远程诊断在火力发电企业的应用实践.pdf

电力 安 全 技 术 第 l 8 卷 2 0 1 6 年第 6 期 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4 5 0 0 0 1 [ 摘要]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。 [ 关键词]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 T r a n s Ak a发 电集团和德州 T XU 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 l 0 0 0 MW 机组、某 2家电厂各 26 0 0 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 一 一 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 陛能劣化分析、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 T S I 、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 第 1 8 卷 2 0 1 6 年第 6 期 电力 安 全 技 术 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 ． 7 5 k _P a升 至 最 高 l 1 ． 4 0 3 k P a ，真空 下 降， 持续时间约 3 0 mi n，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 5 7 0℃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 出人 口烟 气差压 明显增 大。建议加强空预器吹灰，同时对 S C R反应器 出 口N H 逃逸测点检查其准确性，防止 N H 逃逸实 际值过大而生成 NH HS O ，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 ． 2 ． 8 mm／ s 、1 ． 3 2 ． 5 mm／ s 。 ，2 0 1 4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掼情况。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 。 一 一 电力 安 全 技 术 第 l 8 卷 2 0 1 6 年第 6 期 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 l生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S I S系统实时数据，设备点检、MI S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 一 一 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。 参考文献 l樊泉桂．锅炉原理 第 2版 [ M】 ．北京中国电力出版社， 2 01 4． 2李录平，卢绪祥．汽轮发电机组振动与处理 l M】 ．北京 中国电力出版社，2 0 0 7 ． 3何川 ．泵与风机 第 4 版 l M】 ．北京 中国电力出版社， 2 0 0 8 ． 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，2 0 1 3 ． 5 黄志坚，高立新，廖一凡，等．机械设备振动故障监测 与诊断 l M】 ．北京 化学工业出版社，2 0 1 0 ． 收稿日期2 0 1 5 0 8 0 3 ；修回日 期 2 0 1 6 0 4 0 6 。 作者简介 李海军 1 9 7 3 ，男，工程师，主要从事火电厂远程诊断技术 工作， e m a fl j z U h a u n 8 1 6 3 ． c o m。 史恒惠 1 9 7 5 一 ，女，工程师，主要从事火电厂远程诊断技术 工作。 夏静 1 9 8 0 ，女 ，高级工程师，主要从事火电厂远程诊断 技术工作 。