電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)研究進展

張春華　周麗君　強衛(wèi)健

[摘要]電力電氣的設(shè)備維修,長期以來一直是以時間周期為基礎(chǔ)的定期維修制度,然而近10年來,這種單純的以時間為基礎(chǔ)的定期維修制度已被人們所質(zhì)疑,人們不斷采用新技術(shù)探索改革維修制度,逐漸向以狀態(tài)為基礎(chǔ)的維修方式過渡,并取得了一定的成效。主要介紹電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)研究進展[1]。

[關(guān)鍵詞]狀態(tài)檢修 狀態(tài)監(jiān)測 可靠性技術(shù)

中圖分類號:TM93文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0810111-01

目前電力系統(tǒng)中電力設(shè)備大多采用的計劃檢修體制,存在著嚴重缺陷,如臨時性維修頻繁、維修不足或維修過剩、盲目維修等,這使世界各國每年在設(shè)備維修方面耗資巨大。怎樣合理安排電力設(shè)備的檢修,節(jié)省檢修費用、降低檢修成本,同時保證系統(tǒng)有較高的可靠性,對系統(tǒng)運行人員來說是一個重要課題。本文主要介紹檢修體制的演變、狀態(tài)檢修的發(fā)展概況及狀態(tài)檢修面臨的問題。

一、電氣設(shè)備狀態(tài)維修的技術(shù)要求

狀態(tài)維修的前提與基礎(chǔ)是對設(shè)備進行狀態(tài)分析與評判,要評判設(shè)備目前處于什么樣的狀態(tài),是否有潛在故障的發(fā)生。故障參量的變化率是多少,故障發(fā)展期有多長,如何預(yù)測故障的發(fā)展趨勢等等。根據(jù)對設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測、診斷和分析,狀態(tài)維修的技術(shù)包括狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、狀態(tài)評估技術(shù)、狀態(tài)預(yù)測技術(shù)等。

(一)狀態(tài)監(jiān)測[2]。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是根據(jù)設(shè)備診斷的目的,針對設(shè)備故障模式,選用適當(dāng)方法和裝置來檢查測量設(shè)備的狀態(tài)信息,并對這些信息進行處理,抑制各種干擾信息,提取能反映設(shè)備狀態(tài)特征的信息的一項信息檢測處理技術(shù)。電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的目的是通過測量在運設(shè)備的健康狀況,識別其現(xiàn)有的和即將出現(xiàn)的缺陷,分析、預(yù)測檢修的時間,以有效地減少設(shè)備損壞。由于在運行電壓下測量的特征量比預(yù)防性試驗所加電壓下的離線試驗同一特征參數(shù)正確度高,更能真實地反映設(shè)備運行的實時狀態(tài),狀態(tài)監(jiān)測在電力系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測的對象主要是電廠以及電力系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備,如變壓器、發(fā)電機、電纜、斷路器以及其他電氣機械等一般地說,電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測可分為3個基本步驟:(1)數(shù)據(jù)采集;(2)數(shù)據(jù)分析及特征提取;(3)狀態(tài)評估或故障診斷及分類。

(二)狀態(tài)預(yù)測。預(yù)測中比較常用的主要有時間序列法、回歸分析法、模糊預(yù)測法、灰色預(yù)測法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。

(三)狀態(tài)評估。狀態(tài)維修是一種以設(shè)備狀態(tài)為基礎(chǔ),采用預(yù)測設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢的方法,以提高設(shè)備可靠性和可用度為目標(biāo)的一種維修方式。顯然這種維修是建立在設(shè)備現(xiàn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上,而設(shè)備的現(xiàn)行狀態(tài)是通過一定的方式對設(shè)備進行狀態(tài)評估之后予以確定。因此,可以說設(shè)備的狀態(tài)評估是開展?fàn)顟B(tài)維修的基礎(chǔ)。

二、狀態(tài)檢修技術(shù)發(fā)展概況

與狀態(tài)檢修密切相關(guān)、能直接提高狀態(tài)檢修工作質(zhì)量的理論與技術(shù)主要包括3個方面的內(nèi)容,即設(shè)備壽命管理與預(yù)測技術(shù)、設(shè)備可靠性分析技術(shù)、信息管理與決策技術(shù)。

(一)設(shè)備壽命管理與預(yù)測技術(shù)[3]。大多數(shù)工業(yè)化國家的電力基礎(chǔ)設(shè)施在20世紀60與70年代間得到極大擴充,因此,多數(shù)電力主設(shè)備的在役時間在25～30年左右,且進入老化階段的設(shè)備所占份額愈來愈大。這種情況迫使各電力公司考慮如何延長機組壽命并保證效益。狀態(tài)檢修中壽命預(yù)測與評估技術(shù)的應(yīng)用,有利于科學(xué)合理地安排檢修和提高設(shè)備的可用率。但電力公司可能獲得的效益大部分來自于電廠主設(shè)備,因此,各國都把壽命預(yù)測和評估研究的重點放在對鍋爐、汽機、發(fā)電機、變壓器及高壓開關(guān)等重要設(shè)備上。

(二)電力設(shè)備的可靠性技術(shù)。傳統(tǒng)的電力設(shè)備可靠性評估基于威布爾得出的浴盆曲線法。由于可靠性特征曲線形似浴盆而得名,如圖1所示,但此法只適用于對有支配性耗損故障的設(shè)備進行維修,且精確度不高。將可靠性預(yù)測理論和強度及壽命理論結(jié)合起來,綜合考慮影響鍋爐部件故障的各種因素,對預(yù)測鍋爐部件的可靠性做了有益的嘗試。另外,它還運用多元統(tǒng)計方法中因子分析和聚類分析,從反映火電大機組運行可靠性的指標(biāo)體系出發(fā),對我國火電100MW及以上機組的運行可靠性進行了分析,提出了企業(yè)綜合可靠性水平的評估方法。用它可以簡單分析我國不同地區(qū)火電大機組運行的可靠性水平。

(三)信息管理與決策技術(shù)[4]。近30年來,管理決策作為一門獨立學(xué)科,有了很大發(fā)展。狀態(tài)檢修作為一種先進的檢修體制,是與多方面的管理工作分不開的。圖2為狀態(tài)檢修的一個簡化決策流程。世界各國從不同的管理目標(biāo)出發(fā),形成了不同的管理系統(tǒng)。芬蘭的IVO輸電服務(wù)公司開發(fā)的變電站檢修管理系統(tǒng)(SOFIA)是一建立在對一座變電站的長期檢修計劃的基礎(chǔ)上,從壽命周期費用(life cycle cost)著手,使用設(shè)備的劣化模型的數(shù)學(xué)形式(狀態(tài)模型)來估計設(shè)備將來狀態(tài)的一種檢修管理系統(tǒng)。SOFIA

在考慮預(yù)算及其設(shè)備狀態(tài)的情況下,通過檢修費用的優(yōu)選,降低總費用。荷蘭B.V.KEMA與荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)在考慮市場情況及技術(shù)條件的前提下,研制了一種包括狀態(tài)檢修在內(nèi)的多種策略均衡應(yīng)用的main man檢修管理系統(tǒng),其特點在于引入了診斷專家系統(tǒng),使可靠性和安全性達到可接受的水平。德國提出將工人或供貨商的管理層所有功能融為一體,以減少中間環(huán)節(jié)的瘦型管理。此管理方法在德國的Weis weiller電廠檢修管理中得到運用,使該廠48%的工作任務(wù)流程得到優(yōu)化,效果明顯。

三、結(jié)束語

電力設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的應(yīng)用必須以對設(shè)備的全面監(jiān)測為基礎(chǔ)。但目前有關(guān)電力設(shè)備運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)仍然存在監(jiān)測點少、功能單一、缺乏系統(tǒng)性和綜合性,尤其缺乏監(jiān)測的層次化和網(wǎng)絡(luò)化等問題,妨礙了設(shè)備狀態(tài)信息的集中和綜合。

參考文獻:

[1]黃樹紅、胡揚、韓守木,火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修概論[M].武漢:華中理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院,1998.

[2]李?；?電力設(shè)備診斷技術(shù)概論[M].北京:水利電力出版社,1996.

[3]陳奕善,采用以可靠性為中心的檢修(RCM)編制發(fā)電設(shè)備檢修計劃的介紹[M].1996.

[4]李兵,日本火電廠鍋爐部件剩余壽命診斷技術(shù)[J].華北電力技術(shù),1997,(8).