設(shè)備缺陷產(chǎn)生過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控研究

羅文兵

摘 要：“3.11”日本福島核事故后，政府和社會(huì)公眾對核電的安全問題高度關(guān)注，對運(yùn)行核電站的安全生產(chǎn)提出了更高的要求。隨著電站機(jī)組運(yùn)行年限增加，設(shè)備部件性能下降，給電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來不利影響。為實(shí)現(xiàn)將設(shè)備缺陷控制或消除在產(chǎn)生過程中，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研發(fā)了“機(jī)組設(shè)備參數(shù)劣化趨勢分析系統(tǒng)”，并推行實(shí)施“設(shè)備缺陷產(chǎn)生過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理”理念，從而提高了設(shè)備可靠性，取得較好的成效。

關(guān)鍵詞：設(shè)備可靠性 故障趨勢 動(dòng)態(tài)監(jiān)控

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0132-02

為了解決如何將設(shè)備缺陷控制或消除在產(chǎn)生過程中這一問題，某核電站結(jié)合電廠運(yùn)維實(shí)際需求，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研發(fā)了“機(jī)組設(shè)備參數(shù)劣化趨勢分析系統(tǒng)”，通過該系統(tǒng)輔助應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了“設(shè)備缺陷產(chǎn)生過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理”理念。該系統(tǒng)的著眼點(diǎn)是從最能夠反映設(shè)備狀態(tài)變化的測點(diǎn)參數(shù)層面入手，針對性地對機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤管理，通過對重要設(shè)備參數(shù)的劣化趨勢進(jìn)行分析，達(dá)到提前發(fā)現(xiàn)重要設(shè)備性能劣化趨勢。從而提前對設(shè)備性能劣化原因進(jìn)行分析，并做到能提前采取措施進(jìn)行干預(yù)，并在最有利的時(shí)間進(jìn)行維修消缺陷處理，避免設(shè)備缺陷進(jìn)一步惡化導(dǎo)致設(shè)備損壞或停機(jī)、停堆，從而提高設(shè)備安全運(yùn)行水平，確保機(jī)組安全可靠運(yùn)行。

1 設(shè)備缺陷動(dòng)態(tài)監(jiān)測的實(shí)施

針對目前設(shè)備缺陷管理僅限于缺陷產(chǎn)生后果之后才采取措施的現(xiàn)狀，考慮如何將設(shè)備缺陷控制或消除在產(chǎn)生過程中，即設(shè)備缺陷產(chǎn)生影響之前，從而降低缺陷導(dǎo)致設(shè)備不可用率，是核電設(shè)備管理者目前面臨解決的重要問題。為了有效解決這一問題，充分發(fā)揮全數(shù)字化儀控系統(tǒng)的優(yōu)勢，基于已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺(tái)，研發(fā)了“機(jī)組設(shè)備參數(shù)劣化趨勢分析系統(tǒng)”。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺(tái)與機(jī)組儀控?cái)?shù)字化管理系統(tǒng)進(jìn)行接口，將機(jī)組設(shè)備參數(shù)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)傳送到分析系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，并有針對性地對機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)重要參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，并分析設(shè)備參數(shù)的劣化趨勢，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)有劣化趨勢的參數(shù)，提前組織原因分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，采取必要的干預(yù)措施，避免設(shè)備缺陷進(jìn)一步惡化，為提高設(shè)備運(yùn)行管理水平，確保機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提供有力的支持手段。

將“機(jī)組設(shè)備參數(shù)劣化趨勢分析系統(tǒng)”與機(jī)組數(shù)字化的儀控設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的功能進(jìn)行比較。后者保護(hù)設(shè)備免遭損壞的方式主要為當(dāng)某些預(yù)定義的關(guān)鍵條件達(dá)到時(shí)進(jìn)行邏輯保護(hù)動(dòng)作，直接停止設(shè)備運(yùn)行（緊急停機(jī)），而參數(shù)劣化趨勢分析系統(tǒng)能用于對設(shè)備的蠕變?nèi)毕葑龀鲰憫?yīng)，預(yù)測重要設(shè)備的可用性，作為狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)依據(jù)，為運(yùn)行模式的優(yōu)化提供參考建議。系統(tǒng)可對機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)進(jìn)行跟蹤，當(dāng)某一個(gè)參數(shù)發(fā)生異常偏離時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)生成報(bào)警信號，并在系統(tǒng)報(bào)警信息記錄欄中發(fā)出報(bào)警信號并記錄，同時(shí)將報(bào)警信息以郵件形式發(fā)送給設(shè)備管理工程師。

根據(jù)設(shè)備參數(shù)測點(diǎn)的預(yù)報(bào)警數(shù)值和動(dòng)作限值或性能要求數(shù)值進(jìn)行了判據(jù)分析，并形成四種判據(jù)模型如下：

（1）限值型判據(jù)。按照預(yù)報(bào)警數(shù)值和動(dòng)作限值或性能要求數(shù)值進(jìn)行判據(jù)分析。即當(dāng)參數(shù)發(fā)生異常時(shí)記錄異常的開始時(shí)間，并發(fā)送報(bào)警信息，待參數(shù)恢復(fù)正常后記錄異常的結(jié)束時(shí)間，程序通過統(tǒng)計(jì)該參數(shù)發(fā)生異常的次數(shù)及持續(xù)時(shí)長給運(yùn)維人員提供參考。

（2）趨勢型判據(jù)。根據(jù)參數(shù)在指定時(shí)間段的變化趨勢進(jìn)行判斷和解析，如連續(xù)上升或下降N天。如連續(xù)變化超過N天，將作為滿足劣化的條件進(jìn)行預(yù)警處理。對于選定時(shí)間段參數(shù)波動(dòng)及跳變情況，將采用分段均值的方式進(jìn)行處理。趨勢型判據(jù)將基于時(shí)間維度對設(shè)備參數(shù)的劣化情況進(jìn)行分析，并基于分區(qū)段的微分原理進(jìn)行參數(shù)變化情況的判定，在一定的程度上避免參數(shù)趨勢突變所造成的影響。

（3）累計(jì)變化趨勢型判據(jù)。在趨勢型判據(jù)的基礎(chǔ)上增加累計(jì)漲幅或累計(jì)降幅的指標(biāo)判據(jù)，即在滿足參數(shù)趨勢連續(xù)變化N天的基礎(chǔ)上，對累計(jì)變化幅度值是否超過設(shè)定值進(jìn)行判定。如不滿足此判據(jù)，則按趨勢型判據(jù)進(jìn)行解析處理，如滿足此判據(jù)，則進(jìn)行此設(shè)備參數(shù)的劣化預(yù)警處理。

（4）多測點(diǎn)判據(jù)。多測點(diǎn)判據(jù)將對各測點(diǎn)分別進(jìn)行解析，對于存在“與”關(guān)系的判據(jù)，將各測點(diǎn)產(chǎn)生的結(jié)果取交集處理，對于存在“或”關(guān)系的判據(jù)，將分別按兩個(gè)參數(shù)配置來進(jìn)行解析。多測點(diǎn)判據(jù)針對特殊參數(shù)判據(jù)進(jìn)行設(shè)定，包括汽輪發(fā)電機(jī)組無功功率參數(shù)和技術(shù)支持處提供的參數(shù)等。

經(jīng)過前期需求調(diào)研、DEMO制作需求分析及確認(rèn)、項(xiàng)目的系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)、功能軟件的開發(fā)、核心判據(jù)算法的建立、程序服務(wù)和發(fā)布界面的開發(fā)、系統(tǒng)試運(yùn)行調(diào)試、消缺完善等過程，歷時(shí)一年的時(shí)間，完成“機(jī)組設(shè)備參數(shù)劣化趨勢分析系統(tǒng)”研發(fā)。

2 設(shè)備缺陷動(dòng)態(tài)監(jiān)測應(yīng)用案例

“設(shè)備缺陷產(chǎn)生過程監(jiān)管理念”通過“機(jī)組設(shè)備參數(shù)劣化趨勢分析系統(tǒng)”應(yīng)用實(shí)踐得到很好地實(shí)現(xiàn)，在此以電站2號機(jī)組3號主泵電機(jī)止推軸承溫度高缺陷為例進(jìn)行應(yīng)用簡述。

缺陷簡要描述：2012年11月份以來，2號機(jī)組3號主泵電機(jī)止推軸承溫度2JEV30CT014/015/016持續(xù)緩慢上漲，12月24日02點(diǎn)57分2JEV30CT015上漲到80 ℃。

缺陷潛在風(fēng)險(xiǎn)：3號主泵電機(jī)止推軸承溫度測點(diǎn)2JEV30CT014/015/016三取二溫度超過85 ℃，保護(hù)切除3號主泵，機(jī)組降功率。

缺陷處理先決條件：通常情況下該缺陷要進(jìn)行徹底處理，必須將機(jī)組狀態(tài)后撤到冷態(tài)。

2號機(jī)組3號主泵電機(jī)止推軸承溫度測點(diǎn)2JEV30CT015在發(fā)生劣化時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)判據(jù)條件（溫度大于75 ℃或者連續(xù)上升7天），自動(dòng)將參數(shù)劣化預(yù)警信息以郵件的方式發(fā)送到各關(guān)注人員的郵箱中，同時(shí)在報(bào)警主畫面中，主泵字樣圖標(biāo)會(huì)從綠色變?yōu)榧t色，在報(bào)警信息欄中，會(huì)有更為詳細(xì)的報(bào)警信息及參數(shù)判據(jù)條件信息。在報(bào)警欄中設(shè)備管理工程師可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和趨勢分析及1、2號機(jī)組參數(shù)對比分析。

報(bào)警信息產(chǎn)生后，電站生產(chǎn)管理人員立即組織專業(yè)人員進(jìn)行深入分析，并啟動(dòng)了日常生產(chǎn)管理組，對2號機(jī)組3號主泵電機(jī)止推軸承溫度高缺陷原因進(jìn)行多次分析討論。

經(jīng)查2號機(jī)組3#主泵電機(jī)油箱油溫（2JEV30CT001）、上下導(dǎo)瓦的瓦溫（2JEV30CT008-013）和止推瓦的瓦溫（2JEV30CT014-016）歷史曲線，從2011年1月份開始，2JEV10CT001、2JEV30CT008-013、2JEV30CT014-016一直呈緩慢上漲趨勢。3#主泵電機(jī)潤滑油從商運(yùn)以來一直沒有進(jìn)行更換，最近幾次大修雖然對潤滑油進(jìn)行了分析化驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)值均滿足規(guī)范要求。最終初步認(rèn)為可能的原因?yàn)椋阂皇菨櫥屠匣欢峭屏ν咄呙嬗袚p傷，并呈緩慢發(fā)展的趨勢。

通過“機(jī)組設(shè)備參數(shù)劣化趨勢分析系統(tǒng)”，及時(shí)發(fā)現(xiàn)3號主泵電機(jī)止推軸承溫度高缺陷，通過對3號主泵采取動(dòng)態(tài)逐步更換潤滑油、避免油質(zhì)進(jìn)一步劣化的方法，有效避免了主泵電機(jī)止推軸承溫度的進(jìn)一步上升，從而確保3號主泵安全地運(yùn)行到壽期末。

3 設(shè)備缺陷動(dòng)態(tài)監(jiān)測應(yīng)用成效

“設(shè)備缺陷產(chǎn)生過程監(jiān)控管理”創(chuàng)新應(yīng)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并成功解決了主泵電機(jī)止推軸承溫度高、分離水泵推力軸瓦溫度高缺陷、主泵一級密封后壓力比波動(dòng)等重大設(shè)備缺陷，有效消除了機(jī)組運(yùn)行隱患，減少了機(jī)組小修的次數(shù)，提高設(shè)備可靠性，降低了機(jī)組發(fā)電成本，提高了機(jī)組能力因子，為設(shè)備預(yù)防性維修及大修項(xiàng)目優(yōu)化提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉斌，余波，陳啟卷.水電廠巡檢數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及構(gòu)建[J].東北電力技術(shù)，2001（5）：309-310.

[2] 廖強(qiáng).水電廠安全運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及建議[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測，2008（2）：48-49.

[3] 付芳芳，楊建良，付海嬰.三門峽水電廠狀態(tài)檢修的探索和實(shí)踐[J].中國水能及電氣化，2007（4）：49-51.