2023电站锅炉风机健康状态实时评估技术导则

PAGEII电站锅炉风机健康状态实时评估技术导则PAGE4DL/T***－****PAGE22目录1范围 42规范性引用文件 43术语和定义 44总则 45风机运行健康状态实时评估方法 55.1一般要求 55.2独立特征参数分析方法 55.3系统状态向量适配性分析方法 65.4健康状态判定（采用相对值，量化评估是否合适？采用表格的形式） 65.5异常状态判定 76运行异常预警方法 76.1独立特征参数异常变化预警 76.2系统状态向量适配异常预警 77评估装置（模块）调试与投运 87.1独立特征参数状态判定及预警功能调试 87.2系统状态向量适配状态判定及预警功能调试 87.3投运 88评估装置（模块）验收 88.1一般要求 88.2独立特征参数状态判定功能验收 88.3系统状态向量适配状态判定功能验收 98.4预警功能验收 98.5复核性验收 9TOC\o"1-3"\h\z

电站锅炉风机健康状态实时评估技术导则1范围本文件适用于单机容量300MW及以上电站锅炉的送风机、引风机、一次风机、增压风机、脱硫氧化风机等设备的健康状态实时评估及异常状态预警，其他容量机组的同类型风机可参照执行。2规范性引用文件下列文件对本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T26863火电站监控系统术语3术语和定义GB/T26863界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1系统状态向量systemstatevector由存在关联的若干系统运行参数组成的向量，采用[参数1，参数2，……，参数n]的形式表示，向量的每个取值表征系统的一种状态。3.2独立特征参数independentfeatureparameter独立影响风机运行安全的参数，如轴承温度、振动等。3.3评估周期evaluationperiod评估设备运行状态的时间尺度。4总则4.1应对设备投运所有工况下的风机运行健康状态进行实时评估，异常时发布预警信息。4.2风机运行健康状态实时评估及异常预警应不影响风机和其他设备、系统的正常运行及监控。4.3风机运行健康状态实时评估方法应与风机运行特性相适应，宜从风机本体安全性及风机系统（电机、管道、风机叶片及变频器等）运行参数的适配性两个方面进行评估。4.4风机运行健康状态实时评估宜采用独立装置或模块实现，评估结果通信至机组分散控制系统，进入历史库存储。4.5风机运行健康状态实时评估模块或装置应满足网络信息安全要求，不应连接互联网。4.6应在机组分散控制系统设置监视画面显示风机健康状态实时评估结论及预警信息。5风机运行健康状态实时评估方法5.1一般要求5.1.1风机本体安全性评估包括风机轴承、电机轴承和电机的运行健康状况分析，宜采用轴承温度、轴承振动和电机电流等独立特征参数表征，通过监视分析独立特征参数实时值及变化趋势，识别参数超限、突变、异常升速及异常波动等情形，判断风机本体的运行健康状态。5.1.2风机系统运行参数的适配性评估，应对包含机组功率、电机电流、风机进出口管道压力、流量、变频器反馈及风机叶片开度等关联参数之间的匹配情况进行分析，将关联参数有序排列，组成系统状态向量，通过实时工况下的系统状态向量与健康状态下的相同或相近工况下的系统状态向量类比，判断风机系统关联参数的适配性。5.1.3待评估工况采用的系统状态特征向量应与健康状态下的相同或相近工况采用的系统状态向量一致。5.2独立特征参数分析方法5.2.1超限分析某时刻参数测量值越过预先设定的阈值判定为超限，超限阈值宜采用设备厂家提供的报警值或保护跳闸值乘以0.8~0.9倍以后的取值。5.2.2突变分析对某时间段内的参数采集（采集周期不大于1s）数列X[x1,x2,…xn]，满足以下条件判定为突变，。（注：Xt为预先设定的阈值）5.2.3异常升速分析对某时间段内的参数采集（采集周期不大于1s）数列X[x1,x2,…xn]，满足以下条件判定为被监视参数异常升速，，或，Nt的计数规则如下：；。（注：其中Nt为分析时段内升速率超限的次数，Xt1，Xt2，Xt2为预设的升速率超限判断阈值）5.2.4异常波动分析对某时间段内的参数采集（采集周期不大于1s）数列X[x1,x2,……xn]，获取最大值xmax和最小值xmin，求取两者之间的差值xd；计算获得数列X相邻元素差值序列X1[x2-x1,x3-x2,……xn-xn-1]，计算X1中相邻元素乘积得到相邻元素乘积序列X2[(x2-x1)·(x3-x2),(x4-x3)·(x3-x2),……,(xn-1-xn-2)·(xn-xn-1)]；若相邻元素乘积序列中小于或等于0的元素的数量大于或等于预设阈值N、且差值xd大于或等于预先设定阈值D，判定被监视参数异常波动。5.2.5突变判定阈值、异常升速判定阈值及异常波动判定阈值根据独立特征参数的特性确定。5.3系统状态向量适配性分析方法5.3.1系统状态向量提取5.3.1.1采用工频运行的引风机或增压风机宜采用[机组负荷，风机叶片开度，风机出口风压，风机入口风压，电机电流]作为系统状态向量；采用变频运行的引风机或增压风机宜采用[机组负荷，风机叶片开度，变频器反馈，风机出口风压，风机入口风压，电机电流]作为系统状态向量。也可采用其他能表征设备状态的运行参数的组合作为系统状态向量。5.3.1.2采用工频运行的送风机宜采用[机组负荷，送风机叶片开度，送风机出口风压，送风机出口母管流量，电机电流]作为系统状态向量；采用变频运行的送风机宜采用[机组负荷，送风机叶片开度，送风机出口风压，送风机出口母管流量，电机电流，变频器反馈]作为系统状态向量。也可采用其他能表征设备状态的运行参数的组合作为系统状态向量。5.3.1.3采用工频运行的一次风机宜采用[机组负荷，一次风机叶片开度，一次风机出口母管压力，一次风机出口母管流量，磨煤机运行台数，电机电流]作为系统状态向量；采用变频运行的一次风机宜采用[机组负荷，一次风机叶片开度，一次风机出口母管压力，一次风机出口母管流量，磨煤机运行台数，电机电流，变频器反馈]作为系统状态向量。也可采用其他能表征设备状态的运行参数的组合作为系统状态向量。5.3.1.4脱硫氧化风机宜采用[电机电流、风机出口或入口管道调门开度、风机出口压力、母管流量]作为系统状态向量。也可采用其他能表征设备状态的运行参数的组合作为系统状态向量。5.3.2系统状态向量类比分析方法5.3.2.1系统状态向量适配性分析宜通过计算两个向量之间的偏离度与相似度来进行。5.3.2.2相似度与偏离度计算方法风机系统状态向量采用A=[a1,a2,a3,….an]表示，某实时工况风机系统状态向量Ax=[ax1,ax2….axn]，同设备相同或相近工况健康运行时系统状态向量表示为Ah=[a01,a02,…a0n]，基准向量A0=[1,1,…1]n（A0为n维单位向量），定义比较向量Ar=[a1r,a2r,…anr]，Ar的计算式如下：相似度S计算方法如下：偏离度P的计算方法如下：5.3.2.3相似度、偏离度异常判定阈值根据设备所属热力系统运行特性确定。5.4健康状态判定（采用相对值，量化评估是否合适？采用表格的形式）5.4.1风机运行健康状态判定宜采用定量评价和定性评价相结合的方法。5.4.2独立特征参数安全性评价5.4.2.1各独立特征参数应单独评分，表征设备某个维度的健康状况，互不影响。5.4.2.2独立特征参数运行健康状态宜采用如下评分规则：a）轴承温度：健康状态得分=100-权重系数×（|实时测量值-正常运行推荐值|÷（跳闸保护值-正常运行推荐值））×100；权重系数的选择根据特征参数所在设备的运行特性取值，宜位于0.9~1.1之间；b）轴承振动：健康状态得分=100-[（实时测量值-正常运行推荐值）÷（跳闸保护值-正常运行推荐值）×100]。5.4.2.3所有独立特征参数健康状态得分大于90分，且未发生任意一个独立特征参数出现突变、异常升速或异常波动时，判定为设备在安全性维度处于健康良好状态。5.4.3风机系统运行适配性评价5.4.2.1风机系统运行适配性宜采用实时系统状态向量与相同或相近工况下系统状态向量的相似度与偏离度评价；5.4.2.2系统运行适配性得分=[100-(1-实时相似度)÷（1-相似度异常判定阈值）×100]×0.5+(1-实时偏离度÷偏离度异常判定阈值)×100×0.5；5.4.2.3系统运行适配性得分大于50分，判定为设备在系统适配性维度处于健康良好状态。5.5异常状态判定5.4.1当某个独立特征参数判定为超限运行、突变、异常升速或异常波动任意一种或多种且健康状态得分小于80分时，判定设备状态运行异常。评分规则参照附录表。5.4.2当某设备实时系统状态向量与相同或相近正常工况系统状态向量之间的相似度小于异常判定阈值，或偏离度大于异常判定阈值时，判定设备运行状态异常。6运行异常预警方法6.1独立特征参数异常变化预警6.1.1当某个独立特征参数判定为异常时，应能发出该参数相对应异常类型的报警，同时在监视画面上用文字显示异常类型，对应参数应设置闪烁、变色等醒目的提示，直到运行人员手动复位。6.1.2当有两个或以上独立特征参数同时被判定为异常时，应能发出多个参数异常变化的报警，同时在监视画面上用文字显示所有异常参数的异常类型，对应参数应设置闪烁、变色等醒目的提示，直到运行人员手动复位。6.2系统状态向量适配异常预警6.2.1当某设备被判定为系统状态向量适配异常时，应能发出对应设备运行异常的报警，同时在监视画面上显示该设备运行异常字样，设备本身配置闪烁、变色等醒目的提示功能，直到运行人员手动复位。6.2.2当两个或以上设备同时被判定为系统状态向量适配异常时，应能发出多个设备运行异常的声光报警，同时在监视画面上显示对应设备运行异常字样，所有异常设备配置闪烁、变色等醒目的提示功能，直到运行人员手动复位。斟酌报警形式7评估装置（模块）调试与投运7.1独立特征参数状态判定及预警功能调试7.1.1对独立特征参数异常判定功能进行静态调试，设定异常判定阈值，采用标准信号源模拟参数超限、突变、异常升速及异常波动工况，验证独立特征参数健康、异常状态判定功能及阈值设定的正确性。7.1.2独立特征参数状态判定功能调试正常后，进行预警功能调试，采用标准信号源模拟参数超限、突变、异常升速及异常波动工况，调试各预警功能直至满足6.1的要求。7.2系统状态向量适配状态判定及预警功能调试7.2.1收集各设备从发电机组并网初期到额定功率运行工况健康运行和异常运行时系统状态向量样本，建立样本库。7.2.2设定相似度、偏离度判断阈值的初始值，分别采用健康运行和异常运行时的系统状态向量样本进行评估，验证系统状态向量适配状态判定功能及阈值设置的正确性，调试相似度、偏离度判断阈值直至所有样本评估结论正确。7.2.3系统状态向量适配状态判定功能调试完成后，进行预警功能调试，随机模拟系统状态向量适配异常状态，调试各预警功能直至满足6.2的要求。7.3投运7.3.1风机运行健康状态实时评估及异常预警功能调试正常后，可投入试运行，首次投入时应进行投/退扰动性试验，投入与退出均不应影响原系统的正常工作，退出扰动性试验宜包含手动退出及故障退出两种模式。7.3.2风机运行健康状态实时评估及异常预警功能在风机运行期间宜全程投入。7.3.3设备健康运行和异常运行样本库管理应纳入维护，当设备、系统运行特性发生变化时应及时更新。7.3.4超限、突变、异常升速、异常波动、相似度以及偏离度判断阈值管理应纳入维护，宜适时更新，使诊断结论与设备实际状态保持一致。8评估装置（模块）验收8.1一般要求8.1.1风机运行健康状态实时评估及异常预警功能宜在投运12个月以后验收。8.1.2验收范围涵盖风机运行健康状态实时评估及异常预警的所有功能。8.2独立特征参数状态判定功能验收8.2.1在停机状态下，采用标准信号源模拟参数异常情况，验证参数状态判定功能和阈值的正确性，记录验收结论，准确率应达到100%。8.2.2设备运行且某独立特征参数状态判定功能投入期间，评估结论的误判率应≤0.5%。8.3系统状态向量适配状态判定功能验收8.3.1任意选取涵盖设备投运至额定负荷的设备健康运行数据，人为修改系统状态向量中的单个或多个元素取值至异常，进行模拟测试，识别异常的准确率宜为100%。8.3.2设备运行且系统状态向量适配状态判定功能投入期间，评估结论的误判率应≤0.5%。8.4预警功能验收8.4.1预警功能验收应在停机状态下进行。8.4.2采用标准信号源模拟参数异常情况，验证预警内容的正确性，记录验收结论，准确率应达到100%。8.4.3任意选取涵