【導(dǎo)讀】故障診斷包括兩個(gè)方面：零件、系統(tǒng)診斷。果關(guān)系，無(wú)宏觀策略問(wèn)題。系統(tǒng)故障指系統(tǒng)工作能力的破壞；或一定時(shí)。統(tǒng)的輸入與預(yù)期輸出不相容。特征量與故障之間無(wú)直接因果關(guān)系。當(dāng)主要功能指標(biāo)偏離規(guī)定范圍時(shí)，同發(fā)出早期警報(bào)、緊急警報(bào)或強(qiáng)迫停運(yùn)。對(duì)故障的危害作評(píng)估，給出故?，F(xiàn)代大型鍋爐的事故處理，要求監(jiān)督控制系統(tǒng)。潛在危險(xiǎn)，預(yù)測(cè)后果，及時(shí)判斷和決策。5個(gè)電廠投入使用，效果令人滿意。該系統(tǒng)知識(shí)來(lái)源于該院的手冊(cè)《鍋爐管道故障。過(guò)規(guī)則診斷推理，找出其中一種為故障原因。助操作者選擇合理的運(yùn)行參數(shù)，減少燃燒損失。根據(jù)設(shè)備的已知故障，分析確定其征兆和表象，障原因、部位、嚴(yán)重程度等，為逆問(wèn)題。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)現(xiàn)代生物學(xué)研究人腦組織。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量簡(jiǎn)單處理單元廣泛連接。構(gòu)就稱(chēng)為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接模型。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息處理由神經(jīng)元之間的相互

　　

【正文】 ? 該廠在發(fā)生二次燃燒時(shí)，最初現(xiàn)象并不明顯，先是空氣預(yù)熱器電流升高，爐膛負(fù)壓擺動(dòng)增大，這時(shí)就地聲音和外殼溫度并沒(méi)有明顯變化，到三個(gè)小時(shí)后各種著火的跡象才明顯起來(lái)。 ? 預(yù)防措施： ? 嚴(yán)格執(zhí)行空預(yù)器等各種操作規(guī)范 ； ? 合理采用蒸汽吹灰和水沖洗； ? 合適的溫度測(cè)點(diǎn)，反應(yīng)出口煙溫； ? 提高運(yùn)行人員素質(zhì)和技術(shù)水平。 第八節(jié) 四管泄露和爆管 ? 經(jīng)濟(jì)損失大，可能危及人身安全。 ? 統(tǒng)計(jì)表明，四管爆漏原因主要是六類(lèi)： 磨損：占 %； 結(jié)構(gòu)、膨脹應(yīng)力：占 %； 焊接質(zhì)量：占 %； 過(guò)熱、超溫：占 %； 腐蝕：占 %； 材質(zhì)：占 %。 一、省煤器的泄露和爆管 ? 給水品質(zhì)不合格； ? 交變應(yīng)力； ? 設(shè)計(jì)、制造、安裝等； ? 運(yùn)行磨損、腐蝕 ? 有泄露聲；給水流量不正常大于蒸汽流量；汽包水位下降；負(fù)壓減??；煙溫下降；冒煙、汽。 二、水冷壁的泄露和爆管 ? 超溫； ? 結(jié)渣； ? 高溫腐蝕； ? 吹灰不當(dāng)； ? 應(yīng)力； ? 設(shè)計(jì)、制造、安裝等。 三、過(guò)、再熱器管的泄露和爆管 ? 蒸汽品質(zhì)； ? 熱偏差； ? 腐蝕。 ? 對(duì)于超臨界機(jī)組，由于蒸汽溫度和壓力高，受熱面爆漏的原因還有管內(nèi)氧化皮脫落而堵塞蒸汽通道，引起過(guò)熱。 ? 鋼表面氧化皮的生成是金屬在高溫水汽中發(fā)生氧化的結(jié)果。在 570℃ 以下，生成的氧化膜是由 Fe2O3和 Fe3O4組成， Fe2O3和 Fe3O4都比較致密（尤其是 Fe3O4），因而可以保護(hù)鋼材以免其進(jìn)一步氧化，其氧化膜結(jié)構(gòu)如下圖所示。當(dāng)超過(guò) 570℃ 時(shí)，氧化膜由 Fe2OFe3O FeO等三層組成（ FeO在最內(nèi)層），主要是由 FeO組成，因 FeO致密性差，破壞了整個(gè)氧化膜的穩(wěn)定性。如下圖所示。 金屬管內(nèi)壁形成的致密氧化膜結(jié)構(gòu) 高于 570℃ 管內(nèi)多層氧化膜結(jié)構(gòu) ? 氧化皮的剝落有 2個(gè)主要條件：①氧化層達(dá)到一定厚度，通常不銹鋼為 ，鉻鉬鋼為（ ~） mm；②溫度變化幅度大，速度快，頻度高。 ? 超臨界鍋爐用鋼材的熱膨脹系數(shù)一般和氧化鐵的熱膨脹系數(shù)不一樣，如 T23鋼為（ 12~14） 106/℃ ， SA213TP3476H鋼材的熱膨脹系數(shù)一般為 107/℃ ~ 107/℃ ，而氧化鐵的熱膨脹系數(shù)一般在 106/℃ 。由于熱膨脹系數(shù)的差異，當(dāng)垢層達(dá)到一定厚度后，在溫度發(fā)生變化，尤其是發(fā)生反復(fù)或劇烈變化時(shí)，氧化皮即很容易從金屬本體剝離。 ? 在機(jī)組啟停過(guò)程中，管子的溫度變化幅度最大，管內(nèi)的氧化皮也最容易剝落。加之在啟動(dòng)初期蒸汽流量較小，不能迅速地將剝落氧化皮帶走，等到大流量時(shí)，已經(jīng)在管徑較小的彎頭處形成堵塞，就會(huì)產(chǎn)生超溫。所以氧化皮堵塞造成的爆管大多發(fā)生在啟動(dòng)后的短時(shí)間內(nèi)。 ? 我國(guó)已投運(yùn)的多臺(tái) 600MW超臨界鍋爐運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，就因氧化皮脫落而造成了爆管事故。如大唐湘潭發(fā)電廠 4號(hào) 600MW超臨界鍋爐運(yùn)行不到 4000h、國(guó)華沙洲電廠和高資電廠 600MW超臨界鍋爐運(yùn)行 5000h、國(guó)華太倉(cāng)電廠 600MW超臨界鍋爐運(yùn)行 9000h等，因氧化皮脫落造成高溫過(guò)熱器爆管。其中太倉(cāng)電廠超臨界鍋爐的一處爆口形狀和管內(nèi)脫落的氧化皮如下圖所示。 爆口形狀和管內(nèi)脫落的氧化皮 ? 針對(duì)太倉(cāng)電廠的具體情況，電廠提出了防止氧化皮脫落的措施。 ? 太倉(cāng)電廠超臨界鍋爐末級(jí)過(guò)熱器和末級(jí)再熱器出口金屬采用 T23鋼，其壁溫最高可達(dá)到600℃ 以上，入口壁溫約為 510℃ ，按鍋爐制造廠提供的壁溫測(cè)點(diǎn)測(cè)量偏差 30℃ 計(jì)算，實(shí)際壁溫值出口段最高可達(dá)到 630℃ 。按照簡(jiǎn)單線性溫升計(jì)算， T23管段的實(shí)際壁溫值最高可達(dá)到 600℃ ，已經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)了 T23材質(zhì)的許用溫度上限，生成氧化皮難以避免。對(duì)此，可采取以下措施： （ 1）將處在高溫區(qū)的 T23管更換為 T91管。 （ 2）在高溫區(qū)、曾經(jīng)爆管區(qū)域等全部加裝壁溫測(cè)點(diǎn)，擴(kuò)大對(duì)管子運(yùn)行溫度的監(jiān)視范圍，降低超溫的風(fēng)險(xiǎn)。 （ 3）對(duì)爐膛出口煙氣的實(shí)際溫度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)可以降低煙氣殘余旋轉(zhuǎn)的 SOFA風(fēng)進(jìn)行調(diào)整，使其能夠最大地降低爐膛出口的煙氣殘余旋轉(zhuǎn) ,以使煙溫偏差值控制在 50℃ 以內(nèi)。 （ 4）溫升（降）速率直接影響到氧化皮的剝落，由于氧化皮和基體金屬的熱膨脹系數(shù)有明顯差異，控制溫升速率顯得尤為重要。如果燃燒器采用等離子點(diǎn)火，為防止等離子啟動(dòng)初期溫升難以控制，建議啟動(dòng)時(shí)投油助燃。 （ 5）在啟動(dòng)初期，通過(guò)汽輪機(jī)啟動(dòng)旁路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間大流量低壓沖洗，以將沉積的氧化皮沖走。在啟動(dòng)和升負(fù)荷期間，注意監(jiān)視管壁溫度，如發(fā)現(xiàn)異常，可以采取快速升降負(fù)荷變壓沖洗。 （ 6）利用停機(jī)檢修機(jī)會(huì)采用超聲波測(cè)厚儀對(duì)末級(jí)過(guò)熱器、高溫再熱器進(jìn)行氧化皮檢測(cè)。 （ 7）加強(qiáng)爐膛吹灰，定期清潔爐膛，以增強(qiáng)爐膛的吸熱，降低過(guò)熱器壁溫。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，爐膛吹灰器投入前后，過(guò)熱器壁溫可以降低 5℃ 以上，減溫水量減少 50%以上。 第九節(jié) 蒸汽溫度偏差事故 ? 蒸汽溫度過(guò)高，溫度超限，引起損壞；溫度過(guò)低，降低效率，汽機(jī)末級(jí)濕度大，設(shè)備損壞。 一、蒸汽溫度過(guò)高 汽包鍋爐汽溫高原因： ? 汽壓升高，蒸汽量減少； ? 負(fù)荷升高； ? 風(fēng)量調(diào)節(jié)不當(dāng)；煙溫偏差； ? 給水溫度降低等。 處理 ? 查明原因，進(jìn)行調(diào)整。 案例分析 670t/h四角切圓鍋爐反切消旋的數(shù)值模擬和工程實(shí)踐 ? DG670/態(tài)排渣煤粉爐，該爐運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)以下問(wèn)題：乙側(cè)煙溫比甲側(cè)高，最高達(dá) 180℃ ，特別是右下部區(qū)域煙溫最高，使該區(qū)域管壁經(jīng)常超溫爆管。甲乙兩側(cè)主蒸汽減溫水量差別較大，再熱器出口汽溫卻一直偏低，經(jīng)常低到 520℃ 。 ? 為了消除水平煙道左右煙溫、煙速偏差，在過(guò)熱器、再熱器系統(tǒng)加裝節(jié)流圈、適當(dāng)增加爐膛高度、部分燃燒器對(duì)沖布置和一、二、三次風(fēng)部分反切等措施，消除或削弱殘余旋轉(zhuǎn)，以降低水平煙道兩側(cè)煙速和煙溫差，均有一定的效果。 ? 研究表明：調(diào)整正、反切二次風(fēng)配比和反切夾角可以改善爐膛出口的煙溫偏差和速度偏差。但過(guò)量二次風(fēng)反切可能會(huì)破壞爐內(nèi)流場(chǎng)，并可能加大煙溫偏差。 ? 采用三次風(fēng)與 OFA 反切消旋方法，較好地解決了四角切圓燃燒鍋爐存在的出口煙溫偏差問(wèn)題。 ? 反切方案原則： ? 反切方案確定的原則，一是能有效減弱爐膛出口氣流殘余旋轉(zhuǎn)，爐膛出口煙溫不受影響，二是要保證爐膛內(nèi)有足夠的混合強(qiáng)度和火焰充滿度，以利于煤粉的燃盡，保證改造后燃燒效率不降低。 ? 該爐采用多層反切風(fēng)集中布置，對(duì)距爐膛出口較近的上部三次風(fēng)進(jìn)行反切，這樣既不會(huì)對(duì)主燃燒器區(qū)產(chǎn)生大的干擾，又保持了四角切圓燃燒的優(yōu)勢(shì)。考慮到對(duì)鍋爐燃燒效率的影響，要保證正切氣流與反切氣流之間有較高的混合強(qiáng)度，反切角選定 12176。 。在上三次風(fēng)口上方增加一個(gè)反切二次風(fēng)口，兼作燃盡風(fēng) (OFA)， 以調(diào)整因制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式變化引起的反切動(dòng)量變化。 ? 計(jì)算結(jié)果： ? 運(yùn)行效果： ? 實(shí)施三次風(fēng)與 OFA 反切改造，并在合理的運(yùn)行方式下，左、右兩側(cè)溫差從改造前的最大溫差 180℃ 降低到小于 50℃ ，鍋爐燃燒穩(wěn)定，飛灰可燃物為 %~4%，比改造前略有下降。爐膛出口煙溫平均值變化不大。爐膛出口煙溫差減小后，使兩側(cè)主、再熱汽減溫水均衡，且減溫水總量減少，再熱汽溫也達(dá)到了設(shè)計(jì)值，提高了鍋爐效率。 ? 結(jié)論 ? 四角切圓鍋爐爐膛出口殘余扭轉(zhuǎn)是造成水平煙道左右煙溫、煙速偏差的主要原因，對(duì)原爐進(jìn)行三次風(fēng)與 OFA反切改造，有效地減少了殘余扭轉(zhuǎn)，改善了水平煙道溫度分布，減小了高溫對(duì)流受熱面的煙氣溫度偏差和蒸汽溫度偏差。 ? 模擬工況顯示，三次風(fēng)反切使反切層以上爐內(nèi)流場(chǎng)旋轉(zhuǎn)減弱，相對(duì)切圓直徑和充滿系數(shù)在反切層降低，爐內(nèi)氣流混合強(qiáng)度變化不大，對(duì)爐內(nèi)主氣流的空氣動(dòng)力結(jié)構(gòu)影響不大。 ? 爐膛溫度場(chǎng)和氧氣濃度場(chǎng)顯示，反切后改善了爐內(nèi)溫度分布，對(duì)主燃燒區(qū)的影響較??；壁面高溫區(qū)減少，壁面輻射熱流最高值下降，降低了結(jié)焦可能。 ? 反切降低水平煙道入口左、右側(cè)溫差，削弱了扭轉(zhuǎn)殘余，減小了氣流速度不均勻性，水平煙道入口平均煙溫略有下降，對(duì)受熱面換熱影響不大。 北侖發(fā)電廠 600MW鍋爐高溫再熱器超溫問(wèn)題原因分析及改造 ? 鍋爐是從美國(guó) CE公司進(jìn)口的 2020t/ h亞臨界壓力、切向燃燒控制循環(huán)鍋爐。 6 層煤粉燃燒器由 6臺(tái) HPO983X9碗式中速磨煤機(jī)供粉。采用擺動(dòng)燃燒器方法調(diào)節(jié)再熱汽溫。 ? 高溫再熱器與煙氣逆流布置，大部分管子采用TP304H奧氏體鋼材，部分管子和爐外引出管都是 T22鋼材。在每片高溫再熱器的第 11號(hào)管子出口裝有爐外壁溫測(cè)點(diǎn)。 ? 鍋爐運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)高溫再熱器右側(cè)第 34～ 37片屏的出口壁溫經(jīng)常超過(guò) 585℃ 設(shè)定值。同時(shí)再熱汽溫達(dá)不到額定值。 ? 根據(jù) CE 公司提供的方案，對(duì)再熱器進(jìn)行了 2 次改造。 ? 第一次是為降低右側(cè)高溫再熱器管屏的出口壁溫。方法是將墻式再熱器 24根旁路管中的 8根直接引入低溫再熱器進(jìn)口集箱的右側(cè)端，以降低右側(cè)管屏的進(jìn)口溫度。 ? 第二次改造的目的是提高再熱汽溫。方法是將低溫再熱器的管屏接長(zhǎng) 。結(jié)果因增加受熱面太多，使再熱汽溫過(guò)高，減溫水量大，過(guò)熱汽溫不足。 ? 高負(fù)荷時(shí)壁溫仍超標(biāo)，進(jìn)行燃燒調(diào)整、燃盡風(fēng)反切等措施仍不能解決問(wèn)題。 ? 改造方案： ? 采用在低溫管屏中加裝節(jié)流圈的改造措施，并在部分壁溫較高的管屏上涂覆絕熱材料作為短期的輔助措施。加裝節(jié)流圈的具體要求如下 : (1) 溫度最高的第 3 36屏出口爐外壁溫降低10～ 15℃ ； (2)再熱器出口 2根導(dǎo)汽總管的流量和汽溫與改造前保持不變； ( 3) 對(duì)爐膛污臟時(shí)、低負(fù)荷、燃燒器上擺到 70%時(shí)高溫過(guò)熱器的出口壁溫工況進(jìn)行核算。 ? 絕熱材料涂在第 69～ 74屏低溫再熱器 (與高溫再熱器第 35～ 37屏連接 )管上，厚度為 20mm，高度為 3m，面用 2mm厚不銹鋼板包覆 。 ? 加裝節(jié)流圈改造的原理是用改變各屏的蒸汽流量來(lái)補(bǔ)償它們的熱負(fù)荷偏差。計(jì)算確定，加裝節(jié)流圈的高溫再熱器管屏共為 12片，即第 1～ 1 19～ 25屏。每片屏有 20根管子，所以共有 240只節(jié)流圈。節(jié)流圈的孔徑最小為，最大為 。 ? 改后高溫再熱器第 30～ 37屏出口壁溫已大幅度下降，尤其是第 35～ 37屏由于包覆絕熱材料下降了 40～ 51℃ 。各屏再熱器出口壁溫顯示基本上控制在 570℃ 以下，達(dá)到了預(yù)期的效果。 ? 再熱器減溫水量已由原來(lái)的 (平均值 )。提高了機(jī)組效率。 ? 燃燒器可不下擺， 過(guò)熱汽溫達(dá)到額定值。 二、蒸汽溫度過(guò)低 原因 ? 受熱面嚴(yán)重積灰結(jié)渣； ? 燃燒調(diào)節(jié)不當(dāng)； ? 設(shè)備故障等。 案例分析 200MW鍋爐的再熱蒸汽欠溫的分析與改造 ? HG670/1409型超高壓參數(shù)、一次中間再熱的固態(tài)排渣煤粉爐，燃用大同煙煤，過(guò)熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的額定值均為 540℃ 。再熱蒸汽調(diào)溫方法采用汽 汽熱交換器。再熱器出口蒸汽溫度長(zhǎng)期欠溫 12℃ 左右。 ? 原因分析 積灰較嚴(yán)重，無(wú)吹灰裝置； 設(shè)計(jì)時(shí)考慮到低溫再熱器的積灰情況，對(duì)吸熱計(jì)算的熱有效系數(shù)修正取為 ，但實(shí)測(cè)為 。吸熱量不足。 ? 改造措施 實(shí)爐安裝吹灰裝置有困難，可增加受熱面積。 ? 方案： (1)將原來(lái)順列排列的光管子改為錯(cuò)列排列的鰭片管。 (2)加大管子的縱向節(jié)距，從順列的 60mm加大到錯(cuò)列的 45mm(同一根管子繞成的蛇形管圈的相鄰兩根管子的距離為 90mm)； (3)在管子上下兩個(gè)方向上加裝 20mm 3mm的鰭片，這樣增加了 1400m2的受熱面積 (管子的外表面積增加不多，主要是增加了鰭片的面積，這是管子本身連同鰭片的受熱面積增加的數(shù)量 )。 ? 目的：強(qiáng)化傳熱，減輕積灰。 第十節(jié) 其他事故分析 一、輔機(jī)事故 五種主要輔機(jī)可靠性指標(biāo)概況 ? 2020年參與全國(guó) 200MW及以上容量火電機(jī)組 5種輔助設(shè)備可靠性統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)的機(jī)組共有 1020臺(tái)， 5種輔助設(shè)備即磨煤機(jī)、給水泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、高壓加熱器（以下順序同此）的統(tǒng)計(jì)臺(tái)數(shù)分別為 410 251 176 178 2647臺(tái)，比 2020年分別增加了 18 80、 3 3 67臺(tái)。5種輔助設(shè)備的主要可靠性指標(biāo)如下表所示。 輔機(jī) 運(yùn)行系數(shù)/% 可用系數(shù)/% 非計(jì)劃停運(yùn)率 /% 非計(jì)劃停運(yùn) 小時(shí) /h（臺(tái)年） 1 計(jì)劃停運(yùn) 小時(shí) /h（臺(tái)年） 1 磨煤機(jī) 給水泵 送風(fēng)機(jī) 引風(fēng)機(jī) 高壓加熱器 ?