關(guān)于燃機(jī)運(yùn)行的可靠性因素與對策分析

竇博群

（天津華電福源熱電有限公司，天津 301700）

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)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(jì)、高效的特點(diǎn)。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?jiǎng)恿?，但也受煤炭能源的影響，?dǎo)致發(fā)電成本逐漸增高。燃機(jī)在火力發(fā)電中的應(yīng)用十分廣泛，為火力發(fā)電的重要組成部分。燃機(jī)機(jī)組需要保持持續(xù)運(yùn)行，且長期暴露在自然環(huán)境中，使得機(jī)組運(yùn)行存在潛在故障風(fēng)險(xiǎn)，不利于保障燃機(jī)運(yùn)行的可靠性。

1 燃機(jī)運(yùn)行可靠性影響因素

1.1 噪聲

燃機(jī)在運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)噪聲。燃機(jī)噪聲主要包含氣動(dòng)噪聲、機(jī)械噪聲與燃燒噪聲。一般來講，我國的燃機(jī)主要為航改型燃機(jī)。此類設(shè)備是對渦噴、渦扇等成熟的航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，同時(shí)配備動(dòng)力裝置，使其成為發(fā)電用燃機(jī)。燃機(jī)設(shè)備雖然可依托進(jìn)口，但是應(yīng)用過程中經(jīng)濟(jì)成本較高。航改型燃機(jī)噪聲的出現(xiàn)主要是由于壓氣機(jī)、燃燒室、動(dòng)力渦輪運(yùn)行過程中，燃料燃燒后高溫氣流推動(dòng)動(dòng)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(dòng)力渦輪的噪聲為主。高頻噪聲與低頻噪聲均說明設(shè)備可能存在潛在的運(yùn)行異響情況，會(huì)影響燃機(jī)運(yùn)行的可靠性。

1.2 高溫部件

在設(shè)備運(yùn)行過程中，燃燒產(chǎn)生的高溫會(huì)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(huì)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(huì)發(fā)生設(shè)備故障。在進(jìn)行燃機(jī)運(yùn)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(yán)格規(guī)避可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，確保高溫部件運(yùn)行可靠性，減少其對燃機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性的影響。

2 燃機(jī)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(chǔ)的支撐下，根據(jù)自身故障診斷經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際設(shè)備故障情況進(jìn)行診斷。專家系統(tǒng)要結(jié)合實(shí)際設(shè)備故障分析故障原因，以實(shí)現(xiàn)對相關(guān)故障信息、資料的匯總與收集，從而進(jìn)行科學(xué)判斷。在燃機(jī)故障診斷過程中，要先認(rèn)識燃機(jī)的復(fù)雜性，科學(xué)分析燃機(jī)元件，從而高效判斷燃機(jī)故障[1]。在燃機(jī)故障解決過程中，專家系統(tǒng)要匯總既往相關(guān)數(shù)據(jù)，梳理故障問題，進(jìn)而解決問題。一般來講，專家系統(tǒng)具有較強(qiáng)的智能化、自動(dòng)化特點(diǎn)，能夠依據(jù)理論知識完善相關(guān)推理機(jī)制，構(gòu)建專家知識庫。

推理機(jī)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(jī)模型等模塊的融合，實(shí)現(xiàn)對燃機(jī)系統(tǒng)故障的認(rèn)識。理論知識數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建不僅包含基礎(chǔ)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(shí)際故障診斷過程中，通常可以對設(shè)備故障等運(yùn)行不可靠因素進(jìn)行更加準(zhǔn)確的診斷。

根據(jù)設(shè)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(shè)備無法正常開機(jī)運(yùn)行，二是設(shè)備運(yùn)行異常。以此為前提，專家診斷系統(tǒng)要根據(jù)事實(shí)依據(jù)判斷故障情況。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷

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

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，能夠基于事實(shí)問題與網(wǎng)絡(luò)端口不斷充實(shí)自我神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，從而在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中提取有用的知識，自行訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行強(qiáng)化。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在故障診斷過程中需要技術(shù)人員手動(dòng)輸入合適的參數(shù)樣本，以確保網(wǎng)絡(luò)診斷效果。在應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jià)值體現(xiàn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷具有較強(qiáng)的自我學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)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(jìn)行聯(lián)想利用，進(jìn)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(luò)診斷與專家系統(tǒng)診斷的融合，集兩種診斷技術(shù)的優(yōu)勢于一體?；旌现悄芄收显\斷能夠彌補(bǔ)以上兩種診斷方式的不足，因此在具備雙技術(shù)優(yōu)勢的前提下，故障診斷成功率更高，且判斷精準(zhǔn)性明顯提升。從實(shí)際工作來講，燃機(jī)出現(xiàn)故障后，專家系統(tǒng)能快速響應(yīng)，結(jié)合故障類型與經(jīng)驗(yàn)知識進(jìn)行故障排除，得出燃機(jī)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(yīng)機(jī)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(shù)人員提供充足的檢修工作建議。

燃機(jī)自身設(shè)備構(gòu)成具有復(fù)雜性、專業(yè)性，使得燃機(jī)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(jī)故障，技術(shù)人員要不斷增強(qiáng)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(shù)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(jī)故障。此類診斷能夠最大限度地減少技術(shù)人員對故障檢修工作的因素，是控制故障診斷干擾的關(guān)鍵，對提升故障診斷精準(zhǔn)性至關(guān)重要。

3 燃機(jī)可靠性運(yùn)行對策

3.1 定期檢修

在燃機(jī)運(yùn)行過程中，要定期檢修燃機(jī)設(shè)備，隨時(shí)監(jiān)測與處理各類風(fēng)險(xiǎn)，確保燃機(jī)設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。燃機(jī)燃燒過程中，燃燒室與燃機(jī)透平葉片之間的高溫?zé)煔馔ǖ罏槎ㄆ跈z修的重點(diǎn)。在高溫?zé)煔馔ǖ乐?，高溫部件在相對惡劣的環(huán)境中可能會(huì)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?zé)煔馔ǖ懒慵＜夹g(shù)人員要測量高溫?zé)煔馔ǖ啦考某叽?、磨損情況，記錄高溫部件的更換時(shí)間，分析各類高溫部件檢修數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)預(yù)估高溫部件檢修時(shí)間，預(yù)判缺陷發(fā)展趨勢，更好地幫助技術(shù)人員制定檢修方案。

實(shí)際檢修工作過程中，火箭筒與透平之間的高溫零件會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)，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(dòng)的情況下，滑動(dòng)接頭可能會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)現(xiàn)象?，F(xiàn)有技術(shù)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(huì)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(shè)計(jì)科學(xué)的補(bǔ)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(jī)的檢修工作具有較強(qiáng)的專業(yè)性，要求檢修人員不斷探索檢修技術(shù)，應(yīng)用高質(zhì)量的檢修技術(shù)進(jìn)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(guān)操作的過程中，要撰寫檢修報(bào)告，記錄檢修結(jié)果和相關(guān)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(yùn)行期間處于安全的溫度范圍。燃機(jī)通過水冷卻的方式進(jìn)行冷卻，因此在系統(tǒng)運(yùn)行過程中要關(guān)注燃機(jī)溫度工況，確保系統(tǒng)運(yùn)行效率。一般來講，冷卻系統(tǒng)進(jìn)口水溫與燃機(jī)工況溫度一致。為有效控制燃機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行溫度，要重視對冷卻系統(tǒng)的管理。

高溫水在經(jīng)過燃機(jī)系統(tǒng)流出后會(huì)進(jìn)入溫控閥，溫控閥在降低水溫后會(huì)重新將高溫水導(dǎo)入水泵回到燃機(jī)系統(tǒng)。在燃機(jī)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(fēng)冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。冷卻系統(tǒng)主要是在水泵和換熱器之間進(jìn)行溫度交換流動(dòng)，同時(shí)在風(fēng)冷裝置的幫助下實(shí)現(xiàn)冷卻，是減少熱損耗的重要途徑。

3.3 控制燃機(jī)噪聲

燃機(jī)噪聲的出現(xiàn)原因多樣，但是在實(shí)際燃機(jī)運(yùn)行過程中，燃機(jī)本體產(chǎn)生的噪聲會(huì)遮蓋燃機(jī)零件異響等問題。受燃機(jī)設(shè)計(jì)理念的影響，燃機(jī)設(shè)計(jì)未強(qiáng)調(diào)噪聲控制，是導(dǎo)致各結(jié)構(gòu)、零部件問題難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵，需要技術(shù)人員在日常工作中進(jìn)行優(yōu)化。

對于零部件導(dǎo)致的噪聲問題，可選擇零部件替換的方式解決。在燃機(jī)零部件材料選擇中，要挑選具有減震、防震功能的材料。動(dòng)力渦輪在運(yùn)行中也會(huì)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(jìn)行二次包裹，在實(shí)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(dǎo)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(jī)燃油分離機(jī)故障

在燃油分離機(jī)運(yùn)行過程中，一般排渣口屬于關(guān)閉狀態(tài)，只有在排查排渣口的過程中才會(huì)打開。分離機(jī)在進(jìn)行排渣的過程中，進(jìn)水電磁閥要處于關(guān)閉狀態(tài)，壓縮空氣推動(dòng)槽鎖水活塞向上運(yùn)動(dòng)。在這一運(yùn)動(dòng)過程中水室供應(yīng)量會(huì)不斷增長，且存在水壓。

燃油分離機(jī)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(jī)清洗后表面潤滑不足、分離機(jī)整體運(yùn)行時(shí)間過長導(dǎo)致，要求技術(shù)人員在進(jìn)行相關(guān)檢修的過程中不斷細(xì)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(shí)際應(yīng)用過程中，燃油分離機(jī)的轉(zhuǎn)筒故障容易被發(fā)現(xiàn)，主要表現(xiàn)為電機(jī)在運(yùn)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(jī)運(yùn)行過程中，能夠清楚聽到工質(zhì)的流動(dòng)聲[5]。實(shí)際操作過程中，如果應(yīng)用的水源正常且水質(zhì)良好，通常是因?yàn)榛瑒?dòng)底盤上的O 形圈密存在問題，導(dǎo)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(jìn)行排渣。在燃油分離機(jī)運(yùn)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(jī)的常見問題。這一故障判斷較為復(fù)雜，對技術(shù)人員有較高的要求。

4 結(jié)語

燃機(jī)運(yùn)行可靠性與發(fā)電效益具有相關(guān)性，在燃機(jī)設(shè)備運(yùn)行故障停機(jī)的情況下，會(huì)對社會(huì)用電造成影響。在燃機(jī)運(yùn)行過程中，要不斷探索燃機(jī)設(shè)備運(yùn)行故障及技術(shù)手段，形成燃機(jī)運(yùn)行可靠性方案，從根本上確保燃機(jī)運(yùn)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(yīng)需要不斷加大燃機(jī)機(jī)組投入，要求相關(guān)技術(shù)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(jī)運(yùn)行可靠性的保障工作。