火力發(fā)電廠設(shè)備優(yōu)化檢修模式的研究

劉飛龍

（大唐電力股份有限公司耒陽發(fā)電廠，湖南 耒陽 421800）

火力發(fā)電廠設(shè)備優(yōu)化檢修模式的研究

劉飛龍

（大唐電力股份有限公司耒陽發(fā)電廠，湖南 耒陽 421800）

針對火力發(fā)電機(jī)組傳統(tǒng)的計(jì)劃檢修、故障檢修模式，本文在綜合我國火力發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修體制的現(xiàn)狀并進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對火力發(fā)電廠設(shè)備實(shí)施狀態(tài)檢修的必要性和可行性進(jìn)行了論述，最后提出了一種以狀態(tài)檢修為主、定期檢修和故障檢修為輔的優(yōu)化檢修模式。（現(xiàn)狀與分析、必要性、可行性、優(yōu)化檢修策略）

火力發(fā)電廠；狀態(tài)檢修；優(yōu)化檢修

隨著電力企業(yè)體制改革的不斷深入和“廠網(wǎng)分開，競價(jià)上網(wǎng)”格局局面的逐步形成，電力行業(yè)正走向市場化，發(fā)電企業(yè)也逐漸成為獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)實(shí)體。統(tǒng)計(jì)顯示，2010年，國家五大發(fā)電集團(tuán)運(yùn)行的所有火電企業(yè)中，虧損企業(yè)占一半以上，火電虧損額合計(jì)達(dá)到137.19億元。其中主要原因是電煤價(jià)格持續(xù)大幅上漲而電價(jià)基本變化不大引起，統(tǒng)計(jì)表明，在火力發(fā)電廠中燃料成本要占去全部企業(yè)發(fā)電成本的70%左右，剩余的30%中影響企業(yè)盈利的主要因素就是設(shè)備的檢修和維護(hù)方面的費(fèi)用。

成本決定企業(yè)的興衰、電價(jià)決定競爭的強(qiáng)弱、檢修的模型決定發(fā)展，發(fā)電企業(yè)要想科學(xué)、合理的發(fā)展，要想在國家煤、電價(jià)格聯(lián)動機(jī)制未形成前提高自身的競爭力，就必須采用最有效地方法提高設(shè)備的可用率和可靠性以使經(jīng)濟(jì)效益最大化。我國火力發(fā)電企業(yè)設(shè)備實(shí)行的以經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向的定期計(jì)劃檢修和故障檢修模式在過去很長一段時(shí)間內(nèi)推動了我國發(fā)電行業(yè)的快速增長。然而隨著電力科技的發(fā)展，發(fā)電設(shè)備正朝著智能化、集成化、復(fù)雜化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的檢修模式不論從可靠性還是經(jīng)濟(jì)性方面都難以適應(yīng)發(fā)電行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，嚴(yán)重阻礙了發(fā)電企業(yè)市場競爭能力的提升，其問題主要表現(xiàn)在：頻發(fā)性故障多、不必要的或保守的預(yù)防性檢修多、檢修目的不明確和對設(shè)備供貨方的過度依賴。因此，發(fā)電企業(yè)設(shè)備維修模式革新已是各發(fā)電企業(yè)一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。

1 檢修模式的發(fā)展

設(shè)備檢修模式是社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要體現(xiàn)，它直接關(guān)系到發(fā)電企業(yè)的市場競爭力。就發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修模式而言，可歸納為事后檢修模式和預(yù)防性定期檢修模式和狀態(tài)檢修模式。

2 事后檢修模式

事后檢修模式是指在設(shè)備發(fā)生故障后進(jìn)行維修，所以也稱之為故障檢修模式，是18世紀(jì)第一次產(chǎn)業(yè)革命后主要實(shí)施的檢修方式。這種以設(shè)備出現(xiàn)功能性故障為判據(jù)的檢修模式顯然只適用于小規(guī)模的生產(chǎn)或生產(chǎn)力較低的情況，并且這種應(yīng)急補(bǔ)救式維修需付出很大的人力和財(cái)力，不但存在對人身和設(shè)備的嚴(yán)重安全隱患，而且易導(dǎo)致維修不足。在現(xiàn)代設(shè)備管理模式實(shí)行以后，事后維修僅僅用于對生產(chǎn)影響極小的非重點(diǎn)設(shè)備以及有冗余配置的設(shè)備，或者用于采用其他檢修方式更為不經(jīng)濟(jì)的情況下的設(shè)備維修。

3 預(yù)防性定期檢修模式

19世紀(jì)第二次產(chǎn)業(yè)革命后，科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)力得到了空前的發(fā)展，事后檢修模式已難以滿足生產(chǎn)力的需求，預(yù)防性定期檢修應(yīng)運(yùn)而生。這種檢修模式是一種以時(shí)間為基礎(chǔ)的預(yù)防性檢修方式，又稱為計(jì)劃檢修，它是根據(jù)發(fā)電企業(yè)設(shè)備使用率以及磨損情況的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，事先確定檢修類別、檢修周期、檢修內(nèi)容和所需配件以及材料儲備等，適用于磨損統(tǒng)計(jì)規(guī)律明確且難以臨時(shí)進(jìn)行停機(jī)檢修的流程工業(yè)或自動化生產(chǎn)線等發(fā)電設(shè)備。

4 狀態(tài)檢修模式

1954年美國通用電氣公司首先提出把以時(shí)間為基礎(chǔ)的預(yù)防維修改為以狀態(tài)為基礎(chǔ)的預(yù)防維修，即所謂的“狀態(tài)基準(zhǔn)維修”，簡稱“狀態(tài)維修”或“狀態(tài)檢修”。這種檢修模式利用先進(jìn)的在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)獲得設(shè)備的“健康”狀態(tài)信息，然后從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度對設(shè)備進(jìn)行綜合評價(jià)，并根據(jù)評價(jià)結(jié)果制定相應(yīng)的檢修計(jì)劃。狀態(tài)檢修是通過對設(shè)備實(shí)際工作狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)的綜合以達(dá)到對未來工作狀態(tài)的預(yù)測，由此可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的故障趨勢進(jìn)行預(yù)判，并根據(jù)設(shè)備使用和故障的統(tǒng)計(jì)分析，可在設(shè)備性能下降到一定程度之前進(jìn)行維修。相比于傳統(tǒng)的故障檢修更為可靠，能盡可能的避免故障的發(fā)生；相比于以時(shí)間為周期的計(jì)劃檢修更為科學(xué)，能盡可能的減少維修的次數(shù)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5 狀態(tài)檢修的必要性和可行性

狀態(tài)檢修模式一經(jīng)提出，發(fā)達(dá)工業(yè)國家紛紛效仿，日本于1973年開始推行狀態(tài)維修，尤其在電力工業(yè)進(jìn)行速度很快，特別是在80年代后人工智能技術(shù)的問世進(jìn)一步推動了測試技術(shù)、儀器信號分析和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步以及設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)的發(fā)展，很快出現(xiàn)了以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與機(jī)組故障診斷技術(shù)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修。2002年，我國國家電力公司在《火力發(fā)電廠實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修的指導(dǎo)意見》中對設(shè)備狀態(tài)檢修給出了更為明確的定義，即設(shè)備狀態(tài)檢修是根據(jù)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)視和診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，判斷設(shè)備的異常，預(yù)知設(shè)備的故障，在故障發(fā)生前進(jìn)行檢修的方式，這種檢修模式實(shí)質(zhì)是通過統(tǒng)計(jì)預(yù)測設(shè)備的健康狀態(tài)并基于此來安排檢修計(jì)劃，實(shí)施設(shè)備檢修。

6 狀態(tài)檢修的必要性

實(shí)施狀態(tài)檢修的必要性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是由于火力發(fā)電機(jī)組各部件的功能情況本身或因各種外因的影響而存在極大的差異。首先，進(jìn)口設(shè)備和國產(chǎn)設(shè)備本身的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量就存在差異。同時(shí)，不同廠商生產(chǎn)的相同功能設(shè)備也會因技術(shù)工藝與管理水平的不同而存在差異，就算是同一廠商的同批次產(chǎn)品，也會因?yàn)楝F(xiàn)場環(huán)境的不同和安裝技術(shù)的差異使得該產(chǎn)品的“健康狀況”存在差異。其次，設(shè)備所處的環(huán)境和機(jī)組運(yùn)行管理工作的好壞也將間接影響設(shè)備的功能。設(shè)備處在不同的自然環(huán)境如溫度、濕度、紫外線強(qiáng)度、日照長短、雨雪風(fēng)霜天氣所占比例等都將和設(shè)備的“健康狀況”存在間接的聯(lián)系。同時(shí)，發(fā)電設(shè)備是否長期保持在額定工況下運(yùn)行也將對設(shè)備的性能產(chǎn)生重要的影響，如發(fā)電機(jī)是否頻繁超負(fù)荷、鐵芯和線圈是否長期超溫工作、勵磁機(jī)是否頻繁過勵磁、氫氣純度是否長期偏低、內(nèi)冷水是否合格、變壓器油雜質(zhì)是否超標(biāo)等。

另一方面是現(xiàn)行定期計(jì)劃檢修模式存在的問題。首先，隨著如今發(fā)電設(shè)備向大容量、高參數(shù)、復(fù)雜化方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的定期計(jì)劃檢修必將進(jìn)一步增加發(fā)電機(jī)組的營運(yùn)成本，降低發(fā)電企業(yè)在競價(jià)上網(wǎng)市場體系中的競爭力，影響企業(yè)的經(jīng)營效益。其次，定期計(jì)劃檢修模式因未考慮統(tǒng)計(jì)設(shè)備的運(yùn)行情況和“健康狀況”，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對設(shè)備實(shí)施大小修計(jì)劃，這必將使得一些狀態(tài)良好的設(shè)備在停運(yùn)、拆卸、檢修和回裝的過程中出現(xiàn)新的故障或存在更多的安全隱患，使得部分設(shè)備在檢修后提高性能的同時(shí)降低了某些狀態(tài)良好設(shè)備的性能。

7 狀態(tài)檢修的可行性

一方面，根據(jù)狀態(tài)檢修的定義，對火力發(fā)電設(shè)備實(shí)施狀態(tài)檢修在理論上是可行的。一是可提高設(shè)備的安全性。對發(fā)電機(jī)組實(shí)施狀態(tài)檢修可盡早地識別機(jī)器運(yùn)行所存在的故障和安全隱患，從而及時(shí)制定檢修計(jì)劃以避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。二是可提高設(shè)備的利用率。由于對機(jī)組實(shí)施了狀態(tài)檢修，相對于定期的計(jì)劃檢修，可有效減少機(jī)組的檢修次數(shù)，從而影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。三是能有效減少維修時(shí)間和維修費(fèi)用，通過狀態(tài)檢修模式的實(shí)現(xiàn)，可延長主要設(shè)備大修的間隔周期，降低維修所需要的人力和物力，從而降低生產(chǎn)成本提高生產(chǎn)效益。四是能提高設(shè)備的使用壽命。狀態(tài)檢修由于能有效減少檢修次數(shù)，就避免了對集成設(shè)備的頻繁拆裝，從而可提高設(shè)備的使用壽命。另一方面，伴隨著社會科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)電設(shè)備也將向著智能化、集成化、復(fù)雜化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的檢修模式難以適應(yīng)技術(shù)的革新。同時(shí)，在線監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)也將日趨完善，先進(jìn)的設(shè)備管理理念和智能的統(tǒng)計(jì)綜合分析手段也將初步發(fā)展，這都會為發(fā)電企業(yè)設(shè)備的狀態(tài)檢修模式的實(shí)現(xiàn)提高可靠的保障。但同時(shí)也必須認(rèn)識到，由于發(fā)電設(shè)備自身的復(fù)雜性以及實(shí)施狀態(tài)檢修所必備的技術(shù)手段在現(xiàn)階段還不夠完善，國內(nèi)一些發(fā)電企業(yè)實(shí)踐的結(jié)果也表明，火力發(fā)電企業(yè)要實(shí)施狀態(tài)檢修還有很長的一段路要走。

8 優(yōu)化檢修模式

通過對各種檢修模式的分析，結(jié)合發(fā)電機(jī)組的復(fù)雜性和現(xiàn)有狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的技術(shù)水平，狀態(tài)檢修還不能完全替代傳統(tǒng)的定期檢修和故障檢修，火力發(fā)電企業(yè)的設(shè)備檢修也不可能在短期內(nèi)由某種特定的檢修模式來完成。因此建立一種融合狀態(tài)檢修、定期檢修和故障檢修為一體的綜合的優(yōu)化檢修模式，從而達(dá)到提高設(shè)備可靠性，降低設(shè)備檢修成本以增強(qiáng)發(fā)電企業(yè)市場競爭力的目的。

目前，對于優(yōu)化檢修國際上還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，主要原因在于各國的設(shè)備檢修技術(shù)發(fā)展不同步，設(shè)備管理理念存在差異使得設(shè)備檢修的側(cè)重點(diǎn)也不同。美國的設(shè)備檢修模式主要以生產(chǎn)為中心，為生產(chǎn)服務(wù)。日本更重視現(xiàn)代管理方法在企業(yè)生產(chǎn)中的綜合運(yùn)用。德國則以發(fā)揮設(shè)備潛力和延長設(shè)備壽命為目標(biāo)，以狀態(tài)檢修等計(jì)劃性檢修為主，故障檢修為輔。瑞典的檢修模式綜合性較強(qiáng)，以先進(jìn)的在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)為核心，采用優(yōu)化的檢修模式，以追求設(shè)備可靠性、可用率和運(yùn)行檢修費(fèi)用最小為目標(biāo)。

我國火力發(fā)電企業(yè)應(yīng)該結(jié)合自身的特點(diǎn)和技術(shù)水平，充分發(fā)揮傳統(tǒng)定期檢修所積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)行定期檢修為主的基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)大實(shí)施狀態(tài)檢修設(shè)備的比重。首先，發(fā)電企業(yè)必須加強(qiáng)對設(shè)備的綜合管理，充分研究統(tǒng)計(jì)設(shè)備的壽命和可靠性之間的聯(lián)系，掌握系統(tǒng)或設(shè)備故障規(guī)律。其次，對于新建的發(fā)電企業(yè)或新上的大容量機(jī)組應(yīng)加速推進(jìn)在線監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，適當(dāng)加大對狀態(tài)檢修的投資，盡快推動狀態(tài)檢修的實(shí)施。而對于發(fā)電設(shè)備陳舊、人員知識老化的老的發(fā)電企業(yè)，應(yīng)綜合考慮安全和穩(wěn)定因素，在一般輔助設(shè)備上嘗試進(jìn)行狀態(tài)檢修，為新建發(fā)電企業(yè)積累經(jīng)驗(yàn)。

總之，實(shí)施優(yōu)化檢修模式是一個(gè)長期的、動態(tài)的、不斷完善的過程，狀態(tài)檢修的實(shí)施將有利于縮短電廠大小維周期，提高設(shè)備可靠性和技術(shù)性能，從而增加發(fā)電量、延長設(shè)備壽命、降低發(fā)電企業(yè)的運(yùn)行成本以達(dá)到提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

結(jié)語

火力發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修管理工作一直是各個(gè)發(fā)電企業(yè)的重要工作，設(shè)備檢修模式的選擇直接關(guān)系到整個(gè)企業(yè)的市場競爭力。結(jié)合我國的具體國情改革傳統(tǒng)的檢修體制是大勢所趨，在很長一段時(shí)間內(nèi)，我國火力發(fā)電企業(yè)都將對設(shè)備檢修模式進(jìn)行探討和實(shí)踐。在現(xiàn)階段，由于設(shè)備監(jiān)測和故障診斷技術(shù)以及管理體制還不完善，一種結(jié)合狀態(tài)檢修、定期計(jì)劃檢修和故障檢修的優(yōu)化檢修模式是當(dāng)前我國火力發(fā)電企業(yè)的合理選擇。

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“可再生能源電力技術(shù)”湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（2011KFJJ03）資助課題。