摘要：本研究的主要目的是针对锅炉故障特征和故障诊断方法的研究，建立智能诊断策略，来提高故障诊断的准确度和识别故障及时反馈给操作员，提高火电厂锅炉的运行效益，仅供参考。
关键词：火电厂锅炉；常见故障；诊断方法
前言
电力是基础型经济能源，特别是火力电力更是电力生产的关键组成部分。实现全社会经济和社会的高速而稳定的发展，必须强化火电厂锅炉的安装、检测、生产和维护等重点环节，这是发展和珍惜电力事业、实现国民经济跨越式成长的基本保障。
1火电厂锅炉电力生产的原理
火电厂锅炉是重要的能源转换装置，其原理是将燃料燃烧而来的热量通过交换、辐射和传导，使锅炉内循环系统中的水变成高温高压的工作蒸汽，进而通过管道驱动动力设备旋转做功，产生电力。火电厂锅炉处于电力生产的能源转换核心部位，是火电生产重要的设备。无论是火电厂锅炉的安装还是故障处理，都必须引起技术层面、决策层面和管理层面的高度重视，只有把握住火电厂锅炉安装和维修两个环节的技术要旨，才能有效维护火电厂锅炉的正常电力生产。
2锅炉故障分析
在火电厂，主要常见的锅炉故障包括：积灰与结焦故障(燃烧炉膛、过热器、空气预热器)；各种泵与风机跳闸；各种轴承的温度高与振动大；膛、尾部烟道和空气预热器漏风、控制门卡涩、误开、误关和拒动；煤粉系统通道堵塞、起火以及输送间断；各级系统泄漏故障等。其中“四管泄漏”不仅发生频率高，而且危害极大，往往带来巨大损失影响发电设备、人员的安全。在电厂锅炉实际运行中，“四管泄漏”不仅是引起发电厂突发性停炉的重大事故，而且还在火电厂设备故障中占有相当大的比例。
3锅炉“四管”泄漏的规律
锅炉“四管”是锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器的统称。根据发电机组锅炉的实际运行情况，“四管”在锅炉内部承受着工质压力及一些化学成分的作用。高温环境、侵蚀环境和磨损环境是“四管”的外部影响因素。过热器泄露、再热器泄露和水冷壁泄漏所引起的停运事故已经成为了锅炉事故中的常见事故。对锅炉“四管”的泄露规律与防范措施进行分析，可以为火力发电厂发电机组的安全运行提供保障。一般情况下，锅炉“四管”泄漏问题主要涉及到了以下内容：一是锅炉对流过热器的泄漏事故；二是锅炉低温再热器吊挂管泄漏所引发的停运事故；三是锅炉水冷壁泄漏所引发的停运事故；四是锅炉包覆过热器、低温再热器泄漏所引发的停运事故。以某火力发电厂检测出的锅炉“四管”泄漏问题为例，过热对流器泄漏的规律表现出了以下几点：第一，对流器迎火侧外二圈下弯头斜下方存在纵向裂纹，裂纹为粗糙脆性断口，断口附近有较厚的氧化铁缝与密集的纵向裂纹。在锅炉低温再热器吊挂管泄漏问题产生以后，锅炉右侧低在下组烟道内会出现明显的异音，并会出现少量蒸汽，但是机组的运行参数未出现异常现象[2]。补水量也未得到明显增加。锅炉水冷壁泄漏故障产生以后，锅炉汽水分离器进出水管会出现内外保温罩滴水问题，锅炉大包厢也会出现明显的异常声音。锅炉包覆过热器泄漏故障产生以后，锅炉设备会出现补水流量不正常增大，蒸发量与积水量不符的问题。
4故障诊断方法
4.1基于信号处理的方法
目前，应用在锅炉故障诊断上的技术手段主要有考虑观测值或变化趋势、小波变换以及可测信号的处理三种方法。基于观测值技术手段是指当输入或者输出不在正常区间或者对应的输入与输出变化率不满足约束条件就可以判定故障已形成或者马上就要产生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电厂锅炉常用的测点报警与紧急联锁保护均属于这类诊断方法的实际应用。小波变换技术实质上是属于时间尺度分析方法。它最主要的特点是多分辨析，且拥有很好的逼近能力。这种方法通过对系统的输出数据进行小波转换，解出该模型中的奇异点，再去掉由于输入突变引起的极点，剩下的极值点则对应其故障。这种方法不依赖研究对象的求解模型，且拥有抗干扰，高灵敏的特点。基于可测信号技术基本原理是指通过监测装置的在线辐值、相位变化、频率改变与故障点之间的联系，来判别故障点发生的位置。锅炉存在故障时，可以将上述关系通过数学模型描述，然后对相应的量进行求解。常用的分析方法有频谱分析法、概率密度法、主元分析法等。数学模型解析法一般用在输入输出数量关系不大的小型系统中。
4.2基于数学模型的方法
基于数学模型的方法是目前应用最为广泛的算法，其研究的主要成果大部分集中在线性系统。该算法通过仪表等工具检测收集被监测锅炉的特征量，在经过对信号模型进行分析之后生成一些特征，将这些特征与正常条件下的特征进行比较，最后完成对系统故障的检测和分离。状态评估、表征量评估和等价空间变换等方法均为典型的基于数学模型的方法。
4.3基于知识的方法
基于知识的方法是在锅炉运行的历史数据模型基础之上，通过关键参考量的变化监测以及专家经验进行诊断，设计定性的诊断模型实现了对研究对象的监控和诊断，这种方法不依赖系统的数学模型，回避了建模误差、扰动等难点，适用于不能获取准确的数学模型或者难以获得数学模型的研究对象，尤其是在非线性系统领域有较好效果。基于知识方法主要有专家系统、模糊推理和神经网络等方法。
4.3.1专家系统故障诊断方法。专家系统故障诊断方法是通过利用专家以往历史经验和积累形成的规则，对被监测锅炉设备的数据信息进行甄别，将前后对比差异较大，较明显的特征量通过计算机辅助系统进行收集和推理，然后将这些关键信息发送给用户，以供用户进一步辅助研判。这种方法依赖历史经验和专家系统辅助，不利于机器的自适应学习和知识的动态更新，而且系统组成复杂，通常需要为专家系统提供必要的数据库以及推理机制，这对于产品的更新匹配不足。
4.3.2模糊故障诊断方法。模糊故障诊断方法主要是根据故障集合与被监测设备的征兆集合之间的匹配对比关系，找到被监测设备目前处于的故障状态，该方法原理简单，速度快捷。但是在故障集合的构建过程中往往需要人工干预，存在一定的主观性，对于故障的描述和添加具有随意性。关键在故障集合和征兆集合的构成过程中容易把握不好度，数据庞大则反映慢，数据简单则精度会受影响。
4.3.3神经网络故障诊断方法。人工神经网络能有效改进传统人工智能方法对于传统经验盲目信任的缺点，所以其在故障辅助判断领域得到广泛应用。人工神经网络具有学习能力强、容错性好、快捷方便以及能够处理复杂的非线性关系等优点，其主要适用于处理多约束条件、多误差、非线性与模糊信号的处理工作。但神经网络算法存在局部极小化、收敛速度慢以及预测能力与训练能力矛盾的问题。
结束语
锅炉是火电发电厂运作中不可缺少的重要设备，加强对锅炉的检修与维护有利于推动电力系统的可靠运行，保证发电的安全性以及实效性。针对锅炉机组常见的问题，工作人员应在检修与维护中加强对这些问题的关注，制定合理的监测周期，采取适宜的策略，定期对锅炉进行检测与维护。
参考文献
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[4]白岩.锅炉检测方法分析与探讨[J].山东工业技术，2017，(08):130－134.
论文作者:松有年
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：锅炉论文; 火电厂论文; 方法论文; 故障论文; 故障诊断论文; 神经网络论文; 专家系统论文; 《电力设备》2018年第19期论文;