锅炉设备故障分析及其应用

2017-01-20

中国设备工程 2017年15期

关键词：知识库炉膛分析法

（沈阳特种设备检测研究院，辽宁沈阳 110036）

锅炉设备故障分析及其应用

包钢

（沈阳特种设备检测研究院，辽宁沈阳 110036）

锅炉是一种使用较为普遍的热能交换设备，而在锅炉设备的日常使用时会出现许多的故障，本文就锅炉设备故障分析及其应用展开了探讨与分析。

锅炉设备；故障分析；应用

随着我国工业的发展，锅炉设备在企业中发挥着越来越重要的作用，其安全生产也更受重视。这就需要对锅炉设备的故障检修以及日常维护工作进行革新与发展。

1 锅炉的工作原理

锅炉设备是一种将水加热的热交换工具，在锅炉进行工作时，会通过燃料的燃烧产生热力，并将热力传送给锅炉中的水，再通过水沸腾汽化的过程。在锅炉装置中，大体上可以分为六个部分，即锅炉的主体部分、燃料的供应部分、制粉系统部分、除尘系统部分、燃烧部分以及烟风系统部分。

在锅炉的主体部分中，包含了预热装置、炉膛、燃烧装置、烟道、再热装置、省煤器、汽包、过热器、水冷壁等众多的小的零件部分。在这些装置中，锅炉的炉膛是燃料进行燃烧的地方，在炉膛中燃料进行燃烧释放出热量，而在炉膛的内侧则安装了受热的装置即水冷壁，其功能是用来收集燃烧时产生的辐射热，在水冷壁的接口处会与锅炉的汽包以及联箱进行衔接。省煤器是用来节约燃料的使用程度，主要由一组蛇形管道组成，利用在锅炉烟道里的热量重新给水加热，可以极大程度的节约燃料，汽包是在炉膛的顶部，在汽包的内部有着可以将水与汽进行分离的装置，可以将水蒸气收集起来再次传入过热器中进行加热。而过热器设置在炉膛的出口上，是用来为水蒸气降温重新还原冷却成水，而再热装置布置在烟道的顶部，通过挡板进行调整。

2 锅炉故障的特点

在当前的锅炉设备中存在着许多不同的功能系统，例如供煤、蒸汽、供水等部分，而在这些部分中又细分为许多的设备。所以在进行锅炉设备的故障检测时需要有很多相关的参数进行比较，同时由于设备内部的零部件较多，也极易发生锅炉设备的故障，在对锅炉设备的故障进行分析时可以总结出以下几个特点。

2.1 分层性

在锅炉设备的故障中，许多的故障都会表现出鲜明的层次特点，在锅炉中出现的故障大多数都会与故障零件所在的系统有直接的联系，许多较高层次的锅炉故障是由于小故障没有及时得到维修才逐渐演变成的，所以说在锅炉设备中较高层次的故障大多数是由小故障引发的。

2.2 关联性

在锅炉设备中许多的故障都会引起同一系统中其他零部件出现故障，引起横向性的连锁故障，造成这一现象的主要原因是由于在锅炉的各个系统中每个小的零部件的参数都是相互关联的，所以一旦有一个零件出现故障就很容易导致其他的部件出现失灵。比如在锅炉的加热过程中，一旦炉膛的温度过高，则所有与炉膛温度相关的参数都会出现变化。

2.3 延时性

在锅炉设备中许多的故障都并非立即发生的，通常锅炉内的故障在一开始的时候并不会显现出来，而是经过了一段时间的积累，使得零件的故障情况越来越严重才会突然的爆发出来。比如在锅炉的汽包中，如果其气压过高的话并不会直接导致锅炉出现故障，但是在一段时间之后，这一现象将造成整个水蒸气系统的故障。

2.4 不确定性

在锅炉的使用过程中，并不是所有的故障都是有着内在的联系，也有可能是其他的原因造成锅炉零件出现故障，这些不确定的因素也极大程度的增加了锅炉设备进行维修检测的难度。

3 在锅炉故障中进行分析的应用

3.1 分层分析法

分层进行锅炉故障的分析可以有效的将定性检测以及定量检测结合起来，可以将原本复杂的分析方式变的直接明了。所谓的分层分析方式就是将锅炉设备的故障进行量化处理，并用数字予以表示出来。将锅炉设备的各个零件出现故障的可能因素一一列举出来。例如在锅炉设备中可以使用一到九的标注方式，将锅炉的某一系统中的零部件分别列举到表格中，然后用数字表示其中的重要程度。通过这种方式可以建立起一个有效的锅炉设备故障的层次结构，可以从整体的角度去分析锅炉设备出现故障的所有原因。

3.2 锅炉设备专家系统分析法的建立

在锅炉设备的检测中，也可以使用专家系统进行锅炉设备的检查。在专家系统的检查中通常是由一个较小却相对结构完善的系统开始的，而在专家系统进行建立时，通常要经过几个步骤。

3.2.1 建设相关的知识库

首先是将锅炉设备中的相关知识转化为进行研究的问题，其次将这些知识进行概念化的处理，例如在锅炉设备专家系统中应当包括了相关的数据的种类，当前已知的信息、针对问题的所得出的原因、以及系统中的控制方式等。接着将这些概念进行形式化处理，在这一过程中需要将知识的结构以及表达形式转化成计算机中能够识别的方式。再次，将这些形式化的知识编写规则，即是指通过编程语言将这些数据输入到计算机中，使得这些知识可以被计算机进行识别。最后将这些规则合理化，通过检查对这些规则进行确认。

3.2.2 原始知识库的调整

在建设专家系统的知识库之后，则要根据知识库进行初始的调试，对相关的实验进行推演。

3.2.3 进行改良

在通过对知识库进行多次的实验以及调整之后，不断的总结修改，直到系统能够到达专家的检测能力。

3.3 锅炉设备专家系统分析法的设计

在锅炉设备的专家系统中，可以通过相关案例的模式进行设计，在这系统中，可以根据锅炉故障的编程语言描述，在知识库中找到相似的案例进行故障诊断。这种进行检测的方式主要是在知识库中进行检索比对而进行的。所以在知识库中可以对锅炉设备中各个系统各个零件可能出现的问题以及故障的表现形式进行记录，在出现锅炉设备故障之后就可以根据故障的现象在知识库中进行逐一的对比，然后将与实际情况相匹配的案例列出，例如在锅炉设备中会出现锅炉水量降低的问题，在这一问题中表现出来的现象就是水蒸气的温度升高，供水量已经小于水蒸气的流量。而当锅炉中的水量充足时，则会表现出水蒸气温度的降低同时水蒸气的含水量增长等，在进行比对时一旦出现与这些案例相类似的情况发生，系统就会显示出相应的故障名称。同时对于数据库中存储的知识都会以二维表格的形式进行存储的，在所有的二维表格中，都会有一个相应的信息，对应着唯一的一个案例，在专家系统中，数据库就是由诊断库以及案例存储库组成的，在案例存储库中记录着相应的案例表现信息。在系统进行检测时，会在案例存储库中找到对应的现象，再通过二维表格找到与之相应的诊断信息。所以当二者统一之后，在检测结果中就会显示出最后的检测报告，在这一报告中将会出现七条故障的相关信息，即是系统编号，故障零件名称、故障原因、发生时间、故障现象、处理意见、检测者。而在数据库的系统维护时，会根据实际的情况对数据库里的案例进行扩充、减少等修改，保障锅炉设备专家系统能够及时的发现新问题。

3.4 故障树分析法的概念

故障树分析法是一种将锅炉设备中的故障以及原因从整体到各个零件的顺序进行树状的细化分析。这是针对锅炉设备故障的层次性的一种分析方式，在故障树分析法中，通常会对锅炉设备中的问题进行原因分析，所得出的结论将作为下一级分析的出发点，继续进行分析，从而一直找到故障发生的根本原因。

3.5 故障树分析法的特点

3.5.1 直观性

在故障树分析法中，可以明确的发现在锅炉设备系统中出现的故障与原因之间的关系，同时也可以将锅炉故障的现象以及故障的所有因素以逻辑图形的方式表现出来。在进行故障树分析时，可以从树状图的最顶点出发，然后依次找到锅炉设备出现故障的原因以及与哪些系统、哪些零件有关，从而可以对锅炉全面系统的进行故障的检查与排除。同时也可以从故障树的最底端进行分析，通过观察哪些零件会对系统出现的故障产生影响，再将零件的故障现象对于锅炉设备的系统故障进行对比。

3.5.2 灵活性

在故障树分析法中，既能够从锅炉设备的零部件出发，对其能够出现的故障进行分析，同时也能够从整体的角度进行分析，考虑人为或者其他的原因会对锅炉设备产生影响。同时这一模式相对比较方便简单，可以使检修人员迅速进行上手。在进行故障诊断的同时，也能够应用与锅炉设备的管理以及日常的维护工作。

3.6 故障树分析法的应用流程

在使用故障树分析法时，第一，要对锅炉设备有着系统的了解与熟悉，使用者应当掌握整个锅炉设备的工作流程。第二，对出现的锅炉故障进行调查，包括对其发生过的故障以及可能发生的故障进行数据采集。第三，列举出造成这一故障可能出现的原因。第四，采集锅炉设备发生所有故障的机率。第五，根据采集的数据制作故障树图，然后根据故障树进行分析。