（机械设计及理论专业论文）发电机组运行经济性在线分析与故障诊断研究.pdf

同济大学博士学位论文 摘要 火力发电机组热经济性分析在线监测与诊断技术是一门多学科交叉的信息技术，也 是目前本领域研究的热点问题之一，更是实现维修体制改革，变定期维修为预知维修的 根本手段以及实现设备现代化管理的必要前提。国家从“六五”开始就非常重视设备的 现代化管理工作，组织了相当多的人力、物力和财力做有关这方面的工作，同时也取得 了较好的理论效果和应用效果。当然还存在这样或那样的问题，作者在认真分析、了解 本领域国内外发展现状和存在问题的基础上，从以下几个方面做了些有益的工作： 1 对于计算汽缸的相对内效率变化对机组热耗率的影响，目前的参考文献中大都 是从汽侧进行计算，这种计算以对缸效率求偏微分为基础，推理过程较复杂且应用 于工程实际计算时需要做必要的简化。本课题以“等效热降法”作为定量分析的基 本构架，同时结合“循环函数法”的特点，引入“加热单元”和“单元进水系数” 的概念，并结合“等效热降”的局部定量分析方法，从加热器的水侧分析计算缸效 率的变化对整机热耗率的影响，该方法具有简捷准确，易于与计算机技术结合应用 于工程实际计算的优点。同时建立了热经济性定量分析模型，使得我们对设备运行 经济性的定量分析更加完善；该模型的特点在于考虑了各种影响经济性因素对供电 煤耗率影响程度的电负荷特性、环境特性、热力系统结构特性，以及多因素之间的 相互影响等。 2 神经网络是模拟人脑功能的一种新的计算机技术。神经网络以其高度的并行性、 知识的分布式表达、容错性和自组织等许多优点吸引着各国学者，近些年来已形成 全球性的神经网络研究热潮。神经网络用大量的神经元的互连及对各连接权值的分 布来表达特定的概念和知识。神经网络的学习算法是一个重要的研究领域。学习算 法的优劣将直接影响到神经网络求解问题的能力。因此对目前应用最为广泛的误差 反向传播学习网络( 也叫前馈多层感知器神经网络) 一- - b p 网络的学习算法进行了深 入的研究和探讨。在此基础上，提出了一种学习算法的改进策略( 最优自适应变步长 学习策略) ，并用实例对它的学习能力进行了验证，验证结果表明这种改进算法具有 收敛速度快、稳定性好等诸多优点。它们为人工神经网络的知识获取、表达等提供 了非常有效的工具和手段。 3 在确立了系统总体目标和设计原则的基础上，对系统的主体框架以及系统主要 完成的功能进行了研究和规划。本系统的应用对象是河南平顶山姚孟电厂的火电机 组，因此在网络设计时，考虑了本系统和企业m i s 网融为一体，这样不仅可以有效 利用企业已有的网络资源，而且通过资源共享，还可以使本系统所得出的监测、分 析和诊断结果更好地指导现场生产。上层领导决策提供有力的科学依据。在对本系 统规划时，采用了目前在i n t e m e t 上应用最为广泛的j a v a 技术，如j d b c 、j a v a m a i l 、 j c e 、j s p 等技术，在应用层上，应用s u n 公司的j s p 2 ( m v c ) 模式，将控制层、表示 层和逻辑层等三层进行有效的分离，使得整个结构符合今后发展的趋势。考虑到实 际应用时要保存的数据种类繁多，我们在数据管理方面做了大量的深入细致的工作， i 摘要 为了更便于各种数据的查询，本系统利用o r a c l e 强大的数据管理功能、资源空间管 理功能、数据复制功能、以及它高度的并行处理能力等，采用分布式数据库对数据 进行管理。另外，o r a c l e 还提供与其它软件连接的开放式接口，通过加载到o r a c l e 数据库，可以利用放在其它数据存储的信息，如d b 2 、s y b a s e 或者微软的a c e e s s 来 达到资源共享的目的。 4 在系统主框架等确立的基础上，本章以河南平顶山姚孟电厂火力发电机组为应 用对象，建立了一个火电机组运行经济在线分析与故障诊断系统。本系统主要有服 务器端程序模块和客户端程序模块组成，其中服务器端程序模块包括的子模块有： d a s 系统实时数据转存子模块、经济性报表自动生成子模块、热经济性故障报警推理 子模块、经济性计算及定量分析子模块、定量分析基准自学习子模块、数据库超时 数据删除子模块以及b s 方式应用服务子模块等。这些模块均与经济性分析、诊断 数据库相连，将所有数据存在数据库中以便供其它模块调用。客户端程序模块包括 的子模块有：c s 客户端应用程序子模块、i e 浏览器综合查询子模块等。所有这些 模块融合在一起，实现了对机组运行情况的在线监测、分析和诊断。通过与i n t e r n e t 连接，可以实现资源在大范围内的共享，通过与企业m i s 网相连，可以在企业内部 方便地交换数据，让各级领导足不出室即可实时了解到现场机组的运行状态，为他 们的正确决策提供了可靠的保证。最后将本系统应用到河南平顶山姚孟电厂火力发 电机组，自2 0 0 1 年1 月在私机组上投入运行以来，在近1 年时间的实际应用中，对 私机组的安全、经济运行起到了积极的指导作用，提高了企业的设备现代化管理水 平，并为企业创造了巨大的经济效益和社会效益。 i i 同济大学博士学位论文 r e s e a r c ho fo n 1 i n ea n a l y s i sa n df a u l td i a g n o s i si nr unn i n g e c o n o m i c a le f f i c i e n c yo fg e n e r a t o ru n i t s a b s t r a c t t h eo n l i n em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i st e c h n i q u eo fc a l o r i f i ce c o n o m i c a le f f i c i e n c y a n a l y s i so ff i r e p o w e rg e n e r a t o ru n i ti sn o to n l yam u l t i - s u b j e c ti n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n da f a s h i o n a b l ep r o b l e mo ft h i sf i e l d ，b u ti sa l s oap r i m ew a yo fr e a l i z i n gt h er e f o r mo f m a i n t e n a n c es y s t e ma n dc h a n g i n gr e g u l a rm a i n t e n a n c ei n t op r e d i c t i v em a i n t e n a n c ea n da e s s e n t i a lp r e m i s eo fm o d e r n i z a t i o nm a n a g e m e n to fe q u i p m e n t f r o mt h eb e g i n n i n go f t h e s i x t hf i v ey e a r s ”，t h em o d e r n i z a t i o nm a n a g e m e n to fe q u i p m e n t sh a v eb e e nh a dr e g a r df o rb y o u rc o u n t r y , a n dh a v eu s e dal o to fm a n p o w e r , m a t e r i a lr e s o u r c e sa n df i n a n c i a lr e s o u r c e si n t h i sa s p e c t a tt h es a r n et i m e ，t h eg o o de f f e c tb o t hi nt h e o r ya n dp r a c t i c eh a sb e e ng a i n e d c e r t a i n l y , t h e r eh a v eb e e nm a n yp r o b l e m ss of a r o nt h eb a s i so fs e r i o u s l ya n a l y z i n ga n d c o m p r e h e n d i n gt h ed e v e l o p m e n ts i t u a t i o na n de x i s t i n gp r o b l e m s a th o m ea n da b r o a d , t h e a u t h o rh a sd o n es o m eu s e f u lw o r ka sf o l l o w s ： 1 a st ot h ec a l c u l a t i o no ft h ei n f l u e n c et ot h ec a l o r i f i cc o n s u m p t i o nb yt h er e l a t i v e i n n e re f f i c i e n c yc h a n g e ，e x i s t i n gc a l c u l a t i o n sa r eo nt h es i d ef a c eo ft h ec y l i n d e ri nm o s t o ft h er e f e r e n c e s b a s e do nt h ep a r t i a ld i f f e r e n t i a lc o e m c i e n tt ot h ee f f i c i e n c yo ft h e c y l i n d e r , t h ep r o c e s so f t h ec a l c u l a t i o na n di n f e r e n c ei sc o m p l i c a t e da n dh a st ob er e d u c e d w h e nu s e dt op r a c t i c a lp r o j e c t s t h et h e s i si sm a i n l ya r r a n g e db yaq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so f “e q u i v a l e n tc a l o r i f i cr e d u c t i o nm e t h o d ”c o m b i n e dw i t ht h ef e a t u r eo f ”c i r c u l a rf u n c t i o n m e t h o d ”，t h ec o n c e p t so f ”c a l e f a c t i o nu n i t ”a n d ”u n i ta f f u s i o nc o e f f i c i e n t ”w e r ef as tl e d i n t ot h et h e s i s ，a n dc o m b i n e dw i t ht h el o c a lq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so f ”e q u i v a l e n tc a l o r i f i c r e d u c t i o n ”，i ti su s e di nt h ec a l c u l a t i o no ft h ei n f l u e n c et ot h ec a l o r i f i cc o n s u m p t i o nb y t h ec y l i n d e re f f i c i e n c yc h a n g e s 1 1 1 em e t h o di so fm e r i t st h a ti ti ss i m p l e a c c u r a t ea n dc a l l b ee a s i l yc o m b i n e dw i t ht h ec o m p u t e r sa n du s e di n t ot h ec a l c u l a t i o no fp r a c t i c a lp r o j e c t s a tt h es a n l et i m e ，t h ec a l o r i f i ce c o n o m i cq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sm o d e li ss e tu p ，w h i c h e n a b l e su st oa n a l y z eq u a n t i t a t i v e l yt h eh e a te c o n o m i ct ot h eo p e r a t i o no fe q u i p m e n tm o r e p e r f e c t l y t h ec h a r a c t e r i s t i c s o ft h em o d e lc o n s i s ti ni t st h o r o u g i lc o n s i d e r a t i o no f i n f l u e n c et ot h ec o a l ，w i t hw h i c hp r o v i d e sp o w e r , t h ee f f e c to fb u m i n ge f f i c i e n c yo fa l l k i n d so ff a c t o r so nt h ee c o n o m y , s u c ha sc h a r a c t e r i s t i co fe l e c t r i c a lb u r d e n ，e n v i r o n m e n t a n dc o n s t r u c tc h a r a c t e r i s t i c so fc a l o r i f i cs y s t e ma sw e l la st h e i rm u t u a li n f l u e n c e ，e r e s a f e p r e d i c t i o no f c a l o r i f i ce q u i p m e n ta n dt h er e l a t i o nb e t w e e ne c o n o m ya n ds a f e t yo fc a l o r i f i c s y s t e mo ft h ef i r e p o w e rg e n e r a t o ru n i ta l es t u d i e db a s e do ne c o n o m y m e a s u r e m e n ta n d a n a l y s i sm o d eo fc a l o r i f i ce c o n o m i c a la n a l y s i ss y s t e mi sr e s e a r c h e d ，t h ee c o n o m i c a lf a u l t d i a g n o s i si t e m sa n de c o n o m i cf a c t o r sn e e d e da n de r r o rq u a n t i t i v e a n a l y s i si t e m sa r e d e t e r m i n e di nt h i sp a p e r i i i 英文摘要 2 n e u r a ln e t w o r k ( n n ) i san e wk i n do fc o m p u t e rt e c h n i q u et h a ts i m u l a t e sh u m a n b r a i n n na t t r a c t sm a n ys c h o l a r sb yi t sa d v a n t a g e ss u c h 弱p o w e r f u lp a r a l l e l i s m , d i s t r i b u t i v ek n o w l e d g ee x p r e s s i o n , f a u l t t o l e r a n c e ，s e l f - o r g a n i z a t i o na n ds oo n i nr e c e n t y e a r s ，n nr e s e a r c hi sd e v e l o p e di nt h ew h o l ew o r l d w ec a nu s em a n yc o n n e c t e dn e r v e c e l l sa n dt h ed i s t r i b u t i o no fw e i g h tv a l u et oe x p r e s ss p e c i f i cc o n c e p t sa n dk n o w l e d g ei n n n s t u d ya l g o r i t h mo fn ni sa l li m p o r t a n tr e s e a r c hf i e l d t h ee x c e l l e n c eo rn o to fs t u d y a l g o r i t h mw i l ld i r e c t l ya f f e c ta b i l i t yo fr e s o l v i n gp r o b l e m so fn n t h u s ，a tp r e s e n t ，e r r o r b a c kp r o p a g a t i o ns t u d yn e t w o r k ( f o r w a r df e e d b a c km u l t i p l e l a y e rs e n s o rm 叼一s t u d y a l g o r i t h mo fb pn e t w o r k 一，h a sb e e ns t u d i e da n dd i s c u s s e dd e e p l y o nt h eb a s i so ft h a t ，a k i n do fm o d i f i c a t i o ns t r a t e g yf o rs t u d ya l g o r i t h m ( o p t i m a ls e l f - a d a p t i v e & c h a n g i n gs t e p s t u d ys t r a t e g y ) w a si n t r o d u c e d ，a n dt h ea b i l i t yo fs t u d yi sv e r i f i e db ye x a m p l e s t h er e s u l t s h o w st h a tt h i sm o d i f i c a t i o na l g o r i t h mh a sl o t so fa d v a n t a g e s ，s u c h 弱i n c r e a s i n g c o n v e r g e n c er a t e ，i m p r o v i n gs t a b i l i t ya n ds oo n t h e yp r o v i d ee f f e c t i v et o o l sa n da v e n u e s f o rg e t t i n gk n o w l e d g ea n de x p r e s s i n gk n o w l e d g eo fn n t h em e t h o d so ff u z z yn e u r a l n e t w o r ki nf a u l td i a g n o s i sa r ed i s c u s s e di nm o r ed e t a i l t h es y s t e mm o d ea n dt e c h n i q u e c h a r a c t e r i s t i c so fc a l o r i f i ce c o n o m i c a la n a l y s i sa r es t u d i e d t h es y s t e mf r a n l eo ff a u l t f o r e c a s ta n di n t e l l i g e n td i a g n o s i ss y s t e m , f u z z yl o g i ct r e es t r u c t u r ea n df u z z yn e u r a l n e t w o r ks t r u c t u r eo fi n t e l l i g e n td i a g n o s i ss y s t e ma r ea l s op r o v i d e d 3 o nt h eb a s i so fs y s t e mo b j e c ta n dd e s i g np r i n c i p l eb e i n ge s t a b l i s h e d , t h em a i nf r a m e a n dt h em a i nf u n c t i o no fs y s t e mw e r es t u d i e da n dp r o g r a m m e d t h ea p p l i c a t i o np l a n to f t h i ss y s t e mi sf n e p o w e rg e n e r a t o ru n i ti ny a o m e n gp o w e rp l a n t ，p i n g d i n g s h a ni nh e n a n p r o v i n c e t h u sw h e nn e t w o r ki sd e s i g n e d ，t h ec o m b i n a t i o nb e t w e e n t h i ss y s t e ma n dm i s n e to fc o r p o r a t i o nw a sc o n s i d e r e d i nt h i sw a y , w ec a nu s et h ee x i s t i n gn e t w o r k sr e s o u r c e o ft h ee n t e r p r i s e ，i nt h em e a n w h i l e ，t h em o n i t o r , a n a l y s i sa n dd i a g n o s er e s u l t sf r o mt h i s s y s t e mc a nd i r e c tp r o d u c t i o n , a n dc a np r o v i d et h ep o w e r f u ls c i e n t i f i c f o u n d a t i o nf o r d e c i s i o no fl e a d e r sb ym e a n so fr e s o u r c es h a r i n g w h e ns y s t e mp r o g r a m m e d ，j a v a t e c h n i q u ew h i c hi sw i d e l yu s e di ni n t e m e tw a su s e d ，s u c ha sj d b c ，j a v a m a i l ，j c e ，j s p , e t c o nt h ea p p l i c a t i o nl a y e r , e x p r e s s i o nl a y e ra n dl o g i cl a y e ra r es e p a r a t e de f f e c t i v e l y w i t hj s p 2 ( m v c ) m o d e lo fs u nc o m p a n y i nt h i sw a y , t h ew h o l ec o n f i g u r a t i o na c c o r d s w i t ht h ef u r t h e rd e v e l o p m e n tt r e n d i np r a c t i c e ，i nc o n s i d e r a t i o no fs a v i n gm a n yt y p e so f d a t a ，w eh a v ed o n el o t so fw o r ki na s p e c to fd a t am a n a g e m e n t t os e e ka l lk i n d so fd a t a e a s i l y , w e u s e o r a c l e p o w e r f u l f u n c t i o n so fd a t am a n a g e m e n t ，r e s o u r c e s p a c e m a n a g e m e n t ，d a t ac o p ya n dp a r a l l e lp r o c e s s i n g ，a n du s ed i s t r i b u t i v ed a t a b a s et om a n a g e d a t a i na d d i t i o n ，o r a c l eo f f e r st h eo p e n e di n t e r f a c ew i t ho t h e rs o f t w a r e b yl o a d i n g o r a c l ed a t a b a s e ，w ec a nu s ei n f o r m a t i o nf r o mo t h e rd a t a b a s e s ，s u c ha sd b 2 ，s y b a s eo r a c c e s so fm s ，t os h a r er e s o u r c e 4 o nt h eb a s i so fm a i ns y s t e mf r a n l eb e i n ge s t a b l i s h e d ，w i t ht h ee x a m p l eo ff i r e p o w e r g e n e r a t o ru n i ti ny a o m e n gp o w e rp l a n t ，p i n g d i n g s h a ni nh e n a np r o v i n c e ，o n l i n ea n a l y s i s i v 同济大学博士学位论文 a n df a u l td i a g n o s i ss y s t e mo ff i r e p o w e rg e n e r a t o ru n i tw a sb u i l t t h i ss y s t e mc o n s i s t so f t w om o d e l s o n ei ss e r v e rp r o g r a mm o d e l ，t h eo t h e ri sc l i e n tp r o g r a mm o d e l s e r v e r p r o g r a mm o d e li n c l u d e ss o m es u b - m o d e l s ：d a ss y s t e mr e a l - t i m ed a t at r a n s f e r r e ds a v e s u b m o d e l ，e c o n o m i ce f f i c i e n c yr e p o r t a u t o - c r e a t e d s u b - m o d e l ，c a l o r i f i ce c o n o m i c e f f i c i e n c y f a u l ta l a r mi n f e r e n c es u b m o d e l ，e c o n o m i c e f f i c i e n c yc a l c u l a t i o n a n d q u a n t i t a t i v ea n a l y s i ss u b - m o d e l ，q u a n t i t a t i v ea n a l y s i s n o r m s e l f - s t u d ys u b m o d e l ， d a t a b a s eo v e r t i m ed a t ad e l e t es u b m o d e la n db sm o d ea p p l i c a t i o ns e r v i c es u b - m o d e l ，e t c t h e s es u b m o d e l sa r ea l lc o n n e c t e dw i t he c o n o m i ce f f i c i e n c ya n a l y s i sa n dd i a g n o s e d a t a b a s e ，a n ds a v ea l ld a t ai n t od a t a b a s es o a st ob ei n v o k e db yo t h e rm o d e l c l i e n t p r o g r a mm o d e li n c l u d e ss o m es u b m o d e l s ：c sc l i e n ta p p l i c a t i o np r o g r a ms u b - m o d e l ，i e c o m p r e h e n s i v eq u e r ys u b m o d e la n ds oo n i n o s c u l a t i n gt h e s em o d e l s ，w ec a na c h i e v e o n l i n em o n i t o r i n g ，a n a l y s i sa n dd i a g n o s i s b yc o n n e c t e dw i t hi n t e r n e t ，t h e yc a ns h a r e r e s o u r c e si nal a r g er a n g e b yc o n n e c t e dw i t hc o r p o r a t i o nm i sn e t ，t h e yc a ne x c h a n g e d a t ai n s i d ec o r p o r a t i o n ，w h i c hm a k e sa l ll e a d e r sk n o wn m n i n gs t a t u so fu n i t sw i t h o u t b e i n go nt h es p o t ，a n dp r o v i d e sf a i t h f u lg u a r a n t e ef o rl e a d e r s a c c u r a t ed e c i s i o n f i n a l l y , t h i ss y s t e mw a sp u ti n t ou s ei nf i r e p o w e rg e n e r a t o ru n i ti ny a o m e n gp o w e rp l a n t ， p i n g d i n g s h a ni nh e n a np r o v i n c e s i n c ei tg o e si n t oo p e r a t i o na t 私u n i ti nj a n 2 0 01 ，t h e s y s t e mh a v et a k e ng o o de f f e c to ns a f e t ya n de c o n o m i cr u n n i n go f 槲u n i t b yu s i n gt h i s s y s t e m , t h em o d e r n i z a t i o nm a n a g e m e n tl e v e lo ft h ee q u i p m e n ti nt h ec o r p o r a t i o nh a sb e e n l a r g e l yi n c r e a s e d ，a n dt h eg r e a tb e n e f i t so fe c o n o m i ca n ds o c i e t ya r em a d ef o r t h e c o r p o r a t i o n k e yw o r d s ：c a l o r i f i ce c o n o m i c a le f f i c i e n c ya n a l y s i so n - l i n em o n i t o r i n g f a u l td i a g n o s i s f u z z yn e u r a ln e t w o r k g e n e r a t o ru n i t s v 声明 郑重声明：本人在参与“火电机组状态检修技术研究”项目 研究基础上，独立撰写成博士学位论文“发电机组运行经济性在 线分析与故障诊断研究 。除论文中已经注明引用的内容外，对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人和集体已经 公开发表或未公开发表的成果。 学位论文作者： 2 0 0 3 年月日 同济大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 课题的提出、意义及目的 随着现代设备日趋向高速化、轻型化发展，特别是机电一体化、自动化和智能化的 出现，使得生产体系的规模变得越来越大，各方面的性能指标越来越高，功能更趋完善。 即使是局部失灵都有可能造成整台机器的停机，甚至整条流水线或整个自动化车间停产， 造成巨大的经济损失。同时，设备的组成和结构相应地变得更为复杂，从而使设备的可 靠性和可维修性能下降，维修保养费用增加。因此，防止故障发生，减少维修支出就显 得尤为重要和迫切。 大型工矿企业中，结构复杂、功能强大、自动化程度极高的现代化设备一旦发生故 障和事故，造成的经济损失、人员伤亡和社会影响是难以估量的。1 9 8 6 年美国的“挑战 者”号航天飞机爆炸事件，1 9 9 2 年，日本海南电厂的一台6 0 万千瓦超临界火力发电机 组在进行超速实验时，因机组轴承失效和临界转速下降引起共振，造成机毁事故，直接 经济损失高达4 沪5 0 亿日元。1 9 8 8 年，我国秦岭发电厂的一台2 0 万千瓦汽轮发电机组 在进行超速实验时，发生了轴系断裂的严重事故，造成的经济损失约3 0 0 0 万元人民币。 由此可见大型灾难性事故不仅造成重大经济损失，同时也会产生恶劣的社会影响。 避免因设备故障造成经济损失的根本思路是实行现代化设备管理制度，真正从计划 维修走向预知维修。我国长期实行的维修体制是以事后维修( 故障维修) 、预防性定期维 修( 计划维修) 为主的维修体制。随着社会经济的发展，目前这种维修体制正逐步向预 知维修体制过渡。以故障维修、预防性计划维修为主的维修体制曾经是适应我国生产力 发展水平的维修体制。 发电行业是非常典型的连续生产企业，该行业在我国国民经济中占有举足轻重的地 位。随着发电设备向多参数、大容量、复杂化的方向发展，其安全经济运行对社会的影 响也越来越大，维修投入大幅度上升。面对这个情况，现行维修体制的缺陷表现得越来 越明显。因此对设备实行更先进、更科学的管理和维修体制无论从电力行业本身的利益 还是从社会的需求出发，都势在必行。在现行的发电设备维修体制下，由上级管理部门 对维修周期、项目和工期所做的“规定”，绝大部分都是建立在传统经验基础上的，对设 备的实际状况考虑较少，针对性小而盲目性大，其缺陷主要表现在： 1 临时性维修频繁。一些缺陷较多的机组往往不能适应由管理部门统一制定的计划 维修安排，运行不到下一个维修时间就必须强迫停运，进行事故性维修，导致全 网发电，供电与维修计划经常被打乱。 2 维修不足。机组由于各种原因在维修期未到时产生局部故障，但受到维修计划制 约，不得不带病运行，有时故障的继续恶化造成维修代价和维修费用增大以及不 必要的经济损失和恶劣的社会影响。 3 维修过剩。对于设备状态较好的机组，进行了不必要的维修，由此造成设备有效 第一章绪论 利用时间的损失和人力、物力、财力的浪费，甚至引发维修故障。由于近年来电 力行业不断加强管理以及采用先进的管理体制等，使设备健康状况有了显著的提 高，在这种环境下，由于计划维修体制而造成的过剩维修问题更为突出。 4 盲目维修。根据计划维修的标准项目和依靠经验制定的部分非标准项目进行维修， 对机组并不一定能做到对症下药，由此导致不该修的修了，而该修的未修或没有 修好的问题。 从1 9 9 6 年统计的国内l o 、1 2 5 、2 0 万千瓦火电机组非计划停运责任原因分类 看，维修占了主要部分( 3 0 4 9 ) 。这从一个侧面反映出现行的维修体制已严重 影响了电力行业的市场竞争力。很显然，计划经济下的定期维修模式已越来越不适 应市场经济体制改革的要求。，如何改善这种状况，如何能保证电力设备安全、稳定、 长周期、满负荷优质运行，已经成为电力行业面临的主要问题之一。 随着电厂自动化水平的提高、信息技术的发展，以设备状态监测和故障诊断为 基础的新的维修体制预知维修( 国内称为状态维修) 越来越显示出其优越性。 一些发达国家已经开始进行这种基于设备状态评价的预知维修，由于认识到传统维 修体制存在着明显缺陷，我国电力行业也在积极探索这种维修体制。预知维修是建立 在科学管理和科技进步、尤其是状态监测和故障诊断等技术发展基础之上的，它是 应用状态监测和故障诊断等技术获取信息，在设备状态评价的基础上，根据设备状 态和分析诊断结果，在故障发生之前或继续运行已很不经济时，合理安排维修时间 和维修计划，有目的地进行适当和必要的并主动实施的一种维修。这种维修方式以 设备当前的工作状况及运行趋势为主要参考依据，而并不象传统的维修体制那样是 以设备的使用时间为主要参考依据。它是通过先进的状态监测手段、可靠性评价手 段以及寿命预测手段，判断设备的状态，识别故障的早期征兆，对故障部位及其严 重程度、故障发展趋势做出判断，并根据分析诊断结果在设备性能下降到一定程度 或故障将要发生之前进行维修。由于科学地提高了设备的可用率，明确了维修目标， 这种维修体制耗费最低，为设备安全、稳定、长周期、满负荷优质运行提供了可靠 的技术保障。 预知维修技术的关键在于通过在线、离线监测手段获取数据，经过对现场数据的分 析、诊断，提取设备状态信息并对设备运行状态加以准确的、完备的、可靠的描述。而 机组运行经济性是火力发电循环中系统、设备的状态描述量的一个重要组成部分，这方 面的持续深入研究，为设备运行状态的准确评价提供必要的、可靠的理论依据。 随着电力行业的体制改革，厂网分离、竞价上网政策的逐步实施，火力发电企 业如何提高设备的安全性、运行的经济性、最大限度地降低设备运行、维护等各项 成本，就成为电力行业提高竞争力及进一步持续发展的关键。目前大型火力发电机组 均配套有先进的d a s 系统( 数据采集系统) 与d c s 系统( 分散控制系统) ，为运行和管 理人员提供了详尽的设备运行原始数据与先进的控制手段；大多数火力发电企业为了提 高设备运行和企业现代化管理水平、实现各种信息的传输与共享，已建立起各自的计算 机信息管理系统( m i s 系统) 。这些系统的建立为机组运行经济性的在线分析与诊断、综 合信息的远距离传输与共享提供了完好的硬件基础。火电机组各项运行费用在总成本 2 同济人学博士学位论文 中占有较大的比例，仅燃料费用一项就约占总成本的3 0 左右：如何利用好现有资源， 使之与先进的经济性分析、故障诊断理论相结合，在对大量现场实时数据、历史数据进 行有效的分析及提炼的基础上，以获取更多的有效数据来指导运行和管理，有效降低机 组的供电煤耗，提高企业经济效益具有重要的现实意义。 设备诊断技术的意义主要表现在降低事故的发生率，降低维修费用，减少维修时间， 增加运行时间。据日本统计，采用诊断技术以后，事故率减少7 5 ，维修费用降低2 5 一5 0 1 2 】【2 7 】【3 0 】【3 6 1 ，英国专家t h o m a s 认为，若进行旋转机械的振动量的监测，其利润与 投资之比可以高达1 7 ：1 【6 】。无论从安全的角度，还是从经济效益出发，建立完备的监测 与诊断系统具有及其重要的意义。因此国内外对大型旋转机械的监测与诊断越来越给予 充分的重视。美国每年用于这方面的费用高达几亿美元，日本则更注重这方面的投资， 在大多数关键设备中，运行监测费用与设备本身的价值之比为l ：1 0 0 1 。还有更多的例子 可以说明，无论从安全的角度，还是从经济利益出发，建立完备的监测与诊断系统具有 极其重要的意义。 根据以上