实际测量值和期望值之间出现的偏差称为残差。该系统能够实时监测残差，当残差超过设定的阈值范围时，系统立刻为该偏离发布报警(见图1)。

图1 远程诊断技术报警原理

基于远程诊断技术原理，远程诊断中心通过对发电厂汽轮机、给水泵、风机等各类转机，以及真空系统、主蒸汽系统等运行工艺过程建立诊断模型。在设备性能偏离原正常工况时，只要阈值设置合适，系统即出现正向或负向2种早期预警，专家根据系统报警结合经验，不仅能对监视对象通常的振动、磨损、泄漏等故障进行监测，对设备性能劣化进行诊断，为发电公司状态检修提供技术支持；还可以提供设备优化指导建议。

2 应用实践

某厂1 000 MW火力发电机组远程诊断中心系统建立初期重在设备的劣化预警，故在模型的报警阈值设置上，更多考虑的是设备安全性，突出设备劣化预警，导致设备虽偏离正常工况，但如果各项指标是向更健康的状态发展、偏差量小时系统不会报警。

某一次风机诊断模型引入了风机电流、动叶开度、风机轴承振动、轴承温度及润滑油站油温等测点。在模型投入监控运行中，润滑油站油温高报警。如果仅对报警进行简单分析，会得出风机油站电加热及冷却油泵工作异常的结论。但调阅模型中所有测点趋势图发现，风机振动波动与动叶开度无明显相关性。而在润滑油温升高报警时，风机的振动同样偏离原正常轨迹，只是其偏离是负向的，即振动减少；由于报警的阈值下限大，故该测点没有报警。进一步关联分析发现， A一次风机机械轴承振动随润滑油温的升高而降低。图2为A一次风机振动相关曲线。图2(a)、(b)粗线为测点实际数值曲线，细线为模型训练后得到的测点在各工况下正常应维持的曲线。图3为诊断模型中一次风机润滑油温度曲线。

对数据相关性进行分析发现，自2014-12-01，A一次风机X向、Y向振动随油温规律变化，油温在 50 ℃附近，振动在 0.3—1.2 mm/s，振动值幅度小且较稳定；油温较低时振动幅值高，约在1.3—1.9 mm/s；在油温升高过程中，振动波动幅度较大。

该厂规程规定：风机轴承正常运行温度应低于70 ℃。当润滑油站油箱油温低于10 ℃时，电加热自动投入；当油箱油温大于30 ℃时，电加热器自动退出；当油箱油温大于55 ℃时，报警并自动投入冷却油泵。由于该厂电加热联锁故障，一直在投运状态，导致润滑油温升高，冷却油泵按联锁定值间断启停，油箱油温在较高水平上下浮动，相应风机轴承温度也升高约2—8 ℃，最高温度达67 ℃。

图2 诊断模型中一次风机振动曲线

图3 诊断模型中一次风机润滑油温度曲线

综合分析，风机振动下降的原因是风机检修时轴系中心找正虽然在合格范围内，但存在偏差；而润滑油温的升高导致风机轴系中心偏移量减小，故风机振动降低。据此编制诊断报告，并建议发电公司在风机检修前，先检查油箱电加热联锁，在保证设备正常运行的前提下，根据油箱油温对风机轴承振动的影响，优化油箱电加热及冷却油泵联锁定值，以使设备在更好的状态下运行，延长设备使用寿命；查找风机检修记录，调整该风机检修作业指导书的轴系中心找正标准，不仅要复查轴系中心，还要根据振动情况调整中心偏差的正负合格区间。

3 结束语

从上述案例可以看出，基于神经网络技术的火电机组远程诊断服务，充分利用系统工作原理，全面考虑设备安全、经济、优化等各方面因素后确定报警阈值范围，不仅可以实现设备故障及异常的早期预警，将事故隐患消除在萌芽状态，避免设备进一步损坏;还可以指导运行优化，促进设备长周期安全运行。