火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)與管理研究

武勇

（山東能源內(nèi)蒙古盛魯電力有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016299）

我國市場經(jīng)濟不斷發(fā)展，能源需求量的逐步增加，促使電力系統(tǒng)向超高壓、大容量、跨區(qū)域建設(shè)，組成結(jié)構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜。電力設(shè)備如果出現(xiàn)故障，將帶來生活混亂、生產(chǎn)停頓等問題，造成嚴重經(jīng)濟損失，使得設(shè)備狀態(tài)檢修愈發(fā)重要，僅采取傳統(tǒng)檢修方式難以滿足社會需求。為此，火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修中，應(yīng)利用高科技方式，采取最佳檢修技術(shù)及相應(yīng)管理方案，提高設(shè)備運行的可靠性，把控設(shè)備運行狀態(tài)，識別異常表現(xiàn)，降低事故發(fā)生概率。

1 狀態(tài)檢修概述

狀態(tài)檢修是指一定時間內(nèi)設(shè)備運行狀況的保障措施，利用多種監(jiān)測方式，如設(shè)備運行發(fā)熱、振動等數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備調(diào)試、檢修及試驗等歷史數(shù)據(jù)，規(guī)劃檢修周期。設(shè)備狀態(tài)檢修經(jīng)過多年發(fā)展，主要有以下3 種模式。

（1）設(shè)備風險評估的檢修，源于20 世紀70 年代，是在社會效益、經(jīng)濟效益、費用風險三者間，尋找最大效益、最小風險的目標?？煽啃耘c風險具有相通性，是描述事物兩面的詞匯，低風險代表高可靠性，高風險則代表低可靠性。

（2）基于全周期成本的檢修，涉及設(shè)備設(shè)計、選型、制造、調(diào)試、運行、能耗、維護等成本，分為運行成本與制造成本。設(shè)備檢修中，遵循全周期成本的理念，能夠讓火電廠考慮系統(tǒng)故障與檢測費用的同時，確定檢修周期，選擇恰當檢修方式，減少費用成本，延長使用設(shè)備年限，增強設(shè)備可靠性。

（3）基于可靠性的檢修，在規(guī)定時間與條件內(nèi)，設(shè)備完成特定功能情況，評價設(shè)備可用率、可靠度、平均壽命、故障率等。

2 火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修的內(nèi)涵

2.1 主要檢修設(shè)備

火電廠是發(fā)電系統(tǒng)，運行設(shè)備較多，主要檢修設(shè)備包括高低壓電動機、斷路器、發(fā)電機、電力電容器、大型變壓器、中壓開關(guān)、避雷器、電力電纜、配電變壓器、母線連接、高壓開關(guān)、配電變壓器、絕緣子等。

2.2 檢修技術(shù)指標

在電力設(shè)備檢修中，常見方法有油化驗、電氣預(yù)防性試驗、油色譜分析等，根據(jù)常規(guī)數(shù)據(jù)比較標準要求，判斷設(shè)備是否健康，卻只能分析歷史數(shù)據(jù)，無法將設(shè)備實時運行狀態(tài)監(jiān)測出來。為此，我國電力企業(yè)進行大范圍、長時間研究，結(jié)合設(shè)備運行，將在線監(jiān)測與帶電測試用于設(shè)備檢修，結(jié)合設(shè)備歷次狀態(tài)、歷史狀態(tài)、當前狀態(tài)綜合分析，判斷和預(yù)測設(shè)備狀況及未來趨勢，制定檢修決策。設(shè)備初期運行良好，適當延長檢測周期；設(shè)備運行異常，提高檢測頻率；設(shè)備存在明顯缺陷，需要跟蹤檢測。

2.3 設(shè)備檢修流程

火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修設(shè)計流程多種多樣，大致可將其分為以下步驟內(nèi)容：（1）狀態(tài)監(jiān)測。檢測電力設(shè)備狀態(tài)情況，多使用紅外線溫度監(jiān)測、超聲波技術(shù)等。（2）數(shù)據(jù)獲取。利用先進技術(shù)監(jiān)測重要設(shè)備收集運行數(shù)據(jù)后，將其存儲至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，為后續(xù)分析提供支持。（3）數(shù)據(jù)分析。分析收集數(shù)據(jù)，為電力設(shè)備狀態(tài)評估、檢修策略提供指導(dǎo)。（4）評估狀態(tài)。設(shè)備評估是根據(jù)長時間收集的設(shè)備運行信息及其分析結(jié)果，判斷設(shè)備所處狀態(tài)。（5）評估風險。設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類多樣，不同設(shè)備元件產(chǎn)生故障后，會造成不同程度損失，需對其開展風險評估。（6）檢修決策。經(jīng)過上述步驟，實時設(shè)備狀態(tài)檢修，確定檢修時間與方法等。

3 火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)應(yīng)用

3.1 主設(shè)備檢修技術(shù)

主設(shè)備為實現(xiàn)運行狀態(tài)的有效檢測，需在原有監(jiān)控系統(tǒng)上，增加性能檢測、汽水品質(zhì)檢測方式，準確分析設(shè)備狀態(tài)。

（1）性能趨勢分析。任何機器均可使用性能趨勢分析，包括用于流量、溫度、壓力測量的關(guān)鍵及其及便攜式設(shè)備。性能參數(shù)作為質(zhì)量控制與監(jiān)測程序的一部分，通過采集超聲波、溫度、振動多個常規(guī)數(shù)據(jù)，將其傳輸至計算機內(nèi)，以數(shù)據(jù)整理分析的方式，預(yù)測設(shè)備可能出現(xiàn)的問題，并進一步提供發(fā)生故障位置、嚴重程度等信息。設(shè)備性能采集周期按周實施，或是隨機進行，配合現(xiàn)有火電廠控制系統(tǒng)，能夠為設(shè)備性能惡化提供細微數(shù)據(jù)。例如，持續(xù)降低機組效率，表明鍋爐設(shè)備熱交換模塊，或是汽輪機凝汽器模塊可能發(fā)生故障。（2）汽水品質(zhì)檢測。該技術(shù)通過分析汽水系統(tǒng)內(nèi)含物質(zhì)量，判斷設(shè)備性能質(zhì)量。例如，化驗鍋爐給水含鐵量，即可判斷水冷壁是否被腐蝕及腐蝕程度等，采取恰當?shù)木S修措施?；痣姀S可采取周期抽樣、實時檢查方式，短時間內(nèi)即可發(fā)現(xiàn)質(zhì)量變化，及時處理，以免設(shè)備故障。

3.2 主要輔機檢修技術(shù)

火電廠主要輔機包括給水泵、風機、電動機等，對機組影響較大，多采取以下檢測技術(shù)。

（1）潤滑油監(jiān)測。轉(zhuǎn)機為實現(xiàn)正常運行，配有潤滑油系統(tǒng)，可檢測油液酸度、黏性、技術(shù)判斷其狀態(tài)。額外測試還能測定添加劑效力，包括防泡沫成分、抗磨損添加劑等；檢測含銅、鐵、鉛等金屬含量，判斷部件磨損度；檢測特定物質(zhì)比重、水成分、硅含量等，確定油液污染物等。（2）振動監(jiān)測。設(shè)備振動可確定其運行狀況，識別有缺陷或惡化的軸承、齒輪斷裂或磨損、機械松脫等。該系統(tǒng)由信號傳輸器、分析儀、記錄儀、軟件、存儲計算機構(gòu)成，組成在線系統(tǒng)，利用便攜式診斷系統(tǒng)，每隔幾分鐘即可對系列點復(fù)合采樣。設(shè)備如果未能安裝監(jiān)控系統(tǒng)，則使用便攜式儀器采集數(shù)據(jù)，利用分析系統(tǒng)確定設(shè)備狀態(tài)。（3）電流信號監(jiān)測（UCSA）。UCSA 可提供非介入式電機驅(qū)動設(shè)備的故障檢測方法，準確識別設(shè)備信號，將負荷電動機看作傳感器，檢測負荷變化，轉(zhuǎn)換成電流變化，以電機電纜傳輸。電流變化盡管相比電機的平均電流值較小，卻仍能被相應(yīng)設(shè)備記錄監(jiān)視。通過分析電流變化量，即可確定設(shè)備狀態(tài)，長時間監(jiān)測可繪制電流變化曲式圖，為設(shè)備惡化提供報警依據(jù)。

3.3 輔助設(shè)備檢修技術(shù)

火電廠輔助設(shè)備包括加熱器、閥門、管道等，長期運行于高壓高溫環(huán)境下，容易出現(xiàn)設(shè)備泄漏、老化情況，必須檢測其狀態(tài)。（1）遠紅外熱像。該方法為狀態(tài)監(jiān)測關(guān)鍵方法，具有實用性強、技術(shù)先進、靈敏度高、安全可靠的特點，利用設(shè)備異常狀態(tài)會產(chǎn)生溫度場變化，生成熱成像對其狀態(tài)進行判斷，能夠用于轉(zhuǎn)動設(shè)備、靜制設(shè)備、開關(guān)站等監(jiān)測。（2）超聲波檢測。機械運行中，會釋放聲波，能夠被收集確認，可根據(jù)聲音信號變化，識別元件是否被損壞或磨損，多用于分析壓縮空氣泄露、軸承損壞、真空泄漏、液壓油泄漏等。液體或空氣壓縮后，從小開口通過時將會加速，開口下游安裝超聲波元件，對產(chǎn)生的湍流進行檢測，出現(xiàn)泄漏情況，即可監(jiān)測到泄露噪聲，增加超聲波音量，達到狀態(tài)監(jiān)測效果。

4 火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修管理

4.1 做好檢修準備

火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修中，為了保證順利實施檢修工作，需加強前期準備，夯實管理基礎(chǔ)。

（1）對設(shè)備運行狀態(tài)細致調(diào)查，不以設(shè)備運行時間為主，以設(shè)備狀態(tài)為檢修標準。此過程中，根據(jù)投運設(shè)備的事故規(guī)律，即浴盆曲線確定檢修間隔，統(tǒng)計運行中發(fā)生故障頻率、數(shù)量及性質(zhì)，確定哪些故障會影響設(shè)備運行，進而決定檢修部位。還要統(tǒng)計設(shè)備操作、啟停次數(shù)，過負荷數(shù)據(jù)也會影像設(shè)備運行狀態(tài)。可見，設(shè)備運行必須統(tǒng)計、整理設(shè)備檔案、可靠性數(shù)據(jù)、運行資料等原始數(shù)據(jù)。（2）主要設(shè)備安裝監(jiān)測系統(tǒng)及分析軟件，把控實際設(shè)備狀態(tài)，可結(jié)合設(shè)備條件、要求對系統(tǒng)及軟件靈活配制，性能可低可高、功能可繁可簡，滿足狀態(tài)檢修要求即可，采取模塊式系統(tǒng)軟件，便于根據(jù)需求進行功能擴充。（3）確定監(jiān)測狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)設(shè)備類型，多選擇關(guān)鍵部件的影響檢修周期因素、重要參數(shù)、不穩(wěn)定因素等，保證數(shù)據(jù)滿足診斷需求，需多次修改完善，必要時可增刪、調(diào)整測點位置、項目及數(shù)量。并結(jié)合以往數(shù)據(jù)，構(gòu)建標準設(shè)備參數(shù)，用于趨勢分析，比較檢修前后變化，為自動診斷設(shè)備狀態(tài)積累經(jīng)驗。

4.2 明確檢修步驟

火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修中，需對設(shè)備進行縱向、橫向參數(shù)對比。縱向?qū)Ρ仁欠治鲈O(shè)備劣化趨勢，不簡單以某數(shù)值劃分設(shè)備“壞”“好”，以趨勢曲線圖識別其狀態(tài)。橫向?qū)Ρ仁菍崿F(xiàn)同類型設(shè)備比較，確定性能劣化程度，比較設(shè)備數(shù)量越多，結(jié)果越準確。設(shè)備狀態(tài)檢修主要分為以下階段。

（1）構(gòu)建信息中心。設(shè)備狀態(tài)包括動態(tài)（在線數(shù)據(jù)、運行信息）與靜態(tài)數(shù)據(jù)（設(shè)備出廠數(shù)據(jù)、事故檢修記錄、定期試驗數(shù)據(jù)）。該階段為采集、存儲數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)，需投運前將設(shè)備參數(shù)指標、型號、出廠數(shù)據(jù)等輸入其中，利用采集單元，將設(shè)備參數(shù)傳輸至下位機，轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，經(jīng)過現(xiàn)場總線向上位機傳輸，對狀態(tài)初步分析。采集信息中，對規(guī)劃表結(jié)構(gòu)、視圖、關(guān)系合理規(guī)劃，使用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，方能實現(xiàn)信息共享，保證數(shù)據(jù)真實安全。（2）構(gòu)建評估狀態(tài)中心?；痣姀S以往檢測設(shè)備僅判斷其“好”“壞”，大部分設(shè)備卻處于有缺陷和正常之間，加強此類設(shè)備狀態(tài)檢修，對提高火電廠運行水平意義重大。為此，可建立狀態(tài)分析數(shù)據(jù)庫，集成數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息，多方位評估設(shè)備情況，確定檢修設(shè)備周期。例如，變壓器監(jiān)測中，僅采取單一技術(shù)無法把我狀態(tài)，需使用兩種及以上方法進行判斷，通過監(jiān)督系統(tǒng)綜合各專業(yè)優(yōu)勢，能夠準確把握設(shè)備健康。（3）預(yù)估設(shè)備壽命。把握設(shè)備狀態(tài)后，通過故障模式、重要性分析等，預(yù)測設(shè)備狀態(tài)、事故風險率，制定可靠維修計劃，減少維修成本。通過狀態(tài)檢修方式，確定實際設(shè)備運行情況，綜合評估、判斷設(shè)備問題，克服檢修盲目性，使得設(shè)備始終處于在控、可控狀態(tài)。

4.3 優(yōu)化組織設(shè)計

火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修中，取消原有維修部，組建檢修部，合并檢修班組，優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)。其中，專業(yè)主管在經(jīng)理領(lǐng)導(dǎo)下，負責本專業(yè)設(shè)備協(xié)調(diào)工作，編制專業(yè)設(shè)備檢修技術(shù)標準、管理標準、作業(yè)標準、技改計劃、檢修作業(yè)文件包、配件定額、檢修臺賬、技術(shù)檔案等。并走進現(xiàn)場，督促點檢員做好設(shè)備消缺工作，分析設(shè)備異常，制定防范方案。專業(yè)工程師負責協(xié)助主管開展技術(shù)管理，協(xié)助編制技術(shù)標準、點檢標準、檢修標準等，審核檢修項目、技術(shù)措施，編制重大檢修、特殊項目的技※術(shù)方案，積極參與事故分析，確定反事故措施，做好技術(shù)審查工作。還要了解先進工藝、技術(shù)發(fā)展趨勢，開展技術(shù)指導(dǎo)。點檢員負責分管設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備的優(yōu)質(zhì)管理，保證設(shè)備處于受控狀態(tài)，及時判斷設(shè)備故障、異常，提出處理意見、防范措施，做好日常維護與全面管理工作，準確記錄維修、備件等資料。通過一系列改革，保證各級人員明確分工，做好設(shè)備巡檢工作。

4.4 建立管理制度

4.4.1 交接班制度

在設(shè)備檢修交接班中，為保證接班人了解設(shè)備運行，需執(zhí)行相應(yīng)制度，對巡檢與值班發(fā)現(xiàn)的操作事故、設(shè)備缺陷全面交代，保證交班不遺漏、全面徹底，做到“五交五不接”。交設(shè)備備用、運行、檢修情況；交設(shè)備問題處理經(jīng)驗教訓(xùn)；交工具儀器、圖紙資料變動；交設(shè)備運行操作內(nèi)容、氣候變化及系統(tǒng)接線變更；交各級注意事項。接班人需要不明確運行方式不接；參數(shù)要求不符不接；工器具、資料圖紙損壞丟失未能交代不接；記錄不全、無領(lǐng)導(dǎo)簽字不接；衛(wèi)生清潔不好不接。

4.4.2 缺陷管理制度

設(shè)備缺陷作為重要管理工作，是設(shè)備檢修的基礎(chǔ)，對提高設(shè)備運行水平具有重要意義。設(shè)備缺陷分為危機設(shè)備與人身安全，必須停機缺陷；影響機組運行，卻能夠在低谷狀態(tài)下消缺缺陷；不影響機組運行，可進行消缺缺陷。管理過程中，需做好缺陷等級、通知、處理、統(tǒng)計、驗收等工作，以制度方式鼓勵人員及時發(fā)現(xiàn)缺陷，予以一定獎勵，對檢修設(shè)備缺陷數(shù)量定額限制，如果超出定額，予以人員罰款。并鼓勵人員利用低谷時間對缺陷進行處理，該階段處理則不進行缺陷考核。

5 結(jié)語

火電廠設(shè)備早期檢修中，多采取事后檢修與計劃檢修方式，前者用于發(fā)生故障的設(shè)備，以功能性故障為判斷依據(jù)，檢修模式較為被動，后者用于磨損設(shè)備定期檢修，缺點較多。為了進一步提高火電廠設(shè)備運行的穩(wěn)定性，可采取狀態(tài)檢修方式，結(jié)合實際設(shè)備情況，合理應(yīng)用主設(shè)備、主要輔機、輔助設(shè)備檢修技術(shù)，并通過做好檢修準備、明確檢修步驟、優(yōu)化組織設(shè)計、建立管理制度的方式，提高設(shè)備檢修管理水平。