（華電國(guó)際十里泉發(fā)電廠，山東 棗莊 277103）

0 引言

電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系著電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)以人工為主的設(shè)備維修和管理方式，往往是在設(shè)備出現(xiàn)故障之后進(jìn)行被動(dòng)的維修，造成的損失難以估量，維修過(guò)程中的針對(duì)性和經(jīng)濟(jì)性較低，不僅維修工藝落后，設(shè)備使用壽命得不到有效提升，而且維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用較大。在現(xiàn)代技術(shù)的推動(dòng)下，故障智能預(yù)警系統(tǒng)無(wú)疑是電廠設(shè)備狀態(tài)檢修發(fā)展的主要方向，以預(yù)防為主，重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的異常狀態(tài)故障診斷進(jìn)行有效預(yù)警，并與工作人員采取針對(duì)性的防治措施，最大限度的降低設(shè)備故障所造成的經(jīng)濟(jì)損失[1]。

1 磨煤機(jī)工作原理和常見(jiàn)故障分析

磨煤機(jī)主要是進(jìn)行碾壓、粉碎作用，為鍋爐提供符合燃燒技術(shù)要求的煤粉，是火力發(fā)電中的核心設(shè)備。根據(jù)磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速不同可以分為低速磨煤機(jī)、中速磨煤機(jī)和高速磨煤機(jī)三種類(lèi)型。其中低速磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速為18～25r/min，該磨煤機(jī)對(duì)原料的要求不高，適用性廣，維修保養(yǎng)方便，但是耗電量較高，內(nèi)部金屬球磨損量較大，常見(jiàn)的低速磨煤機(jī)包括單進(jìn)單出鋼球筒式磨煤機(jī)、雙進(jìn)雙出筒式磨煤機(jī)。中速磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速通常為60～300r/min，具有煤粉細(xì)度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，安全性高，噪聲小，耗電低，占地面積小等優(yōu)勢(shì)，但是中速磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，原料中的雜質(zhì)對(duì)其影響較大，易引發(fā)部件損壞，并且維修成本較高，常見(jiàn)的中速磨煤機(jī)為碗式磨煤機(jī)；高速磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速為500～1500r/min，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小、金屬損耗量小等優(yōu)勢(shì)，但是葉輪和葉片的磨損較快，維修保養(yǎng)周期短、成本高，常見(jiàn)的高速磨煤機(jī)為風(fēng)扇式磨煤機(jī)。中速磨煤機(jī)在火力發(fā)電過(guò)程中使用較為廣泛，本文以碗式中速磨煤機(jī)為例，分析其主要工作原理和常見(jiàn)故障類(lèi)型：

1.1 工作原理

碗式中速磨煤機(jī)主要由分離裝置、碾磨機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置和潤(rùn)滑系統(tǒng)組成。驅(qū)動(dòng)裝置為整個(gè)碾磨系統(tǒng)提供動(dòng)力，碾磨機(jī)構(gòu)由磨輥和磨盤(pán)組成，原煤在磨輥與磨盤(pán)之間相互作用下擠壓和研磨，然后移動(dòng)至分離區(qū)域，通過(guò)帶有一定溫度的熱風(fēng)將碾磨好的煤粉帶入鍋爐中，而較大塊狀的煤料則受重力影響落入碾磨區(qū)域內(nèi)，再次進(jìn)行碾磨。原煤中的石子、木棍、金屬等雜物從磨碗邊緣溢出，被刮板清除至磨煤機(jī)外。碗式中速磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

1.2 常見(jiàn)故障分析

磨煤機(jī)內(nèi)部著火故障的產(chǎn)生，是由于設(shè)備內(nèi)部煤粉以及大量易燃物的堆積，當(dāng)溫度達(dá)到一定值后，遇明火會(huì)快速燃燒。發(fā)生該故障時(shí)，磨煤機(jī)出料口溫度急劇升高，磨煤機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)損壞。磨煤機(jī)著火時(shí)，需要立即切斷磨煤機(jī)電路，停止磨煤機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)關(guān)閉熱風(fēng)機(jī)，手動(dòng)控制給煤量。如果磨煤機(jī)內(nèi)部溫度仍然持續(xù)上升，需要進(jìn)行冷水降溫，確保磨煤機(jī)內(nèi)部火災(zāi)征兆消失，出口溫度下降，待設(shè)備完全冷卻后，打開(kāi)檢修窗進(jìn)行清理[2]。

磨煤機(jī)振動(dòng)異常是常見(jiàn)的故障之一，磨煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程中常伴有較大振動(dòng)或者金屬撞擊聲。產(chǎn)生原因包括：原煤中含有較大的石塊與磨輥發(fā)生碰撞，導(dǎo)致磨輥受力不均勻，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生異常振動(dòng)和異響。另外，由于氣封損壞，導(dǎo)致軸承工作溫度生高，潤(rùn)滑油出現(xiàn)泄漏或者污染，潤(rùn)滑效果不佳也會(huì)造成異常振動(dòng)。出現(xiàn)該故障時(shí)，需要減少給煤量，檢查并及時(shí)清理異物，加強(qiáng)煤炭異物分揀工作，確保磨煤機(jī)磨盤(pán)上有一定的煤層厚度。

碾磨機(jī)構(gòu)是磨煤機(jī)核心部分，也是故障發(fā)生率較高的區(qū)域，長(zhǎng)期在惡劣工況下運(yùn)行，容易出現(xiàn)各種磨損，其中刮板斷裂是也是常見(jiàn)故障。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)刮板斷裂會(huì)導(dǎo)致原煤中的雜物清理不及時(shí)，雜物大量堆積會(huì)影響煤質(zhì)，同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步加速設(shè)備磨損程度并且會(huì)引起更為嚴(yán)重的安全隱患。出現(xiàn)刮板斷裂時(shí)，需要立即停止設(shè)備運(yùn)行，待設(shè)備冷卻后及時(shí)進(jìn)行更換[3]。

煤粉過(guò)細(xì)會(huì)導(dǎo)致大量煤粉堆積在設(shè)備內(nèi)造成磨煤機(jī)卡塞，出粉過(guò)粗則會(huì)導(dǎo)致給煤量減少，造成磨輥與磨盤(pán)之間的煤層厚度不均勻。給煤量異常故障主要原因是出料口堵塞或者磨煤機(jī)壓差增加。當(dāng)磨煤機(jī)出現(xiàn)堵煤故障時(shí)，磨煤機(jī)出料口風(fēng)壓、風(fēng)量、磨煤機(jī)給煤量、磨出口溫度、磨煤機(jī)電流、加載電壓等參數(shù)均有較大幅度的下降。磨煤機(jī)堵煤會(huì)造成煤粉爐燃燒不穩(wěn)定，缺料和少料情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)熄火保護(hù)，導(dǎo)致磨煤機(jī)跳閘；落煤管以及給煤機(jī)出口堵塞，會(huì)造成少煤或斷煤故障。當(dāng)發(fā)生該故障時(shí)，給煤量嚴(yán)重不足，磨輥和磨盤(pán)之間由于缺少研磨料，發(fā)生金屬研磨的聲音并伴有異常的機(jī)械振動(dòng)。

2 磨煤機(jī)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

磨煤機(jī)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，通過(guò)對(duì)磨煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，采集狀態(tài)參數(shù)信息，分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否存在異常并進(jìn)行有效預(yù)警，幫助工作人員主動(dòng)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)工作。下面就對(duì)磨煤機(jī)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析：

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)

電廠磨煤機(jī)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)離線和在線監(jiān)測(cè)兩種方式對(duì)磨煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史信息進(jìn)行綜合評(píng)估，得出故障診斷的結(jié)論。電廠磨煤機(jī)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)以及故障診斷模塊組成。狀態(tài)檢測(cè)模塊是通過(guò)設(shè)備傳感器對(duì)磨煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，進(jìn)行可靠性分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的安全隱患[4]。故障診斷模塊主要工作內(nèi)容包括故障監(jiān)測(cè)、故障識(shí)別、故障分析以及故障預(yù)警。該模塊從狀態(tài)檢測(cè)模塊中獲取設(shè)備故障的參數(shù)信息，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行推理并得出診斷結(jié)果，通過(guò)人機(jī)交互界面反饋給設(shè)備管理人員，便于采取有效的維護(hù)措施。

2.2 故障預(yù)警設(shè)計(jì)

電廠磨煤機(jī)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有高效的故障分析和判斷能力。采集磨煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)信息并且參考?xì)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否存在異常，得出科學(xué)合理的維修方案。故障分析模塊可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)信息得出磨煤機(jī)各種故障模式、征兆、原因以及故障造成的影響，根據(jù)不同的故障類(lèi)型選擇針對(duì)性的處理和預(yù)防措施。電廠磨煤機(jī)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程如下圖2所示。

3 磨煤機(jī)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

電廠磨煤機(jī)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)診斷和分析輸出結(jié)果。通過(guò)人機(jī)交互界面，提供方便快捷的輸入方式，用戶(hù)只需要根據(jù)屏幕顯示的狀態(tài)信息進(jìn)行選擇。故障診斷界面會(huì)顯示診斷和清除按鈕，診斷按鈕可以根據(jù)輸入的信息進(jìn)行故障診斷，經(jīng)過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析輸出故障類(lèi)型，得出故障發(fā)生的原因，然后進(jìn)一步點(diǎn)擊相應(yīng)的故障按鈕就可以獲得故障維護(hù)的措施。例如出現(xiàn)磨煤機(jī)入口溫度高故障時(shí)，可以點(diǎn)擊診斷，顯示磨自燃并且顯示磨煤機(jī)磨出口溫度存在異常，并根據(jù)分析結(jié)果判斷為入料口冷熱風(fēng)配比不當(dāng)，研磨后沒(méi)有及時(shí)清理殘?jiān)?，?dǎo)致積粉自燃。清除按鈕主要是恢復(fù)界面的初始狀態(tài)。磨煤機(jī)故障診斷系統(tǒng)是對(duì)設(shè)備異常工況進(jìn)行分析，有效排查故障并進(jìn)行定位[5]。現(xiàn)階段，磨煤機(jī)故障診斷系統(tǒng)的功能日趨完善，但是仍處于開(kāi)發(fā)階段，還有許多問(wèn)題需要通過(guò)深入研究得到改善，提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的更新速度，完善和擴(kuò)充故障診斷策略和知識(shí)規(guī)則，改進(jìn)故障診斷和定位方式，實(shí)現(xiàn)故障診斷自動(dòng)學(xué)習(xí)功能。

4 結(jié)論

綜上所述，磨煤機(jī)在火力發(fā)電中有著非常重要的作用，作為粉煤爐輔助設(shè)備，為鍋爐提供滿(mǎn)足燃燒條件的煤粉。磨煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著直接影響。因此，對(duì)于磨煤機(jī)的故障診斷和維護(hù)就顯得至關(guān)重要。本文詳細(xì)介紹了電廠磨煤機(jī)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)磨煤機(jī)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，建立故障分析診斷模型，然后通過(guò)故障智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)磨煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史信息對(duì)磨煤機(jī)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，設(shè)定故障參數(shù)信息，制定磨煤機(jī)故障診斷策略和規(guī)則，實(shí)現(xiàn)電廠磨煤機(jī)故障的快速診斷和準(zhǔn)確定位。