邵戊辰 趙俊杰 任杰 賀延楓

摘要：針對燃煤火力發(fā)電站，基于智能DCS操作系統(tǒng)的智能發(fā)電平臺，建立邏輯故障樹的標準分析方法，形成計算機能識別的專家知識圖譜，進而輔助故障的診斷、早期預警和及時處理，提升火電機組長周期安全穩(wěn)定運行的能力。

關(guān)鍵詞：燃煤火力發(fā)電;智能DCS;邏輯故障樹;專家知識圖譜;早期故障診斷;根源分析

引言

現(xiàn)在燃煤火力電廠DCS系統(tǒng)的報警主要是超限報警和跳變報警，一旦發(fā)生報警，大概率是發(fā)生設(shè)備損壞或系統(tǒng)停運的事件[1-3]。大規(guī)模的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)量和可能出現(xiàn)的異常數(shù)量，遠超出當班的有限幾個運行人員的反應速度和理解能力[2-4]。一些故障信息不能被及時發(fā)現(xiàn)，很可能造成事故擴大[3-5]?，F(xiàn)有的報警均是基于單一條件、單一信號作為報警的判據(jù)，可靠性、準確性差，適用性有限，只能在重要輔機故障和RB保護等有限條件下幾種典型故障工況下應用[4-5]。

本研究針對燃煤火力發(fā)電站，基于智能DCS操作系統(tǒng)的智能發(fā)電平臺，建立邏輯故障樹的標準分析方法，對已發(fā)生過的故障現(xiàn)象進行綜合分析，提取故障典型特征，制定報警及控制策略，進而輔助故障的診斷、早期預警和及時處理，極大提升火力發(fā)電機組長周期安全穩(wěn)定運行的能力。

1?邏輯故障樹和專家知識圖譜原理

基于邏輯故障樹的根源分析原理，將高級運行員的專業(yè)知識和豐富經(jīng)驗、運行規(guī)程、設(shè)備設(shè)計資料等，通過量化和邏輯化的手段，表達和固化為計算機可以識別的代碼形式的邏輯故障樹和專家知識圖譜。例如典型的高壓加熱器（簡稱高加）泄漏故障分析的邏輯故障樹，基于邏輯故障樹，智能診斷高加泄漏的判斷條件為：（1）高加給水溫升小于標準值XX℃;（2）高加上端差大于標準值XX℃;（3）高加下端差小于標準值XX℃;（4）給水泵電流大于標準值XX?A;（5）給水泵出口的給水流量大于標準值X%;（6）省煤器入口的給水流量小于標準值X%;（7）高加疏水門開度較標準值增大X%;（8）高加水位較標準值增大X%。采用基于邏輯故障樹的智能診斷分析后，底層DCS系統(tǒng)能自動實時分析，發(fā)現(xiàn)高加泄漏故障更及時、更準確。

基于邏輯故障樹建立專家知識圖譜，能夠進行根源分析，通過故障構(gòu)成原因追溯，找到故障的源頭，進行故障診斷。

基于智能DCS系統(tǒng)的主機潤滑油系統(tǒng)故障的故障根源分析、診斷預警和故障處理畫面?；谶壿嫻收蠘浣＜抑R圖譜，從故障全壽命周期管理的角度，創(chuàng)造性地在底層DCS平臺真正實現(xiàn)了故障追溯、根源分析、診斷、預警、報警和處理的全過程優(yōu)化閉環(huán)。已經(jīng)在智能DCS系統(tǒng)成功實現(xiàn)的智能診斷分析模塊，包括磨煤機故障、給煤機故障、磨煤機加載油站故障、磨煤機滿煤、引風機故障、送風機喘振、引風機喘振、一次風機失速、引風機潤滑油站故障、凝泵故障、加熱器泄漏、電泵故障、汽機潤滑油系統(tǒng)故障、電動給水泵倒轉(zhuǎn)、主再熱汽門門桿斷裂等。智能DCS的故障診斷與根源分析功能已覆蓋大部分燃煤發(fā)電子系統(tǒng)。

2?實施效果和創(chuàng)新分析

智能DCS的報警預警分析診斷系統(tǒng)的實施效果和創(chuàng)新突破包括：

（1）增加了趨勢報警預警功能。1號機組共增加6300多條變化率或趨勢的預警或報警。

（2）基于大數(shù)據(jù)分析和機器自學習，訓練出了1000多條標準值，即正常運行工況下的標準運行參數(shù)。發(fā)生異常時，將運行參數(shù)與標準值進行對比，對超標參數(shù)及時查找原因，實現(xiàn)異常工況的早期診斷、預警和報警。

（3）根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)生的故障，共整理出典型故障的邏輯診斷樹310項。成功將310條邏輯故障樹用于實現(xiàn)設(shè)備故障的根源診斷分析、故障威脅分析、早期預警和故障仿真培訓等功能。

3?診斷報警系統(tǒng)的特點和效益

智能DCS的診斷報警系統(tǒng)的特點包括：

（1）智能DCS的分析診斷系統(tǒng)能實現(xiàn)多參數(shù)、多條件、多任務的報警和預警任務，從而提高了報警診斷的準確性及可靠性。

（2）智能DCS的根源分析功能體現(xiàn)了初級的獨立分析、判斷、決策等智能特點。根源分析功能在極短時間內(nèi)，自動推理出引起故障報警事件發(fā)生的初始原因及發(fā)展演變過程，并直觀展示給運行人員。

（3）以邏輯診斷樹為標準整理的310條專家知識圖譜，是自主設(shè)計、編制的針對生產(chǎn)現(xiàn)場各類已發(fā)生事故的經(jīng)驗總結(jié)和智慧凝練。專家知識圖譜針對性強，能夠切實解決生產(chǎn)現(xiàn)場的突出問題，對安全生產(chǎn)具有重要指導意義。

4?結(jié)論

針對燃煤火力發(fā)電站，基于智能DCS操作系統(tǒng)的智能發(fā)電平臺，建立邏輯故障樹的標準分析方法，極大提升火力發(fā)電機組長周期安全穩(wěn)定運行的能力。結(jié)果表明：

（1）基于邏輯故障樹建立專家知識圖譜，不僅能夠進行根源分析，通過故障構(gòu)成原因追溯，找到故障的源頭，進行故障診斷;還能夠進行故障推演和故障處理，形成從過去到未來時間主線的故障全壽命周期管理閉環(huán)。

（2）在智能DCS的報警和預警畫面，能夠直接對風機喘振、高壓加熱器泄漏、主汽門門桿斷裂、給水泵再循環(huán)閥門內(nèi)漏等較為復雜的故障進行預警和報警，并給出故障處理指導意見。

（3）智能DCS的報警預警分析診斷系統(tǒng)的實施效果和創(chuàng)新突破包括增加了6300多條趨勢變化的報警預警功能，訓練出了1000多條正常運行工況下的運行參數(shù)標準值;整理出典型故障的邏輯診斷樹310項;通過機器學習，實現(xiàn)故障類型辨識和根源分析。

參考文獻：

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[3]王金浩，陳偉巍，陳錚，盧玨，張學麗，趙俊杰.1000?MW機組輸煤控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)升級優(yōu)化改造[J].防護工程，2018，（2）：293-294.

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第一作者簡介：邵戊辰（1988-），男，河北人，華北電力大學能源與動力工程系碩士，工程師，國電內(nèi)蒙古東勝熱電有限公司，主要研究火電廠智能控制策略領(lǐng)域。