发电过程中热能动力设备的故障诊断与维护策略

摘要：发电时热能动力设备能否平稳运行，对于电力生产具有非常重要的意义。对热能动力设备故障诊断重要性和常见故障类型进行论述，然后对传统和现代故障诊断方法进行分析，主要有基于物理模型、数据驱动以及人工智能技术应用等方法。在维护策略上，本文对定期检修和维护，状态检修和应急处理措施进行了详细的说明。将上述诊断和维护策略结合起来，可有效地提高设备的可靠性、缩短非计划停运时间、确保电力生产连续性和安全性。

关键词：热能动力设备；故障诊断；维护策略

引言

以热能动力设备为核心组件的现代电力工业发电过程中，热能动力设备的运行状况对电力生产稳定性与效率有着直接的影响。在电力需求越来越大、设备复杂性越来越高的情况下，设备故障所造成的危险与损失与日俱增。所以故障诊断与维护策略研究与应用具有重要意义。传统故障诊断方法主要依靠经验与定期检查，现代技术将数据分析与人工智能引入其中，大大提升诊断准确性与及时性。

一、发电过程中热能动力设备故障诊断的理论基础

（一）热能动力设备故障诊断的重要性

热能动力设备运行是否平稳直接影响着发电效率以及电力系统是否安全，所以对其进行故障诊断具有重要意义。故障诊断既是保证设备正常工作所必需的，又是防止事故，缩短停机时间和延长设备寿命所必需的。特别是大型发电厂，热能动力设备出现故障常常导致生产中断而造成重大经济损失与隐患。另外，在发电设备向着高效、环保发展的过程中，它的技术含量越来越高，运行压力越来越大，这就需要在设备故障诊断上有一个很高的标准。通过对故障进行及时、有效地诊断，可以迅速识别出问题并排除故障源，保证发电过程持续、安全进行。尤其对于复杂发电系统，设备故障通常隐蔽性较强，对其进行早期诊断与处理能有效地避免重大事故发生并提高其运行可靠性。

（二）热能动力设备常见故障类型

热能动力设备发电时常见故障种类比较复杂，涵盖锅炉、汽轮机、发电机及辅助系统。一是锅炉作为热能动力设备的核心，常见的故障主要有锅炉管道漏油、炉膛火焰不稳和燃烧器故障以及煤粉供给系统失灵。这些问题不但会影响锅炉热效率，而且会造成设备损坏甚至爆炸事故。其次汽轮机故障又是设备中经常遇到的问题，经常遇到汽轮机叶片破损、轴承温度过高、振动不正常等这类故障常造成系统停机，维修起来比较困难。发电机的故障一般表现在电压不稳定、电流波动和绕组短路，这些故障可能直接影响到电力的输出甚至导致发电机的烧损。另外，冷却系统、循环水泵及其他辅助设备出现故障还会对发电全过程产生影响。冷却系统故障的常见形式是冷却水泵故障和热交换器卡死，这两种故障均可使设备温度过高，从而影响热能的转换效率。从整体上看，热能动力设备故障种类较多，也比较复杂，每一种故障均有具体的成因及表现形式，对不同故障采取适当的诊断方法就显得非常重要。

二、发电过程中热能动力设备故障诊断方法

（一）传统故障诊断方法

传统热能动力设备故障诊断方法多依靠人工经验及常规检测手段进行诊断，例如对设备的运行状态进行监测、定期巡视、油样分析及振动分析。这些方法一般都是由操作人员进行日常巡检和检查，以检测设备是否存在异常。如操作人员从听音，观察仪表和感受温度变化来判断该装置有无故障；振动分析的目的是通过观察设备的振动属性来评估机械部件的工作状况。油样分析则主要是对设备润滑油状况进行监控，并根据油品污染程度、含水量和金属磨屑情况对设备磨损情况进行评判。这些传统的诊断方法尽管比较简单，费用低廉，但是它们的不足也是显而易见的。一是人工巡检靠操作人员经验易漏检、误诊；二是传统方法很难实现对设备的综合实时监测，针对某些隐性故障及潜在问题很难及时发现。

（二）现代故障诊断技术

随着科学技术的发展，现代故障诊断技术已逐步被应用于热能动力设备故障诊断之中。现代诊断技术在很大程度上依靠传感器、数据采集系统、计算机分析技术及人工智能，以实时监测，数据分析及预测模型为工具，实现了对设备工作情况的综合监测与诊断。其一，通过设置温度、压力、流量、振动和噪声等多种传感器来对设备工作过程中各种关键数据进行实时获取。其二，数据采集系统汇总后传送至中央控制系统或者云平台上，通过数据分析与机器学习算法相结合的方式全面评价设备的状态。其三，建立在大数据基础上的预测性维护技术能够通过分析设备历史运行数据来预测出可能存在的故障风险并提前采取应对措施以防患于未然。现代诊断技术比传统方法更具实时性，准确性及全面性，可有效地提高故障诊断效率及准确性，缩短设备停机时间及降低维护成本并延长使用寿命。

三、发电过程中热能动力设备维护策略

（一）定期维护与保养

在热能动力设备检修过程中，定期维护保养是一种常用的策略，主要是为了通过定期的检查维修来保证设备平稳运行，避免出现突发性故障。定期维护通常包括日常检查、月度检查、季度检查和年度检查等不同级别的工作内容。日常巡检主要是监测设备运行状态，例如查看仪表指示正常与否，有无异常噪音和振动；每月检查又包括设备润滑油、冷却水和其他运行介质检查，可以及时替换老化零件；季度检查和年度检查就更彻底了，一般都要停炉做细致检查，比如检查锅炉管道有无腐蚀，汽轮机叶片有无磨损。定期维护工作可以及时检测出设备中可能出现的问题并采取相应的维修或者更换措施，以避免出现故障，保证发电设备高效平稳地运行。定期检修的优点是能显著地提高装置的可靠性及使用寿命，缩短由于突发故障而停机的时间。

（二）状态检修

状态检修就是根据设备的实际运行状况而制定的维修策略，它区别于定期维护，强调当设备有明显故障迹象时方能实施。该方法依靠对设备运行状态进行实时监控，通过对设备温度、压力、振动和流量进行在线监测，并结合故障诊断技术对设备健康状况进行评价。设备运行状态发生异常后，应立即修复或者更换有关零部件。状态检修能够在设备将要出现故障前介入，避免因设备故障而给生产带来的严重后果。状态检修相对于定期维护而言，可以减少无谓的停机及检修工作、降低检修成本、提高效率。状态检修在高负荷运行设备中显得格外重要，由于这类设备较易出现突发性故障，对其进行及时的监测与检修可避免意外的出现。

结束语

总之，发电时热能动力设备故障诊断及维护策略，是确保电力生产平稳进行的关键环节。将传统及现代诊断方法相结合使故障检测更准确、更有效。定期维护和保养，状态检修及应急处理措施等措施的充分实施可以有效地延长设备的寿命，缩短非计划停运时间，促进整体生产效率的提高。伴随着技术的进步，今后在故障诊断与维修方面，人工智能与大数据技术必将扮演更重要角色。通过对诊断及维护策略的不断优化创新，可以更好地迎接设备运行过程中所面临的种种挑战，保障电力生产持续、稳定、安全运行。

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