竇博群

（天津華電福源熱電有限公司，天津 301700）

隨著社會的不斷進步與發(fā)展，國民生活與生產(chǎn)對電力能源的需求量不斷增加。在我國煤炭資源逐漸匱乏的情況下，電力能源的生產(chǎn)開始轉(zhuǎn)向其他能源類型。天然氣在不斷的開發(fā)過程中成為火力發(fā)電的主要能源，具有經(jīng)濟、高效的特點。在火力發(fā)電過程中，煤炭在經(jīng)過燃燒后產(chǎn)生的熱能屬于主要動力，但也受煤炭能源的影響，導致發(fā)電成本逐漸增高。燃機在火力發(fā)電中的應用十分廣泛，為火力發(fā)電的重要組成部分。燃機機組需要保持持續(xù)運行，且長期暴露在自然環(huán)境中，使得機組運行存在潛在故障風險，不利于保障燃機運行的可靠性。

1 燃機運行可靠性影響因素

1.1 噪聲

燃機在運行過程中可能會出現(xiàn)噪聲。燃機噪聲主要包含氣動噪聲、機械噪聲與燃燒噪聲。一般來講，我國的燃機主要為航改型燃機。此類設備是對渦噴、渦扇等成熟的航空發(fā)動機進行改造，同時配備動力裝置，使其成為發(fā)電用燃機。燃機設備雖然可依托進口，但是應用過程中經(jīng)濟成本較高。航改型燃機噪聲的出現(xiàn)主要是由于壓氣機、燃燒室、動力渦輪運行過程中，燃料燃燒后高溫氣流推動動力渦輪高速旋轉(zhuǎn)。在燃燒的過程中，燃燒室內(nèi)出現(xiàn)的噪聲以動力渦輪的噪聲為主。高頻噪聲與低頻噪聲均說明設備可能存在潛在的運行異響情況，會影響燃機運行的可靠性。

1.2 高溫部件

在設備運行過程中，燃燒產(chǎn)生的高溫會對部分高溫部件產(chǎn)生影響。高溫狀態(tài)下，高溫部件可能會出現(xiàn)裂紋、蠕變、腐蝕等現(xiàn)象。在此類部件問題無法得到有效控制或者更換的情況下，高溫部件可能會發(fā)生設備故障。在進行燃機運行可靠性管理的過程中，要不斷觀察與監(jiān)測高溫部件的狀態(tài)，從而更好地管理高溫組件狀態(tài)，嚴格規(guī)避可能出現(xiàn)的風險，確保高溫部件運行可靠性，減少其對燃機運行穩(wěn)定性的影響。

2 燃機故障的常見診斷手段

2.1 專家系統(tǒng)診斷方式

故障診斷專家系統(tǒng)需要在理論基礎的支撐下，根據(jù)自身故障診斷經(jīng)驗與實際設備故障情況進行診斷。專家系統(tǒng)要結(jié)合實際設備故障分析故障原因，以實現(xiàn)對相關故障信息、資料的匯總與收集，從而進行科學判斷。在燃機故障診斷過程中，要先認識燃機的復雜性，科學分析燃機元件，從而高效判斷燃機故障[1]。在燃機故障解決過程中，專家系統(tǒng)要匯總既往相關數(shù)據(jù)，梳理故障問題，進而解決問題。一般來講，專家系統(tǒng)具有較強的智能化、自動化特點，能夠依據(jù)理論知識完善相關推理機制，構(gòu)建專家知識庫。

推理機制屬于專家系統(tǒng)的核心。通過與理論知識數(shù)據(jù)庫、燃機模型等模塊的融合，實現(xiàn)對燃機系統(tǒng)故障的認識。理論知識數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建不僅包含基礎理論知識，還包含專家系統(tǒng)所識別記錄的故障內(nèi)容。因此，在實際故障診斷過程中，通常可以對設備故障等運行不可靠因素進行更加準確的診斷。

根據(jù)設備故障類型的不同，專家診斷系統(tǒng)一般將其分為兩類，一是設備無法正常開機運行，二是設備運行異常。以此為前提，專家診斷系統(tǒng)要根據(jù)事實依據(jù)判斷故障情況。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡診斷

利用神經(jīng)網(wǎng)絡診斷方式進行故障診斷具有諸多優(yōu)勢。第一，網(wǎng)絡具有記憶性，可摸查近期燃機設備故障及其相關性運行問題，同時判斷其與設備故障的相關性。第二，神經(jīng)網(wǎng)絡診斷需要構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡模型，具有較好的容錯能力。第三，神經(jīng)網(wǎng)絡診斷能夠根據(jù)故障發(fā)生前的部分部件運行問題，判斷是否需要啟動程序。第四，故障診斷過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡診斷無須進行復雜計算即可識別故障源，同時能夠基于故障問題提供診斷。第五，神經(jīng)網(wǎng)絡診斷能夠?qū)Χ喾N類型不同程度的故障進行智能診斷，具備參數(shù)識別能力，在燃機故障診斷中具有較高的價值。

神經(jīng)網(wǎng)絡診斷具有較強的學習能力，能夠基于事實問題與網(wǎng)絡端口不斷充實自我神經(jīng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫，從而在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中提取有用的知識，自行訓練網(wǎng)絡進行強化。神經(jīng)網(wǎng)絡在故障診斷過程中需要技術人員手動輸入合適的參數(shù)樣本，以確保網(wǎng)絡診斷效果。在應用神經(jīng)網(wǎng)絡診斷方法的過程中，需要有效處理數(shù)據(jù)，這是這一診斷方法的重要功能與價值體現(xiàn)。神經(jīng)網(wǎng)絡診斷具有較強的自我學習能力、自適應能力，具備聯(lián)想能力，可以將數(shù)據(jù)庫內(nèi)不同的知識進行聯(lián)想利用，進而為故障診斷提供高質(zhì)量的條件。

2.3 混合智能故障診斷

混合智能故障診斷屬于神經(jīng)網(wǎng)絡診斷與專家系統(tǒng)診斷的融合，集兩種診斷技術的優(yōu)勢于一體。混合智能故障診斷能夠彌補以上兩種診斷方式的不足，因此在具備雙技術優(yōu)勢的前提下，故障診斷成功率更高，且判斷精準性明顯提升。從實際工作來講，燃機出現(xiàn)故障后，專家系統(tǒng)能快速響應，結(jié)合故障類型與經(jīng)驗知識進行故障排除，得出燃機故障因素及其診斷措施[2]?；旌现悄芄收显\斷模式下這一響應機制更加完善，不僅能夠確定故障源，還能判斷相似故障成因，為技術人員提供充足的檢修工作建議。

燃機自身設備構(gòu)成具有復雜性、專業(yè)性，使得燃機故障具有多樣性與不確定性。為更加有效地診斷與檢修燃機故障，技術人員要不斷增強自身專業(yè)能力，采用專業(yè)知識排除故障。在故障診斷的過程中，技術人員要秉持專業(yè)、規(guī)范的邏輯思維與創(chuàng)新思維，減少主觀性判斷，綜合各類因素分析數(shù)據(jù)，從而診斷燃機故障。此類診斷能夠最大限度地減少技術人員對故障檢修工作的因素，是控制故障診斷干擾的關鍵，對提升故障診斷精準性至關重要。

3 燃機可靠性運行對策

3.1 定期檢修

在燃機運行過程中，要定期檢修燃機設備，隨時監(jiān)測與處理各類風險，確保燃機設備運行質(zhì)量。燃機燃燒過程中，燃燒室與燃機透平葉片之間的高溫煙氣通道為定期檢修的重點。在高溫煙氣通道中，高溫部件在相對惡劣的環(huán)境中可能會出現(xiàn)不同程度、不同類型的問題，因此在定期檢修的過程中要不定期更換高溫煙氣通道零件。技術人員要測量高溫煙氣通道部件的尺寸、磨損情況，記錄高溫部件的更換時間，分析各類高溫部件檢修數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)預估高溫部件檢修時間，預判缺陷發(fā)展趨勢，更好地幫助技術人員制定檢修方案。

實際檢修工作過程中，火箭筒與透平之間的高溫零件會出現(xiàn)移動，這主要是由于外缸的冷卻作用。在高溫部件出現(xiàn)相互移動的情況下，滑動接頭可能會出現(xiàn)移動現(xiàn)象?，F(xiàn)有技術手段無法使內(nèi)部部件跟隨高溫出現(xiàn)熱膨脹，因此在內(nèi)部部件使用過程中會出現(xiàn)由于摩擦力、疲勞引起的磨損。檢修過程中要定期記錄磨損情況，從而設計科學的補救措施規(guī)避。

在日常檢修過程中，檢修人員要保障自身專業(yè)的檢修能力，不斷完善檢修知識體系，高質(zhì)量地參與檢修工作。燃機的檢修工作具有較強的專業(yè)性，要求檢修人員不斷探索檢修技術，應用高質(zhì)量的檢修技術進行檢修作業(yè)[3]。此外，檢修中需要把控檢修環(huán)境，確保檢修工作質(zhì)量。檢修人員在執(zhí)行相關操作的過程中，要撰寫檢修報告，記錄檢修結(jié)果和相關數(shù)據(jù)。

3.2 冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)的目的是保障系統(tǒng)在運行期間處于安全的溫度范圍。燃機通過水冷卻的方式進行冷卻，因此在系統(tǒng)運行過程中要關注燃機溫度工況，確保系統(tǒng)運行效率。一般來講，冷卻系統(tǒng)進口水溫與燃機工況溫度一致。為有效控制燃機系統(tǒng)運行溫度，要重視對冷卻系統(tǒng)的管理。

高溫水在經(jīng)過燃機系統(tǒng)流出后會進入溫控閥，溫控閥在降低水溫后會重新將高溫水導入水泵回到燃機系統(tǒng)。在燃機系統(tǒng)溫度過高的情況下，需要在溫控閥降低水溫后將高溫水流入換熱器，經(jīng)風冷系統(tǒng)進行冷卻。冷卻系統(tǒng)主要是在水泵和換熱器之間進行溫度交換流動，同時在風冷裝置的幫助下實現(xiàn)冷卻，是減少熱損耗的重要途徑。

3.3 控制燃機噪聲

燃機噪聲的出現(xiàn)原因多樣，但是在實際燃機運行過程中，燃機本體產(chǎn)生的噪聲會遮蓋燃機零件異響等問題。受燃機設計理念的影響，燃機設計未強調(diào)噪聲控制，是導致各結(jié)構(gòu)、零部件問題難以及時發(fā)現(xiàn)的關鍵，需要技術人員在日常工作中進行優(yōu)化。

對于零部件導致的噪聲問題，可選擇零部件替換的方式解決。在燃機零部件材料選擇中，要挑選具有減震、防震功能的材料。動力渦輪在運行中也會出現(xiàn)噪聲問題，可在殼體與排氣蝸殼之間采用隔聲層，或者直接在殼體外使用保溫材料進行二次包裹，在實現(xiàn)保溫隔熱的情況下減少噪聲[4]。喘振噪聲需要安裝防喘可轉(zhuǎn)導葉，或者防止防喘放氣閥等裝置。零部件之間出現(xiàn)的磨損噪聲一般能夠通過使用潤滑劑、更換潤滑軸承來減小。

3.4 燃機燃油分離機故障

在燃油分離機運行過程中，一般排渣口屬于關閉狀態(tài)，只有在排查排渣口的過程中才會打開。分離機在進行排渣的過程中，進水電磁閥要處于關閉狀態(tài)，壓縮空氣推動槽鎖水活塞向上運動。在這一運動過程中水室供應量會不斷增長，且存在水壓。

燃油分離機故障以假象排渣故障、轉(zhuǎn)筒故障和排渣故障為主。假象排渣故障主要由于燃油分離機清洗后表面潤滑不足、分離機整體運行時間過長導致，要求技術人員在進行相關檢修的過程中不斷細化工作，減少不必要的問題。

轉(zhuǎn)筒故障的出現(xiàn)同樣具有可規(guī)避性。在實際應用過程中，燃油分離機的轉(zhuǎn)筒故障容易被發(fā)現(xiàn)，主要表現(xiàn)為電機在運行過程中電流不斷變大，排渣口向渣箱排放處理工質(zhì)。在燃油分離機運行過程中，能夠清楚聽到工質(zhì)的流動聲[5]。實際操作過程中，如果應用的水源正常且水質(zhì)良好，通常是因為滑動底盤上的O 形圈密存在問題，導致操作水發(fā)生泄漏或者操作滑盤上的噴嘴發(fā)生堵塞而造成。

排渣故障是指無法有效進行排渣。在燃油分離機運行過程中，作業(yè)過程無明顯的排渣聲響，無法有效排渣，是燃油分離機的常見問題。這一故障判斷較為復雜，對技術人員有較高的要求。

4 結(jié)語

燃機運行可靠性與發(fā)電效益具有相關性，在燃機設備運行故障停機的情況下，會對社會用電造成影響。在燃機運行過程中，要不斷探索燃機設備運行故障及技術手段，形成燃機運行可靠性方案，從根本上確保燃機運行穩(wěn)定性，提高發(fā)電效率。從未來趨勢來講，電力能源供應需要不斷加大燃機機組投入，要求相關技術人員提升自我工作意識及專業(yè)水平，從而更好地參與燃機運行可靠性的保障工作。