大型火電(diàn)廠主(zhǔ)要設備包括鍋(guō)爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機等，完成從熱能(néng)到機(jī)械能(néng)再到電(diàn)能的轉(zhuǎn)換過程。設(shè)備與設備(bèi)之間(jiān)的耦(ǒu)合性、系統(tǒng)的複雜性(xìng)，以及設備在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)的特殊工作(zuò)環境(jìng)下，決定了火(huǒ)電廠是(shì)一個高故障率(lǜ)和故障危害性(xìng)很大的生産場(chǎng)所，這些(xiē)故障都(dōu)将造成(chéng)重(zhòng)大的經濟損失和社(shè)會後果。因此，通(tōng)過先(xiān)進的技(jì)術手段(duàn)，對設(shè)備狀(zhuàng)态參數(shù)進行監(jiān)測和分析，來判(pàn)斷設(shè)備是否存(cún)在異常或(huò)故(gù)障、故障的部位和(hé)原因、故障(zhàng)的劣(liè)化趨勢，以确定(dìng)合理檢修(xiū)時機(jī)很有必要。
    一、火(huǒ)電廠主要(yào)設備(bèi)的典(diǎn)型故障及(jí)其診(zhěn)斷方(fāng)法
    1、鍋(guō)爐的主要故障(zhàng)及診斷方法
    主要故(gù)障(zhàng)
    （1）過熱器(qì)洩漏(lòu)。過熱器洩漏爆(bào)管區集中在高(gāo)溫(wēn)過熱器(qì)下彎頭外(wài)圈向(xiàng)火側(cè)，主要(yào)原因是爐(lú)膛(táng)高度偏(piān)低，使該處(chù)出現過(guò)熱，此處(chù)也有(yǒu)選材裕度不(bú)足(zú)及焊(hàn)接(jiē)質(zhì)量問(wèn)題。
    （2）省煤器(qì)洩漏(lòu)。主要(yào)原(yuán)因是飛(fēi)灰(huī)磨(mó)損造成管壁減薄(báo)，特别是(shì)在穿牆管、爐牆(qiáng)漏風和彎頭處(chù)為常(cháng)見。
    （3）水冷壁(bì)洩漏。主要原因(yīn)是局部(bù)過(guò)熱(rè)和(hé)腐蝕，局(jú)部(bù)過熱(rè)是水循環破壞(huài)和管内結垢造成(chéng)，而火(huǒ)焰(yàn)偏斜(xié)或燃燒區煙溫(wēn)過高則使水冷(lěng)壁高(gāo)溫腐蝕。
    （4）除(chú)塵器故障(zhàng)。主要原因有煙氣流(liú)速太快，灰粒(lì)的(de)粒度較大，含塵(chén)濃度大(dà)，排煙溫(wēn)度低(dī)于露點溫度等。
    診斷(duàn)方法(fǎ)
    在鍋爐故(gù)障診斷中，物理(lǐ)診斷(duàn)方法(fǎ)有(yǒu)：紅(hóng)外測(cè)溫技術，具體應用(yòng)範圍(wéi)有(yǒu)鍋爐(lú)火焰和燃燒狀态進(jìn)行(háng)辨(biàn)别與(yǔ)控制、熱(rè)力(lì)設備(bèi)疲勞(láo)損傷(shāng)、熱力(lì)設(shè)備熱機械學(xué)特征規(guī)律(lǜ)、熱力(lì)系統漏(lòu)熱(rè)及保(bǎo)溫進行(háng)診斷與(yǔ)評價、鍋(guō)爐熱污(wū)染控(kòng)制等；超聲(shēng)波診斷方法，它可用(yòng)來監視爐(lú)膛上部(bù)區域的煙氣溫度，決定(dìng)何時(shí)進行(háng)吹灰(huī)操作(zuò)，保持鍋爐(lú)良好(hǎo)的(de)運(yùn)行性能，監(jiān)視爐膛各(gè)個燃燒器(qì)區域(yù)附(fù)近煙氣溫度(dù)，有助于識别和清除燃燒器故(gù)障導緻(zhì)的燃燒工況(kuàng)異常，同時(shí)可(kě)對污染(rǎn)物生(shēng)成有重要影響(xiǎng)的溫度的(de)優化控制，實(shí)現(xiàn)清潔(jié)燃燒(shāo)；無損傷檢測技術是指對(duì)材料、部(bù)件進行(háng)的非(fēi)破壞(huài)檢測(cè)，以期發(fā)現表面和内(nèi)部缺陷的(de)一(yī)項(xiàng)技(jì)術(shù)。數學(xué)診斷(duàn)方(fāng)法(fǎ)有故障樹(shù)診斷(duàn)法、模(mó)糊診斷方(fāng)法等。在診斷系統方(fāng)面，主要有(yǒu)清華(huá)大學研(yán)究開發的大(dà)型電站鍋(guō)爐遠程監測與故障診斷系統，華中科技(jì)大學(xué)研究(jiū)開發的(de)循(xún)環流(liú)化床鍋爐(lú)在線監測與狀(zhuàng)态診斷專家系(xì)統等。
    2、汽輪(lún)機組(zǔ)的主要(yào)故障及(jí)診斷(duàn)方法(fǎ)
    汽輪機的(de)主要故障(zhàng)
    （1）不平(píng)衡。主要是(shì)由于轉子存在(zài)加工誤(wù)差和永久彎曲、葉片脫落、聯軸(zhóu)器漂偏(piān)、接長軸(zhóu)制(zhì)造不良、受熱(rè)不均勻(yún)或材質(zhì)缺陷而引起的熱撓曲(qǔ)等造成(chéng)的(de)。
    （2）不對(duì)中。主(zhǔ)要(yào)原因是(shì)滑銷(xiāo)系統卡澀(sè)，汽缸溫差超(chāo)限，機組升速(sù)太快，真空下降過大(dà)，基礎(chǔ)不均(jun1)勻下沉等(děng)，使機組膨(péng)脹不暢(chàng)和(hé)軸承(chéng)座膨脹不均勻(yún)，以及聯軸(zhóu)器偏(piān)心等。
    （3）轉子碰摩(mó)。主(zhǔ)要原(yuán)因(yīn)有汽(qì)封間(jiān)隙(xì)設計和(hé)調整不當，汽缸膨脹(zhàng)不(bú)暢(chàng)，汽缸(gāng)熱變(biàn)形過(guò)大，機(jī)組(zǔ)振動過大和(hé)軸向(xiàng)位移增大等。
    （4）葉片脫落。主(zhǔ)要是由于設計的強(qiáng)度不足，蒸汽參數波(bō)動較(jiào)大，機組在電網(wǎng)周波變化較大和低(dī)負荷下長(zhǎng)期運(yùn)行，以(yǐ)及機(jī)組在小于額定(dìng)轉速以下(xià)某轉(zhuǎn)速停(tíng)留時(shí)間過(guò)長等。
    （5）蒸(zhēng)汽激振(zhèn)。主要原因是由(yóu)于(yú)高中壓轉子(zǐ)臨界轉速較(jiào)低(dī)，并且高中(zhōng)壓轉(zhuǎn)子熱态下撓度(dù)變化(huà)較大(dà)，軸承(chéng)标(biāo)高變(biàn)化較大(dà)，接長軸(zhóu)的加工(gōng)和安裝質量不良，聯軸器中心(xīn)徑向或軸向誤差(chà)太大，軸系平(píng)衡和對中狀态惡化(huà)等，使(shǐ)高中(zhōng)壓轉(zhuǎn)子(zǐ)失穩。
    發電機的主要故(gù)障
    （1）油膜振蕩。主(zhǔ)要是因(yīn)為(wéi)發電機轉子一階臨界轉速過(guò)低，并(bìng)且三(sān)軸楔瓦穩(wěn)定性差，在(zài)載荷(hé)減輕時(shí)，其失穩轉速過低(dī)。
    （2）定子(zǐ)線圈絕緣故障。主要是由于磨(mó)損、老化、污染及(jí)腐蝕等原因使絕緣失效，造成(chéng)局部放      （3）電和溫(wēn)度升高，以及由(yóu)于綁紮不緊、冷卻水洩漏、疲勞(láo)磨損等(děng)原(yuán)因使絕緣層損壞，造(zào)成線棒位移和(hé)匝(zā)間(jiān)短路。
    （4）定子(zǐ)線圈過熱(rè)。主(zhǔ)要(yào)是由于(yú)制造或(huò)安裝過(guò)程中某(mǒu)些缺(quē)陷使匝間(jiān)短(duǎn)路，造成局部(bù)過熱(rè)。
轉子繞組(zǔ)故障。包括(kuò)接地、匝間短(duǎn)路和斷(duàn)線故障。接地和(hé)匝間短路障礙(ài)主要是由于絕緣降低和損壞(huài)引起的(de)，接頭開焊和(hé)熱變形會(huì)引(yǐn)起斷線(xiàn)。
    （5）冷卻(què)水系統故障(zhàng)。主(zhǔ)要是由于(yú)冷卻(què)水洩(xiè)漏、管(guǎn)道異(yì)物堵塞(sāi)、誤動作(zuò)等使(shǐ)冷卻水流(liú)量降低(dī)和中斷(duàn)，以及由(yóu)于材料(liào)和安(ān)裝(zhuāng)缺(quē)陷引起定(dìng)子漏水。
    診(zhěn)斷方(fāng)法
    在汽輪機組故障(zhàng)診斷(duàn)中，振動(dòng)法是應用普遍也比較(jiào)成熟的(de)一種方法(fǎ)。應用熱(rè)力學(xué)分析診(zhěn)斷汽輪(lún)機組(zǔ)性(xìng)能(néng)故障(zhàng)也是一(yī)個重要(yào)手段，另外還有(yǒu)油液分(fèn)析(xī)、聲發(fā)射法、無損檢測(cè)技術等(děng)。聲發射法主要(yào)用(yòng)于動(dòng)靜碰(pèng)磨故(gù)障檢測、洩(xiè)漏檢測等(děng)。日立(lì)公司(sī)在350mw汽(qì)輪機高中壓轉(zhuǎn)子上設置試片(piàn)，在兩(liǎng)端軸承的(de)軸(zhóu)瓦處(chù)進(jìn)行聲發射(shè)和記錄，診(zhěn)斷轉子(zǐ)的(de)碰磨。在汽輪機組壽(shòu)命診(zhěn)斷中(zhōng)，無損檢測(cè)技術應用(yòng)相當重(zhòng)要(yào)，目前(qián)用到(dào)的非破壞(huài)性評價法(fǎ)主要包括(kuò)硬度(dù)測定(dìng)法、電氣(qì)抵(dǐ)抗法(fǎ)、超聲波(bō)法、組織(zhī)對比法、結晶粒變形(xíng)法、顯微鏡(jìng)觀察測定法和x射線分析法等(děng)。
    現今國内(nèi)外已(yǐ)經研制(zhì)開(kāi)發出了幾十種用于汽輪(lún)機組的故障診斷系統。國(guó)外主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)美(měi)國radial公司開發(fā)的汽(qì)輪發電機組振動診(zhěn)斷(duàn)用專家(jiā)系(xì)統，西屋公司(sī)的汽輪發電機(jī)組故(gù)障診斷系(xì)統，bendy公司的旋轉(zhuǎn)機械故障(zhàng)診斷(duàn)系統(tǒng)。國内主要(yào)有上海大學研制的熱(rè)力(lì)參數監測和(hé)故障診(zhěn)斷系統tpd，該系統(tǒng)可以提高汽輪(lún)機組的運行可(kě)靠性(xìng)，同時(shí)能夠優化(huà)運行方案、提高運(yùn)行效率(lǜ)、延長(zhǎng)運行(háng)壽命(mìng)。由清(qīng)華(huá)大學(xué)、華(huá)中理(lǐ)工大(dà)學、哈爾濱工業大學(xué)、哈爾濱電工儀表所(suǒ)等院所聯(lián)合研制200mm、300mw汽輪發電機組工況監(jiān)測與(yǔ)故(gù)障(zhàng)診斷(duàn)專家系統，可全(quán)面監(jiān)測診(zhěn)斷機(jī)械振動故障、氣(qì)隙振動(dòng)故(gù)障、熱(rè)因素引起(qǐ)的故(gù)障、機電耦(ǒu)合軸(zhóu)系(xì)扭振(zhèn)故障以(yǐ)及調節(jiē)控制系(xì)統故障。
    3.變壓器(qì)的主要故(gù)障及診斷方法
    主要(yào)故(gù)障
    （1）線(xiàn)圈匝間(jiān)短路。主要原(yuán)因(yīn)是絕緣老(lǎo)化或(huò)散熱不良(liáng)或長期過(guò)負荷(hé)，由于短路電(diàn)動力損(sǔn)傷匝間(jiān)絕(jué)緣，繞(rào)組的(de)材料(liào)或工(gōng)藝方(fāng)面的(de)缺陷(xiàn)，進水受潮，大氣(qì)或操作過電壓(yā)的襲擊。
    （2）繞(rào)組斷(duàn)線。主要原因有(yǒu)短路(lù)電(diàn)動力使線圈(quān)斷線，焊接(jiē)不良(liáng)，匝間短路(lù)。
    （3）繞組對地擊(jī)穿(chuān)。主要原因(yīn)有主絕緣的(de)老化，絕(jué)緣油受潮，繞組(zǔ)内有雜質(zhì)進入，過電(diàn)壓短(duǎn)路時線圈變形(xíng)損壞(huài)，因冷卻(què)系統故(gù)障、冷(lěng)卻油(yóu)道堵(dǔ)塞、保護失靈從(cóng)而産生整體或(huò)局部(bù)過熱(rè)以緻(zhì)絕緣損壞。
    （4）繞組(zǔ)相間(jiān)短(duǎn)路。主要(yào)原因與對地擊(jī)穿相(xiàng)似，也可能(néng)是引線間(jiān)或套管間短路，油面過低。
    （5）鐵芯片局部短路或局部(bù)融毀。主要(yào)原因(yīn)是鐵芯(xīn)或(huò)扼鐵(tiě)的螺杆(gǎn)絕緣損壞，故(gù)障處有金屬片使(shǐ)鐵(tiě)芯片(piàn)短路，片間絕緣損壞嚴重(zhòng)，接地方法(fǎ)不正(zhèng)确構(gòu)成電流(liú)環路。
    （6）分接開關接觸不(bú)良，觸頭表面熔(róng)化。主(zhǔ)要原因是(shì)結構裝配(pèi)上存(cún)在缺陷，切換分(fèn)接頭後，接觸不(bú)可靠(kào)，動觸頭彈(dàn)簧壓力不夠，有載調(diào)壓(yā)裝置安(ān)裝調(diào)整不(bú)當。
    （7）套(tào)管對(duì)地閃絡或(huò)爆炸。主要原因是表(biǎo)面積(jī)灰，髒(zāng)污，裂紋，密封不(bú)嚴，呼(hū)吸器配置(zhì)不當。
    （8）負荷正常(cháng)油溫(wēn)升(shēng)高。主要(yào)原因是繞(rào)組匝(zā)間短(duǎn)路，損耗增(zēng)加，大(dà)電(diàn)流連接處接(jiē)觸不良，油(yóu)位過低，冷卻效(xiào)果差(chà)。
    診(zhěn)斷(duàn)方法(fǎ)
    在變壓(yā)器故障(zhàng)診斷中，常用的(de)方法有振動分(fèn)析法(fǎ)、油中氣體分析法、局(jú)部放(fàng)電法(fǎ)、恢複(fú)電壓(yā)法、頻(pín)率(lǜ)響應分(fèn)析(xī)法(fǎ)以及紅外(wài)診斷技(jì)術(shù)等。目(mù)前應(yīng)用較多的(de)主要是(shì)紅外診(zhěn)斷技(jì)術。在診斷(duàn)系(xì)統方面(miàn)，國内(nèi)外學(xué)者(zhě)和(hé)研究(jiū)單位在這(zhè)方面進行(háng)了大(dà)量的(de)工作(zuò)，已經(jīng)研制(zhì)出了(le)具有(yǒu)故障(zhàng)檢測和初步診斷功能(néng)的(de)專家(jiā)系統，如河南電(diàn)力試驗研(yán)究所(suǒ)開發研(yán)究的電(diàn)力變(biàn)壓器故障(zhàng)診斷微機專家系統(tǒng)。此外，國内(nèi)有許多(duō)著名高(gāo)校正在從事這(zhè)方面的(de)研究，取得了(le)巨大的理(lǐ)論成果(guǒ)。
    二、目前火電廠設備故障(zhàng)診斷存(cún)在的(de)問題(tí)
    目前(qián)雖然(rán)有許多診斷方法和(hé)診(zhěn)斷(duàn)系統應用于火電廠(chǎng)設備(bèi)的故(gù)障診(zhěn)斷，并取得了很(hěn)好的應用效果(guǒ)，但在實際應用(yòng)時也存在着不(bú)少的問題，主要(yào)表現在以下幾個方面。
    1、檢測手(shǒu)段
    故障診斷的(de)推理機制已經(jīng)達到(dào)很(hěn)高的水(shuǐ)平，但(dàn)征兆(zhào)的獲(huò)取成為了一個(gè)瓶頸，即(jí)大(dà)的問(wèn)題是(shì)檢測手段(duàn)不能滿(mǎn)足診斷(duàn)的需要(yào)，不能真(zhēn)實地反應(yīng)故障的特征。
    2、複雜的(de)故障機理(lǐ)
    對故(gù)障機理的了解(jiě)是準确診斷故(gù)障的前提(tí)。目前，對電廠某(mǒu)些設備的(de)複雜(zá)故障，很難從理論上(shàng)給出(chū)解釋，對其機理的了解并(bìng)不深(shēn)刻。
    3、人工智(zhì)能應(yīng)用
    專(zhuān)家系統作為人工智(zhì)能在電(diàn)廠主要(yào)設備故障診斷(duàn)中的(de)應(yīng)用已獲(huò)得成功，但仍有(yǒu)一(yī)些關鍵的人(rén)工智能(néng)應用問(wèn)題需要解決，主要有知(zhī)識的表(biǎo)達與(yǔ)獲(huò)取(qǔ)、自學(xué)習(xí)、智能辨識、信(xìn)息融合等。
    4、診(zhěn)斷方法的單一性(xìng)
    當前火(huǒ)電廠設(shè)備的故障診斷(duàn)系統所用的診斷方法(fǎ)有模糊(hú)邏輯(jí)法(fǎ)、故(gù)障樹分析(xī)法(fǎ)、專(zhuān)家系(xì)統、人(rén)工神(shén)經網絡等(děng)。但是單一(yī)的診斷方法往(wǎng)往難以(yǐ)達到期(qī)望的診(zhěn)斷效果。
    5、故障定位(wèi)
    目前(qián)的故障診(zhěn)斷系(xì)統常常(cháng)隻是進(jìn)行到(dào)故障類型識别這(zhè)一(yī)部分(fèn)，不能(néng)确定(dìng)故障的具體(tǐ)位置，且(qiě)對設備的(de)狀态(tài)進行(háng)預測(cè)的功(gōng)能研(yán)究不(bú)夠。
    三(sān)、火電(diàn)廠設備故障診斷(duàn)的(de)發展(zhǎn)
    1、故障(zhàng)診斷系統(tǒng)的發展(zhǎn)趨勢
    （1）分層分(fèn)布式結構(gòu)的故障(zhàng)診(zhěn)斷系統(tǒng)
    火電機組的(de)各子系統的結(jié)構和(hé)功能是分(fèn)布式和多(duō)層次(cì)的，這(zhè)種結構上(shàng)的層次關系，要(yào)求其(qí)診斷(duàn)系(xì)統(tǒng)是分布式(shì)和多(duō)層次(cì)的，由全局(jú)診斷系統和子(zǐ)診(zhěn)斷(duàn)系統組成(chéng)。全局診(zhěn)斷(duàn)系(xì)統(tǒng)負責(zé)診斷(duàn)任務(wù)的管(guǎn)理(lǐ)，包括将(jiāng)總體(tǐ)任務分解(jiě)成子(zǐ)任務和向各子(zǐ)診斷系統分配任務(wù)，這些任務往往是相(xiàng)互耦(ǒu)合的(de)。診斷子系(xì)統完(wán)成以(yǐ)後，通過對各(gè)子(zǐ)診斷系統結論(lùn)的綜合，給出終結論(lùn)。分(fèn)布式故障診(zhěn)斷專家系(xì)統具有推理效(xiào)率高(gāo)，診(zhěn)斷(duàn)速度(dù)快，系統可靠，适時性好(hǎo)的特點(diǎn)。
    （2）集成(chéng)式(shì)故障診(zhěn)斷系統(tǒng)
    由(yóu)于當前的(de)診斷(duàn)系統(tǒng)在推理方法上(shàng)的單一性，在求(qiú)解複(fú)雜系統的(de)診斷問題時受(shòu)到很大的(de)限制。未來的(de)火(huǒ)電機(jī)組故障(zhàng)診斷系統，将根據不同(tóng)子系統的(de)特點(diǎn)采用(yòng)不同的推(tuī)理模(mó)型(xíng)，甚至采用幾(jǐ)種不同推(tuī)理模型進行混(hùn)合推(tuī)理，各種(zhǒng)推(tuī)進模型的優勢(shì)将得到充分發(fā)揮，從而提(tí)高推(tuī)理速度和(hé)準确(què)性。
    （3）構造大型監(jiān)測診斷中(zhōng)心
    在(zài)同一電(diàn)網中，有許多同類型的(de)火電機組在同(tóng)時運(yùn)行。構(gòu)造(zào)大型監測診(zhěn)斷中心所(suǒ)帶來的好(hǎo)處是非常明顯(xiǎn)的：便于集(jí)中保(bǎo)存機(jī)組(zǔ)的運行(háng)數據(jù)和機組健(jiàn)康狀(zhuàng)況的資料(liào)；便于多台機組(zǔ)之間、多個電廠(chǎng)之間共享已有的知識，便于知(zhī)識庫(kù)的(de)完善化(huà)；有利(lì)于機(jī)組的(de)負荷調度。
    （4）自主(zhǔ)閉環診斷(duàn)系(xì)統
    全自(zì)主、閉環故障診斷系(xì)統能(néng)夠在人員不參(cān)與(yǔ)的情況下完(wán)成持(chí)續的故障(zhàng)診斷，形(xíng)成(chéng)決策(cè)，再由診斷系統(tǒng)發出相應的控(kòng)制命令，對(duì)機組(zǔ)施加适當(dāng)的控(kòng)制。要(yào)實(shí)現(xiàn)自主(zhǔ)閉環診斷，必須(xū)要有(yǒu)成熟和先(xiān)進的診(zhěn)斷(duàn)技術。診斷系統的知(zhī)識庫必須完備，診斷(duàn)系(xì)統應有(yǒu)學習(xí)機制，能診(zhěn)斷不可預知的(de)故障。
基于(yú)internet的遠(yuǎn)程故障診斷系(xì)統
    随着(zhe)計算機(jī)網絡(luò)技術的發(fā)展，使得基(jī)于internet的(de)遠程(chéng)應用(yòng)系統成為可(kě)能。将故(gù)障診斷系統與internet相結(jié)合不但能(néng)夠(gòu)獲(huò)取大量的(de)故障案例(lì)與診斷經(jīng)驗(yàn)，同(tóng)時能(néng)夠共享診(zhěn)斷資源，實現專家異地(dì)會診(zhěn)，提高故(gù)障診(zhěn)斷水平(píng)。