基于DCS的YG-240锅炉汽水系统故障诊断系统

2021-01-25

世界有色金属 2020年20期

（中铝山东工程技术有限公司，山东淄博 255052）

1 概述

汽水系统作为锅炉水汽转换及输送的重要单元，长时间在高温高压环境下工作，受高温腐蚀及烟气磨损的影响，汽水系统极易发生故障，是锅炉安全运行的薄弱环节，且这些事故往往非常突然，且对设备本体具有一定的冲击破坏性，本文通过分析影响汽水系统安全稳定运行的各种元素，并通过故障树分析方法研究汽水系统故障机理，应用广义故障树框架结构建立了基于故障树的故障诊断系统。最后，利用VB，MYSQL等开发工具开发出基于故障树的故障诊断系统软件，该软件具有可靠性、实时性、预警性以及可扩展性等特性。

2 工艺流程

2.1 工作流程

YG-240/9.8-M1锅炉的工艺流程如图1所示。

图2简要的概括了锅炉汽水系统的工艺流程。锅炉给水经给水泵升压后先进入省煤器，在省煤器中与烟气进行热交换后进入汽包，然后沿着下降管、下联箱、水冷壁的路径在炉膛内部接受辐射热，形成汽水混合物后进入汽包。汽包中的汽水分离器将汽水混合物分离，水留在汽包水容积中与不断送人的给水一块经下降管进入水冷壁受热后再次进入汽包，如此反复，形成水循环。有引出管将汽包内的蒸汽引出，进入锅炉过热系统，经低过、屏过、高过加热到额定温度后送至汽轮机中做功[1]。

图1 YG-240/9.8-M1锅炉的工艺流程图

2.2 影响汽水系统故障的因素

锅炉汽水系统的故障通常都发生在锅炉受热面上，另外汽包及给水系统的故障虽没有受热面常见，但这些部位一旦发生故障，很容易造成锅炉停炉。因此汽水系统故障诊断主要围绕这些锅炉部件的故障现象来进行分析，表1归纳总结了常见的锅炉汽水系统故障现象及形成原因。

表1 锅炉汽水系统故障列表

图2 锅炉汽水系统流程图

3 故障树诊断法及其特点

3.1 故障树诊断法的定义

故障树诊断法（简称FAT）对系统故障所发生的总体原因进行细化，并按照逻辑关系将所有细化原因排列成树状结构，通过对树状结构的分析确定导致故障发生的各种因素组合及发生概率，非常适合在实际的工程系统中使用。

3.2 故障树的建立

通常故障树建立的步骤为：系统定义、建立故障树、定性估计、定量估计。针对锅炉汽水系统建立故障树，具体步骤如下：

（1）研究汽水系统的结构功能、工作流程、运行参数。

（2）统计整理汽水系统以往发生的故障，对未发生但有可能发生的故障进行预测，综合这些故障进行重新定义。

（3）分析故障形成的原因，针对汽水系统不同部件的设计、制造、安装、运行工况进行故障分析，同时外部环境因素及人为因素也应一并进行综合分析。

（4）收集系统各故障发生的概率数据。

（5）选定汽水系统中最常见且对锅炉稳定运行影响最大的故障状态作为顶事件，并建立故障树。

（6）对故障树结构作定性分析。应用布尔代数法则对故障树进行化简；对故障树进行最小割集和最小路集运算；对故障树中的各事件做重要度分析，确定各事件对其顶事件的影响程度，从而对各事件所代表的部件对整个系统的重要程度有了定性的认识。

（7）对故障树结构进行定量分析，比对根据最小割集和最小路集计算出的顶事件发生概率，若超出预期，则采取可靠措施降低顶事件的发生概率。

（8）综合考虑技术、价格等条件，对预防事故发生提出并采取可靠措施。

4 系统设计

4.1 系统设计思想

①实时、可靠、准确。②实时性。③可靠性。④预警性。⑤可扩展性。

4.2 系统软件实现

本故障诊断系统基于WindowsXP为操作系统，以Visual C++6.0为开发工具。Visual C++，是以C++语言为基础的开发Windows环境程序，面向对象的可视化集成编程系统。它不但具有程序框架自动生成、灵活方便的类管理、代码编写和界面设计集成交互操作、可开发多种程序等优点，而且通过的设置就可使其生成的程序框架支持数据库接口、OLE2.0，WinSock网络、3D控制界面。

本系统采用MYSQL数据库对系统知识库进行组织和管理，诊断程序通过调用DCS数据存储中的实时数据，经过OBDC方法与数据库进行交互，故障诊断程序通过分析监测到的DCS实时数据，利用知识库中的相关知识及推理机制对系统进行诊断，并将诊断结果在诊断界面显示出来，同时给予运行人员相应的故障处理建议。整个诊断系统的基本结构如图3所示：