大型火电厂主要设备包括锅炉、汽（qì）轮机和发电机等，完成从热能到机械能再到（dào）电能的转换过程。设备与设备之（zhī）间的耦合性、系统（tǒng）的复杂性，以及设备在（zài）高温（wēn）、高压、高速旋转的特殊工作环境下，决定了火电（diàn）厂是一个高故障率和故（gù）障危害性很（hěn）大的生产（chǎn）场所，这些故障都将造成重大的经（jīng）济损失和社会后果。因此，通过先进（jìn）的技术手段，对设（shè）备（bèi）状（zhuàng）态参数进行监测和（hé）分析，来判断设备是否存在异常或（huò）故障、故障的部位和原因、故障（zhàng）的劣化（huà）趋势，以确（què）定合理检修时机很有必要。
    一、火电（diàn）厂主要设备的典型故障及其诊断方法
    1、锅炉的主要故障及诊断方法
    主要（yào）故障（zhàng）
    （1）过热（rè）器（qì）泄漏。过热器泄漏爆管区集中（zhōng）在高温过热器下弯头外圈向火侧，主要原因是炉膛高度偏低，使该处出现过热，此处也有选材裕度不足及焊接质量问题。
    （2）省煤器泄（xiè）漏。主要（yào）原因是飞灰磨损造成管壁减薄，特别是在穿墙管、炉墙漏（lòu）风和弯（wān）头处为常见。
    （3）水冷壁泄漏。主要（yào）原因（yīn）是局部过热和腐蚀，局部过热是水循环破（pò）坏和管（guǎn）内结垢造成，而火焰偏斜（xié）或燃烧区烟温过高则使水冷壁高温腐蚀。
    （4）除尘器故障。主要原因有（yǒu）烟气流速太快，灰粒的粒度较大（dà），含尘浓度大，排烟温度低于露点温度等。
    诊断方法
    在锅炉故障诊断中，物理诊断（duàn）方（fāng）法有：红（hóng）外（wài）测温技术，具体（tǐ）应用范围有锅炉火焰和（hé）燃烧状（zhuàng）态进行辨别与控制、热力设备疲劳损（sǔn）伤、热力设备热机械学特征规律、热力系统漏热及保（bǎo）温进行诊断与评价、锅炉热污染控制等；超声波（bō）诊断方法，它（tā）可用来监视炉膛上部（bù）区域的烟（yān）气温度（dù），决定（dìng）何时进行吹（chuī）灰操作，保持锅炉良好（hǎo）的运行性能（néng），监视炉膛各个燃烧器区（qū）域附近烟气温度（dù），有（yǒu）助于识（shí）别和清除燃烧器故（gù）障导致的燃烧工况（kuàng）异常，同时可对（duì）污染物生成有重（chóng）要影响的温度的优化控制，实现清洁燃烧；无损伤检测技术是指对材料、部件进行的非破坏检测（cè），以期发现表面和内部缺（quē）陷的（de）一项技（jì）术。数学（xué）诊断方法有故障树（shù）诊断法（fǎ）、模（mó）糊诊断（duàn）方法等。在诊（zhěn）断系统方面，主要有清华大学研究开发的大（dà）型电站锅炉远（yuǎn）程监测与故障诊断系（xì）统，华中科（kē）技（jì）大学研究开发的循环流化床锅炉在线监测与状态诊断专（zhuān）家系统等。
    2、汽轮机组的主要故障及诊断方法
    汽轮机的主要故障
    （1）不平（píng）衡。主（zhǔ）要是（shì）由于转子存在加工误差和永久（jiǔ）弯曲、叶片脱落、联轴器漂偏、接长轴制造不良、受热不（bú）均匀或材质缺陷而引起的热挠曲等造成的。
    （2）不对中。主要原因是滑销系统卡涩，汽缸温（wēn）差超限，机组升速太快，真空下降过大，基础不均匀下沉等，使机组膨胀不畅和轴承座膨胀不均匀，以及联轴器偏心等。
    （3）转子碰摩。主要原因有汽（qì）封间隙设计和调整不（bú）当，汽缸膨胀不畅，汽缸热变形过大，机组振动过大和轴向位移（yí）增大（dà）等。
    （4）叶片脱落。主要是由（yóu）于设计的强度不足，蒸汽参（cān）数波动较大，机组在电网周波变化较大和低负荷下长期运（yùn）行，以及机组在小于额定转速以下某转速停留时间过长等。
    （5）蒸汽激振（zhèn）。主要原因是由于高中压转子临界转速较低，并且高（gāo）中压转子热态下挠度变化较大，轴承标高变化较大，接（jiē）长（zhǎng）轴的（de）加工和（hé）安装质量不良，联轴器中心径向或轴向误差太（tài）大，轴系平衡和对中状（zhuàng）态恶化等，使高中（zhōng）压转子失稳。
    发电（diàn）机的主要（yào）故障
    （1）油膜振（zhèn）荡。主要是因为发（fā）电机转（zhuǎn）子一阶临界转速过低，并且三轴楔瓦稳定（dìng）性差，在载荷减轻时，其失稳转速（sù）过（guò）低。
    （2）定子线圈绝缘故（gù）障。主要是由于（yú）磨损、老化、污染及腐蚀等原因使绝缘失（shī）效，造成局部放      （3）电和温（wēn）度升高，以及由（yóu）于绑扎不紧（jǐn）、冷却水泄漏、疲劳磨损（sǔn）等原（yuán）因使绝缘层损坏，造成（chéng）线棒位移和匝间短路。
    （4）定子线圈过热。主（zhǔ）要是由于制造或安装过（guò）程（chéng）中某些缺陷使匝间短路，造成局部过热。
转子绕组故障。包括接地、匝间短路和断线故障。接地和匝间短路障碍主要是由于绝缘（yuán）降（jiàng）低和损坏引（yǐn）起的，接头开焊和热变形会引（yǐn）起断线。
    （5）冷却水系统故障。主要是由于冷却水泄漏、管道异（yì）物堵塞、误动作等使冷却水流量降低和（hé）中断，以及由于（yú）材料和安装缺陷引起定子漏水。
    诊断方法
    在（zài）汽轮（lún）机组故（gù）障诊断中，振动法是应用普遍也比较成熟的一种方法。应用热力（lì）学分析（xī）诊断（duàn）汽轮机组性能故障也是一个重要手段，另外还有油液分析、声发射法、无（wú）损检测技术等。声发射（shè）法主（zhǔ）要用于动静碰磨故障检（jiǎn）测、泄（xiè）漏检测等。日立公司在350MW汽轮机高中压转子（zǐ）上设置试片，在两端（duān）轴承的轴瓦处进（jìn）行声发射（shè）和记录（lù），诊（zhěn）断转子的碰磨。在汽轮机（jī）组寿命（mìng）诊断中，无损检测技术应用相当重要，目前用到（dào）的非（fēi）破坏性评价法主要（yào）包括硬度测定法、电气抵抗法、超声波法、组织对（duì）比法、结晶粒变形法、显微镜观察测定法和X射线分析法等。
    现今国内外已经研制开发出了几十种用于汽轮机组（zǔ）的故障（zhàng）诊断系统。国（guó）外主要有美国Radial公（gōng）司（sī）开发的汽轮发电机组振（zhèn）动诊断用专家系统（tǒng），西屋公司的汽轮发（fā）电机组故障诊（zhěn）断系统，Bendy公司的旋转（zhuǎn）机械（xiè）故障（zhàng）诊断系统。国（guó）内主（zhǔ）要（yào）有上海大学研制的热力参数监测和故障诊（zhěn）断系统TPD，该系统（tǒng）可以提高汽轮机组的运行可靠性，同（tóng）时能够优化运行方案、提高运行效率、延长运行寿命。由（yóu）清华大学、华中理工大学、哈尔滨工（gōng）业（yè）大学、哈尔（ěr）滨电工仪表所等（děng）院所联合研制200MM、300MW汽轮发电机组工况监测（cè）与故障诊断专家系统，可全面监（jiān）测诊断机械振动故（gù）障、气隙振动故障、热因（yīn）素引起的（de）故障、机电耦合（hé）轴系扭振故障以（yǐ）及调节控制系统故障。
    3.变压器的主要（yào）故障及诊（zhěn）断方法
    主要故（gù）障
    （1）线圈（quān）匝间短路（lù）。主要原因是绝缘老化或散热不良或长期过负荷，由于短路电动力损伤（shāng）匝间绝（jué）缘，绕（rào）组的材料或（huò）工艺方面的缺陷，进水受潮，大气或操（cāo）作过电（diàn）压的袭击。
    （2）绕组断线。主要原因有短路电动力使线圈断线，焊接不良，匝间短路。
    （3）绕组对地击穿。主要原因有主绝缘的老化，绝缘油受潮（cháo），绕组（zǔ）内有杂质进入，过电压短路时线圈变（biàn）形损坏，因（yīn）冷却系统故障、冷却油道（dào）堵塞、保护失灵从而产生整体或局部过热以致绝缘损坏。
    （4）绕组相间（jiān）短路。主要原因与对地击穿相（xiàng）似，也可能是引线间或套管间短路，油面过低。
    （5）铁芯片局部短路或局部融毁。主要原因是铁芯或扼铁的螺杆绝缘损坏，故（gù）障处有金属片使铁芯片短路，片间绝缘损坏严重，接地方法不正确构成电（diàn）流环路。
    （6）分接开关（guān）接（jiē）触不良，触头表面熔（róng）化。主要原因是结构装配上存在缺陷，切换分接头后，接触不可靠（kào），动触头（tóu）弹簧压力不够，有（yǒu）载调压装置安装调整不当。
    （7）套管对地闪络或爆炸。主要原因是表面积灰，脏污，裂纹（wén），密封不严，呼吸器配置不当。
    （8）负荷正常油（yóu）温升高。主（zhǔ）要原因是绕组匝间短路，损耗增加，大电流连接处接触不良，油位过低，冷却效果（guǒ）差。
    诊断方法
    在变压器故障诊断中，常用的方法有振动分析（xī）法、油中气体分析法、局部放电法（fǎ）、恢复电压法（fǎ）、频率响应分析法以（yǐ）及红外诊断技术等。目前应用较多的主要是红外诊断技术。在（zài）诊断系统方面，国内外学（xué）者和研究单位在这（zhè）方面进行了大量的工作，已经（jīng）研制（zhì）出了具有故障检测和初步诊（zhěn）断功能的专（zhuān）家系统，如河南电力试验研究所开发研究（jiū）的电力变压器故（gù）障诊断微机专家系统。此外，国（guó）内有许多著名高校正在从事这方面的研究，取（qǔ）得了巨大的理论成果（guǒ）。
    二、目前火（huǒ）电厂设（shè）备故障诊断存在的问（wèn）题
    目（mù）前虽然（rán）有许（xǔ）多诊断方（fāng）法和诊断系（xì）统应用于火电厂（chǎng）设备的故障诊断，并取（qǔ）得（dé）了很好的应（yīng）用（yòng）效果，但在（zài）实际应用时也存在（zài）着不少的问题，主（zhǔ）要表现在以下（xià）几个方面。
    1、检测手段
    故障诊断的推理机制已经（jīng）达（dá）到很高的水平，但征兆的获取成为了一个（gè）瓶颈，即大的问题是检测手（shǒu）段不能满足诊断的需（xū）要，不能真实地反（fǎn）应故障（zhàng）的特（tè）征。
    2、复杂的故障机理
    对故障机理的了解是准确诊断故障的前提。目前，对电厂（chǎng）某些设备的复（fù）杂故障，很难从理论上给出解释，对其机理的了解并（bìng）不深刻。
    3、人工智能应用
    专家系统作为人工智能在（zài）电（diàn）厂主要设备故障诊断中的应用已获得成功，但仍有一些关键的人工智（zhì）能（néng）应用问题需要解（jiě）决（jué），主要有知（zhī）识的表达与获取、自学习、智能辨识、信息（xī）融合等。
    4、诊断方法的（de）单一性
    当前火（huǒ）电厂设备的故障诊断（duàn）系（xì）统所用的诊断方（fāng）法有模糊逻辑法、故（gù）障树分析法、专家系统、人工（gōng）神经网络（luò）等。但是单一的诊断方法往往难以达到期（qī）望的诊（zhěn）断效果。
    5、故障定位
    目前的故（gù）障诊断系统（tǒng）常常只是进行到（dào）故（gù）障类型识别这一部分，不能确定故障的具体位置，且对设备的状态进（jìn）行预测（cè）的功能研究不够。
    三、火电厂设备故障诊断的发展
    1、故障诊断（duàn）系统的发展趋势
    （1）分层分布式结构的故障诊断系统（tǒng）
    火电机组的各子系（xì）统的（de）结构和功（gōng）能是分布式和（hé）多层次的，这种结构上（shàng）的层次关系，要求其诊断系统是分布式和多层次的（de），由（yóu）全局诊断系统和子诊断系统组成（chéng）。全局（jú）诊（zhěn）断系统负责诊断任务的管（guǎn）理，包（bāo）括（kuò）将总体任务分解成子任务（wù）和向（xiàng）各子诊断系统分配（pèi）任务，这些任务往往是相互耦合的。诊断子系统完成以后，通过对各子诊断系统结（jié）论的综合，给出终结论。分布（bù）式故障诊断专家系统具有推理效率高，诊断速度（dù）快，系统可靠，适（shì）时性好的特（tè）点。
    （2）集成式故障诊断系统
    由于（yú）当（dāng）前的诊断系（xì）统在（zài）推理方法上（shàng）的单一性，在求解复杂系统的诊断问题时受到很大的限制。未来的火电机组故障诊断系统，将根据不同子系统的特点采用不同的推理模型，甚至采用几种不同（tóng）推理模型进行混合（hé）推理，各种推（tuī）进模型的优势将得到充分发挥，从而提高推理速度和准确性。
    （3）构造（zào）大型监测诊断中心
    在同一电网中，有许多同类型的火电机组在同时（shí）运行。构（gòu）造大型监测诊断中心所带来的好处是非常明显的：便于集中保存机组的运行数据（jù）和机组健康状况的资料；便于多台（tái）机组（zǔ）之间、多个电厂之间共享已有的知识，便于知识库的完善化；有利于（yú）机组的负荷调度。
    （4）自主闭环诊断系统
    全自主、闭环故障诊断（duàn）系统（tǒng）能够在人员不参（cān）与（yǔ）的情（qíng）况下完成持续的故障（zhàng）诊断，形成决策，再由诊（zhěn）断（duàn）系（xì）统发出相应的控制命令，对机组施加适当的控制。要实现自（zì）主闭环（huán）诊（zhěn）断（duàn），必须要有成熟和先（xiān）进的诊断技术。诊断系统的（de）知识库必（bì）须完备，诊断系统应有学习机制（zhì），能诊断不可预知的故障。
基于Internet的远程故障诊断系统
    随着（zhe）计算机网络技术的发（fā）展，使得基于Internet的远程应用系统成为可能。将（jiāng）故障诊断系统与Internet相结合不但能（néng）够获（huò）取大量的故（gù）障案（àn）例与（yǔ）诊断经验，同时能够（gòu）共享诊断资（zī）源，实现专家异地会诊，提高故（gù）障诊断水平。