袁建輝

(山西漳電大唐塔山發(fā)電有限公司，大同 037000)

0 引 言

社會生產(chǎn)生活離不開電力資源的支持，為確保供電穩(wěn)定，發(fā)電廠必須始終保持高質(zhì)量的生產(chǎn)運(yùn)營狀態(tài)，持續(xù)輸出電能。受諸多因素的影響，電廠熱工自動化系統(tǒng)運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)一些異常或故障，進(jìn)而給電力生產(chǎn)活動造成不利影響。故障樹分析法可提高熱工自動化系統(tǒng)故障診斷和檢修能力，以確保在最短的時間內(nèi)恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此有必要對故障樹分析法在故障檢修中的應(yīng)用做具體分析。

1 電廠熱工自動化系統(tǒng)

1.1 作用特點(diǎn)

熱工自動化系統(tǒng)在現(xiàn)代電廠中應(yīng)用廣泛，其作用特點(diǎn)有三：

(1)合理運(yùn)用熱工自動化系統(tǒng)可幫助電廠降低人力資源成本，依照實(shí)際生產(chǎn)負(fù)荷，自動調(diào)節(jié)供電量，以在確保供電質(zhì)量的同時，提高電廠生產(chǎn)效率，給電廠帶來最高的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)熱工自動化系統(tǒng)可確保電力生產(chǎn)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化控制，以減少生產(chǎn)過程的能源消耗，同時降低污染物排放，控制電力生產(chǎn)成本。

(3)熱工自動化系統(tǒng)主要用于電廠生產(chǎn)過程的控制，對網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)提出嚴(yán)格要求。隨著有關(guān)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)與熱工自動化系統(tǒng)間的匹配程度進(jìn)一步提高，可滿足復(fù)雜工序的控制需求，提高電廠運(yùn)營效率。

1.2 故障類型

熱工自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量與電廠設(shè)備運(yùn)行安全密切相關(guān)，目前為止被統(tǒng)計的熱工自動化控制系統(tǒng)故障包括火焰檢測裝置、風(fēng)機(jī)振動探頭、壓力開關(guān)、限位開關(guān)、線路故障以及人為操作不當(dāng)引發(fā)的故障等。故障診斷對象主要有四，分別為熱工過程控制對象、傳感器、執(zhí)行器和系統(tǒng)本身出現(xiàn)的故障。

引發(fā)熱工自動化系統(tǒng)故障的原因相對復(fù)雜，如設(shè)備選型不當(dāng)、設(shè)計缺陷、安裝及調(diào)試失誤、后期運(yùn)維管理不到位等均可能導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行異常。結(jié)合以往的熱工自動化系統(tǒng)故障處理經(jīng)驗(yàn)，可將系統(tǒng)故障原因總結(jié)為如下幾點(diǎn)：①測量模型故障；②DAS系統(tǒng)故障；③主控制器異常；④軟件故障；⑤供電系統(tǒng)異常；⑥SOE信號精度不足；⑦接線故障；⑧電纜故障；⑨接地故障；⑩其他故障[1]。

2 故障樹分析法在熱工自動化檢修中的應(yīng)用

2.1 故障樹分析法簡介

電廠熱工自動化系統(tǒng)突發(fā)故障后，首先需要結(jié)合故障現(xiàn)象，準(zhǔn)確判斷故障位置及類型，開展故障診斷活動，然后再依照診斷結(jié)果制定相應(yīng)的維修方案，因此在熱工自動化檢修過程中，故障診斷非常關(guān)鍵。

電廠熱工自動化系統(tǒng)故障診斷常用方法有二，一是以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的診斷方法，如濾波器法、觀測器法等；二是非模型的診斷方法，如本文研究的故障樹法以及專家系統(tǒng)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。故障樹分析法為一種下降式的故障診斷方法，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)到內(nèi)部構(gòu)成再到具體零件，逐層開展故障挖掘、分析工作。故障樹分析法圍繞目標(biāo)事件搭建樹狀分支圖形，可對故障發(fā)生概率做準(zhǔn)確預(yù)估，并找出系統(tǒng)、子系統(tǒng)與零部件間故障發(fā)生的關(guān)聯(lián)關(guān)系。故障樹分析法的優(yōu)勢在于能夠?qū)﹄姀S熱工自動化系統(tǒng)故障同時做定性和定量分析，滿足多個部件所引發(fā)系統(tǒng)故障的分析需求。在使用故障樹分析法進(jìn)行故障診斷時，需依照邏輯門制定相應(yīng)的邏輯圖，然后利用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)計算。

當(dāng)然，故障樹分析法也存在一定不足。故障樹構(gòu)建過程中面對大量多余料，且這部分多余料難以被有效利用，給故障分析帶來不小難度。故障樹構(gòu)建過程涉及到邏輯運(yùn)算，因此對有關(guān)人員的運(yùn)算能力提出較高要求，若相關(guān)人員無法充分掌握故障樹邏輯運(yùn)算方法，也會導(dǎo)致診斷誤差增加的現(xiàn)象。

2.2 故障樹分析法應(yīng)用

2.2.1 操作步驟

基于故障樹分析法的電廠熱工自動化系統(tǒng)故障診斷分四個步驟進(jìn)行。

第1，確定目標(biāo)事件，熱工自動化系統(tǒng)故障診斷目標(biāo)即可能會給系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成影響、不希望其出現(xiàn)的現(xiàn)象，具體類型如前文所述。

第2，目標(biāo)事件分析。對故障現(xiàn)象做逐步分析，以找出故障發(fā)生原因，將故障現(xiàn)象作為輸入值，故障發(fā)生原因?yàn)檩敵鲋?，使用邏輯門找出二者間的邏輯關(guān)系并進(jìn)行合理表示[2]。

第3，中間事件分析。繼續(xù)分析與系統(tǒng)故障現(xiàn)象直接相關(guān)的輸入事件，將輸入事件分解，將作業(yè)作為下一級輸出的具體事件，進(jìn)行頂事件分析。

第4，利用逆向思維分析已知輸出事件，以邏輯關(guān)系確定問題輸入事件，完成故障樹的構(gòu)建。

2.2.2 案例分析

某電廠300 MW熱工自動化系統(tǒng)運(yùn)行過程中突發(fā)真空惡化故障，在現(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，循環(huán)水溫度從原本的6.5 ℃上升至16. 5℃，傳熱端差從原本的8 ℃上升至16 ℃。結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)在額定功率下運(yùn)行時，凝汽器排汽量無異常，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)循環(huán)水水量低于標(biāo)準(zhǔn)量7 000 t/h，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該問題的產(chǎn)生原因?yàn)檠h(huán)水排水溝受阻。再檢測凝汽器銅管結(jié)垢情況，清潔系數(shù)僅達(dá)到0.36，遠(yuǎn)小于0.85的設(shè)計要求。因此決定對銅管做徹底清潔，更換新的高壓循環(huán)水泵。經(jīng)處理后，凝汽器真空恢復(fù)正常，真空下降故障得到有效處理。對該系統(tǒng)凝汽器運(yùn)行狀況做跟蹤監(jiān)督，3月內(nèi)未發(fā)生類似故障。如圖1所示，為該故障診斷的故障樹。

2.3 熱工自動化系統(tǒng)故障預(yù)防措施

2.3.1 加強(qiáng)設(shè)備更新

熱工自動化系統(tǒng)故障與電廠設(shè)備老化、陳舊密切相關(guān)，電廠生產(chǎn)作業(yè)強(qiáng)度提高給各項(xiàng)生產(chǎn)設(shè)備帶來更大的運(yùn)行壓力，若設(shè)備自身性能無法適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)工況，就會加速其老化，進(jìn)而在運(yùn)行過程中出現(xiàn)各類異常問題。因此為從根源上避免系統(tǒng)故障發(fā)生，電廠應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)工況及自身資源配置情況，定期開展設(shè)備升級、更新活動，及時淘汰陳舊設(shè)備。

另外，系統(tǒng)故障檢測使用的各類儀器設(shè)備性能也會給故障處理質(zhì)量造成顯著影響。在開展系統(tǒng)檢測儀器設(shè)備采購活動之前，電廠應(yīng)對電工自動化系統(tǒng)檢測需求做深入分析，針對性制定采購計劃，依照擇優(yōu)錄取的原則劃定采購目標(biāo)，開展性能測試活動，在確保相應(yīng)儀器設(shè)備能充分達(dá)到電廠熱工自動化系統(tǒng)檢測需求后，簽訂正式的采購合同。設(shè)備到廠后，需要對系統(tǒng)檢測人員開展相應(yīng)的技術(shù)培訓(xùn)，可邀請生產(chǎn)廠家技術(shù)人員，詳細(xì)講解檢測設(shè)備的使用方法、操作步驟、注意事項(xiàng)、維護(hù)要求等，避免出現(xiàn)操作不規(guī)范問題。

新型檢測設(shè)備的應(yīng)用使得熱工自動化系統(tǒng)故障檢測靈敏度進(jìn)一步提高，可避免多次檢測的麻煩，縮短故障處理周期。

2.3.2 規(guī)范操作行為

電廠熱工自動化系統(tǒng)檢測操作規(guī)范性不足的現(xiàn)象普遍存在，影響檢測結(jié)果可靠性，進(jìn)而給電廠整體運(yùn)行埋下故障隱患。為提高熱工自動化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，電廠應(yīng)制定完善的系統(tǒng)操作管理規(guī)程，以對相關(guān)人員的操作行為做有效約束。

首先，定期組織系統(tǒng)檢測人員開展技術(shù)培訓(xùn)活動，學(xué)習(xí)新的檢測知識、傳遞規(guī)范化的檢測方法，并開展技術(shù)考核活動。結(jié)合考核結(jié)果，及時發(fā)現(xiàn)檢測人員在素質(zhì)、能力方面的不足，要求其做針對性改進(jìn)，以提高整個檢測團(tuán)隊(duì)的工作能力。其次，加強(qiáng)檢測過程監(jiān)管。電廠結(jié)合自身發(fā)展實(shí)況，制定檢測操作監(jiān)管工作計劃，并選派專人對檢測過程做全程監(jiān)督。監(jiān)管人員依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，觀察檢測人員在操作過程中是否存在投機(jī)取巧、疏忽大意、違規(guī)操作等現(xiàn)象，及時提醒和制止，并對出現(xiàn)以上問題的人員進(jìn)行懲處，以敦促檢測人員嚴(yán)格約束自身行為，確保檢測操作的規(guī)范性。再次，結(jié)合熱工自動化系統(tǒng)故障檢測中發(fā)現(xiàn)的問題，統(tǒng)計系統(tǒng)各類故障的發(fā)生概率及產(chǎn)生影響程度，劃定重點(diǎn)監(jiān)管范圍，如針對系統(tǒng)電源切換檢測，開展技術(shù)培訓(xùn)活動，使相關(guān)人員充分了解該故障的發(fā)生原因、處理方案等[3]。最后，定期開展專業(yè)知識講座，邀請有關(guān)專家解答系統(tǒng)故障檢測工作中遇到的問題，學(xué)習(xí)前沿知識，以不斷更新檢測人員知識構(gòu)成，優(yōu)化檢測工作方案，通過人員工作能力提升，確保電廠熱工自動化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3.3 系統(tǒng)故障預(yù)警

除新設(shè)備引入及檢測操作規(guī)范，電廠還應(yīng)結(jié)合電工自動化系統(tǒng)故障發(fā)生特點(diǎn)，制定相應(yīng)的故障預(yù)警機(jī)制。例如，針對熱工自動化系統(tǒng)高風(fēng)險故障，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，并開展故障預(yù)警演習(xí)活動，確保在故障發(fā)生后，診斷、分析、處理等工作有序進(jìn)行，在最短時間內(nèi)消除故障影響，將電廠損失降到最低。

3 結(jié)束語

基于故障樹分析法開展電廠熱工自動化系統(tǒng)故障診斷、檢測工作，可有效提高故障檢測的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，以在較短時間內(nèi)定位故障點(diǎn)，并找出引發(fā)故障的深層原因。電廠運(yùn)行過程中，應(yīng)圍繞故障樹分析法，制定熱工自動化系統(tǒng)故障處理體系，充分發(fā)揮故障樹優(yōu)勢，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。