大型火電廠主要設備包括（kuò）鍋爐、汽輪機和發電機等，完成從熱能到機械能（néng）再到電能的轉換過程。設備（bèi）與（yǔ）設備之間的耦合性（xìng）、係統的複雜性，以及設備在高溫、高壓、高速旋（xuán）轉的特殊工作環境下，決定了火電廠是一個高故障率和故障危（wēi）害性（xìng）很大的生產場所，這些故（gù）障（zhàng）都（dōu）將（jiāng）造成重大的經（jīng）濟損失和（hé）社會後（hòu）果。因此，通過先進的技術手段，對設備狀態（tài）參數進行監測和分析（xī），來判斷設備是否存（cún）在異常或故障、故（gù）障的部位和原因、故（gù）障的劣化趨勢，以確定合理檢（jiǎn）修時機很有必要。
    一、火電（diàn）廠主要設備的典型故障及其診斷方法
    1、鍋爐的主要（yào）故（gù）障及診斷方法
    主要故障
    （1）過熱器泄漏。過熱器泄漏爆管區集中在高溫過熱器下彎頭外圈向火側，主要原因是爐膛高度偏低，使該處出現過熱，此處也有選材（cái）裕度不足及焊接質（zhì）量問題。
    （2）省煤器泄漏。主要原因是飛灰磨（mó）損造成管壁減（jiǎn）薄，特別是在穿牆管、爐牆漏風和彎頭處為常見。
    （3）水冷（lěng）壁泄漏。主要原因是局部過熱和腐（fǔ）蝕，局部過熱是水循環破壞和管內結垢造（zào）成，而（ér）火焰偏斜或燃燒區煙溫過高則使（shǐ）水冷壁高溫腐蝕。
    （4）除塵器故障。主要原因（yīn）有煙氣流速太快，灰粒的粒度較大，含（hán）塵濃（nóng）度大，排煙溫度低於露點溫度等。
    診斷方（fāng）法
    在鍋爐故障診斷中（zhōng），物理診斷方法有：紅外測溫（wēn）技術，具體應（yīng）用範圍有鍋爐火焰和燃燒狀態進行辨別與控製、熱力設備疲勞損傷、熱力設備熱機械學特征規律、熱力（lì）係統漏熱及保溫進行（háng）診斷與評（píng）價、鍋爐熱汙染控製等；超聲波診斷（duàn）方法，它可用來監視爐膛（táng）上部區（qū）域（yù）的煙氣溫度，決定何時進行吹灰操作，保持鍋爐良（liáng）好的運行性能，監視爐膛各個燃燒器區域附近煙氣溫度（dù），有助於識別和清除燃燒器故障導致的燃燒工況異常，同時（shí）可對汙染物生成有重要（yào）影響的溫度的優化控製，實現清潔（jié）燃燒；無損傷檢測技術是指對材料、部件進行的非破（pò）壞（huài）檢測，以期發現表麵和內部缺陷的一項技術（shù）。數學診斷方法有故障樹診（zhěn）斷法、模糊診斷方法等（děng）。在診斷係統（tǒng）方麵，主（zhǔ）要有清華（huá）大學研究開發的大型電站鍋爐遠（yuǎn）程監測與故障診斷係統，華中科（kē）技大學研究開發的循環流化（huà）床鍋爐在線監測與狀態診斷專家係統等。
    2、汽輪機組的主要（yào）故障及診斷方法
    汽輪機的主要故（gù）障
    （1）不平衡（héng）。主要是由於轉子存在加工誤差和永久（jiǔ）彎曲、葉片脫（tuō）落、聯軸器漂偏、接長軸製造不良、受熱不均勻或材質（zhì）缺陷（xiàn）而引起的熱撓曲等造成（chéng）的。
    （2）不對中。主要原因是滑銷（xiāo）係統（tǒng）卡澀，汽缸溫差（chà）超限（xiàn），機組升速太快，真空（kōng）下降過大（dà），基礎不均勻下沉等，使機組膨脹（zhàng）不暢和軸承座膨脹不均勻，以及聯軸（zhóu）器偏心等。
    （3）轉子碰摩。主（zhǔ）要原因有汽封間隙設計和調整不當，汽缸膨（péng）脹不暢，汽缸熱變形過大，機組振動過大和軸向位移增大等。
    （4）葉（yè）片脫落。主（zhǔ）要是由於設計的（de）強度不足，蒸汽參數波動較大，機組在電網周波變化較大和（hé）低負荷下長期運行，以及機組在（zài）小於額定轉速以下某轉（zhuǎn）速停留時間過長等。
    （5）蒸汽激振（zhèn）。主要原（yuán）因是由於高中壓轉子臨界轉速（sù）較低，並且高中壓（yā）轉子熱態下（xià）撓度變化較大，軸承標高（gāo）變化較大，接長軸的加工和安（ān）裝質量不良，聯軸器中心徑向或軸向誤差太大，軸係（xì）平衡（héng）和（hé）對中狀態惡化等，使高中壓轉子失穩。
    發電機的主要故（gù）障
    （1）油膜振蕩。主要是因（yīn）為發電機轉子一階臨界轉速過低，並（bìng）且三軸楔瓦穩定性差，在載荷減輕時，其失穩轉（zhuǎn）速過低。
    （2）定子線圈絕緣（yuán）故障。主要（yào）是由於（yú）磨損、老化、汙染及腐蝕等原因（yīn）使絕緣（yuán）失效，造成局部（bù）放      （3）電和溫度升高，以及由於綁紮不緊、冷卻水泄漏、疲勞（láo）磨損等原因使絕緣層損壞，造成線棒位移和匝間短路。
    （4）定子線圈過熱。主要是由於製造或安裝過程中某些缺陷使匝間短路，造成局部（bù）過熱。
轉子繞組（zǔ）故障。包括接地（dì）、匝間短路和斷線故（gù）障（zhàng）。接地和匝（zā）間短路（lù）障礙（ài）主要是由於絕緣降低和損壞引起的，接頭開焊和（hé）熱變形會引起斷線。
    （5）冷卻水係統（tǒng）故障。主要是由於冷卻水泄漏、管道異物（wù）堵塞、誤動作等使冷卻水流量降低和中斷，以及由於材料和安裝缺陷引起定子漏（lòu）水。
    診（zhěn）斷方法
    在汽（qì）輪機組故障診斷中，振動法是應用普遍也比較成熟的一種方法。應用熱力學分（fèn）析診斷汽輪機組性能故障也是一個重要手段，另外（wài）還有油液分析、聲發射法、無損（sǔn）檢測技術等。聲發射法主要用於動靜碰磨故障檢測、泄漏檢測（cè）等。日立公司在（zài）350MW汽輪機高中（zhōng）壓轉子上設置試片，在兩端軸承的軸瓦處進行聲（shēng）發（fā）射和（hé）記錄，診斷（duàn）轉（zhuǎn）子的碰磨。在汽輪機組壽命診斷中，無（wú）損檢測技術應用相當重要，目前用到的非破壞性評價法主要（yào）包括（kuò）硬度測定法、電氣抵抗法、超（chāo）聲波法、組織對比法、結晶（jīng）粒變形（xíng）法、顯微鏡觀察測定法和X射線分析法等。
    現（xiàn）今國內外已經（jīng）研製開發出了幾十種用於汽輪機組（zǔ）的故障診斷係統。國外主要有美國Radial公司開發的汽輪發電機組振動診斷（duàn）用專家係統，西屋公司的汽輪發電機組故障診斷係統，Bendy公司的旋轉機械（xiè）故障（zhàng）診斷係統。國內主要有上海（hǎi）大學研製（zhì）的（de）熱力參數監測和故障診斷係統TPD，該係統可以提高（gāo）汽（qì）輪（lún）機組的運行可靠性，同時（shí）能夠優化運行（háng）方案、提高運行效率、延長運行壽命。由清華大學、華中理工大學、哈爾濱工（gōng）業大學、哈爾濱電工儀（yí）表所等院所聯合研（yán）製200MM、300MW汽輪（lún）發電機組工況（kuàng）監測與故障診（zhěn）斷專家係統，可全麵監測診斷機械振動（dòng）故障、氣隙振動故（gù）障、熱因素引起的故障、機電耦合軸係扭振故障以及調（diào）節控製係（xì）統（tǒng）故障。
    3.變壓器的主要故障及診斷方法
    主要故障
    （1）線圈匝間短路。主要（yào）原因是絕緣老化或散熱不良或長期過負荷（hé），由於短路電動力損傷匝（zā）間絕緣，繞組的材料或工藝方麵的（de）缺陷，進水（shuǐ）受潮，大氣或操作過（guò）電壓的襲擊。
    （2）繞組（zǔ）斷（duàn）線。主要原因有（yǒu）短路電動力使線圈（quān）斷線，焊接不良（liáng），匝間短路。
    （3）繞組對地擊穿。主要原因有主絕緣的老化，絕緣油受潮，繞組內（nèi）有雜質進（jìn）入，過電壓短路時線圈變形損壞，因冷卻係統故障、冷卻油道堵塞、保護失靈從而產生整體或局（jú）部過熱以致絕緣損壞。
    （4）繞組相間短路。主（zhǔ）要原因與對地擊穿相似，也（yě）可能是引線（xiàn）間或套管間短路，油麵（miàn）過低。
    （5）鐵芯片局部（bù）短路或局部融毀。主要（yào）原因是鐵芯或（huò）扼鐵的螺杆絕緣損壞，故障處有金屬片使鐵（tiě）芯片短路，片間絕緣損壞嚴重，接地方法不正確構成電流環路。
    （6）分接開關接觸不良，觸頭表麵熔化。主要（yào）原因是結構裝配上存在缺陷，切（qiē）換分接頭後，接觸（chù）不可靠，動觸頭彈簧壓力不（bú）夠，有載調壓裝置安裝調整不當。
    （7）套管對地閃絡或爆炸。主要原因是表麵積灰，髒汙，裂紋，密封不嚴，呼吸器配置不當。
    （8）負（fù）荷正常油溫升（shēng）高。主要原因是繞組匝間短路，損耗增加，大電流連接處接觸不良，油（yóu）位過低，冷卻效果差。
    診斷（duàn）方法
    在變壓器故障診斷中，常用的方法有振動分析法、油中氣體分析法（fǎ）、局部放電法、恢複電壓法、頻率響應分析法以及（jí）紅外診斷技術（shù）等。目前（qián）應用較多的主要是紅（hóng）外診斷技（jì）術。在診斷係統方麵，國（guó）內外學者（zhě）和研究單位在這方（fāng）麵進（jìn）行了大量的工（gōng）作，已經研（yán）製出了具有故障檢測和初步（bù）診斷功能的專家（jiā）係統，如河南電力試驗研究所開發研究的電力變壓器故障診斷微機專家係統。此外，國內有許多（duō）著名高校（xiào）正在從事這方麵（miàn）的研究，取得了巨大的理論成果。
    二、目前火電廠（chǎng）設備故障診（zhěn）斷存在的問題
    目前雖然有許多診斷方法和診斷係統應用於火電廠設備的故障（zhàng）診斷，並取得了很（hěn）好的（de）應用效果，但在實際應用時也存在著（zhe）不少的問題，主要表現在以下幾個方麵。
    1、檢測手段
    故障診斷的推（tuī）理機製已經達到很高的水（shuǐ）平，但征兆的（de）獲（huò）取成為了一個瓶頸，即大的問題是檢（jiǎn）測手段不能滿足診斷的（de）需要，不能真實地反應故障的特征。
    2、複雜的故障機理
    對（duì）故障機理的了解是（shì）準確診斷故障的前提。目前，對電廠某些設備的（de）複（fù）雜故障，很難從理論上給出解釋，對其機理的了解並不深刻。
    3、人工智能應用（yòng）
    專家係統作為（wéi）人工智能在電廠主要設備故（gù）障診斷（duàn）中（zhōng）的應用已獲得成功，但（dàn）仍有一些關鍵的人工智能應用問題需要解決，主要有知識的表達與獲取、自學習、智能辨識（shí）、信息融合等（děng）。
    4、診斷方法的單一性
    當前火電廠設備的故障（zhàng）診斷係統所（suǒ）用的診斷方（fāng）法有模糊邏（luó）輯法、故障樹分析法、專家係統、人工神經網絡等。但是單一的診斷方法往往難以達到期望的診斷效果。
    5、故障定（dìng）位
    目前的故障診斷係統常常隻（zhī）是進行到故障類型識別這一部分，不能確定故障的具體位置，且對（duì）設備的狀態進行預（yù）測的功能研究不（bú）夠。
    三、火電廠（chǎng）設備故（gù）障診斷（duàn）的發展
    1、故障診斷係統的發展趨勢
    （1）分層分布式結構的故障診斷係統
    火（huǒ）電機組（zǔ）的各子係統的結構和功能是分布式和多層次的（de），這種（zhǒng）結構上的層次關係，要求（qiú）其診斷係統是分布式和多（duō）層次的（de），由全局診（zhěn）斷係統和子診斷係統（tǒng）組成。全局診（zhěn）斷係統負責（zé）診斷任務的管理，包括將總體任務分解成子任（rèn）務和向各子診斷係統分配任務，這些任務往往是相互耦合的。診斷子（zǐ）係統完成以後，通過（guò）對各（gè）子診（zhěn）斷係統（tǒng）結論的綜合，給（gěi）出終結論（lùn）。分布（bù）式故障診斷專家係統具（jù）有推（tuī）理效率高，診斷速度快，係統可靠，適時性好的特點。
    （2）集成式故障診斷係（xì）統
    由於當前的診斷係統在推理方法上的單一（yī）性（xìng），在求解複雜係統（tǒng）的診斷問題時受到很大的（de）限（xiàn）製。未（wèi）來的火電機組故障診斷（duàn）係統，將根（gēn）據不同（tóng）子係統的（de）特點采用不同的推理模型，甚至（zhì）采（cǎi）用幾種不同推（tuī）理模型進行混合推理，各種推進模型的優勢將得到充分發揮，從而提（tí）高（gāo）推（tuī）理速度和（hé）準（zhǔn）確性。
    （3）構造大型監測診斷中心
    在同一電（diàn）網中，有許多同類型的火（huǒ）電（diàn）機組在同時運行。構造大型監測診斷中心所帶來的好處是非（fēi）常明（míng）顯的：便於集中保存機組的運行數據和機（jī）組健康狀況的資料；便於多台機組之間、多個電廠之（zhī）間共（gòng）享已有的知（zhī）識，便於知識（shí）庫的完（wán）善化；有利於機組的（de）負荷調度。
    （4）自（zì）主閉環診斷係統
    全自主、閉環故障診斷係統能夠在（zài）人員不參與的情況下完成持續的故（gù）障診斷，形成決策，再（zài）由診斷係統發（fā）出相應的控製命令，對機組施加適當的控製。要實現自主閉環診斷，必須要有成熟和（hé）先進的診斷技（jì）術。診斷係統的知識庫必須完備，診斷係統應（yīng）有學（xué）習機製，能診斷不可預知（zhī）的故（gù）障。
基於Internet的遠程故障診斷係統
    隨（suí）著計算（suàn）機（jī）網（wǎng）絡技術的發展（zhǎn），使得基於Internet的遠程應（yīng）用係統成為可能。將故障診斷係統與Internet相結合（hé）不但能夠獲取大量的故障案例與（yǔ）診斷經驗，同時能夠共享診斷（duàn）資源（yuán），實現專家異地會診，提高故障診斷水平。