發電設備狀態檢修簡述及建議

龍偉華

摘 要：通過對幾種常用發電設備檢修模式進行比較，說明了實施狀態檢修的必要性，并就檢修發電設備過程中的故障診斷和在線監測中容易出現的問題進行探討和研究。

關鍵詞：發電設備；狀態檢修；狀態監測；故障診斷

中圖分類號：TM621.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0013-02

據統計，發電成本中檢修成本已超過20%，因此科學的檢修方式對提高發電廠效率具有重要的意義。狀態檢修作為一種以當前設備實際工況為依據的相對靈活自由的檢修方式，能夠有針對性地對設備進行檢修，有效降低檢修成本。因此，對發電設備進行狀態檢修是非常必要的。

1 實施狀態檢修思路

狀態檢修通過先進的狀態監測手段、可靠的評價手段和壽命預測手段能夠判斷設備的狀態，識別設備的早期征兆，對故障部位及其嚴重程度、發展趨勢作出判斷，并根據分析診斷結果在設備性能下降到一定程度或故障發生之前進行維修。具體實施步驟如下圖1所示。

圖1 發電設備狀態檢修工作內容簡圖

2 狀態檢修操作流程

以火電廠發電設備進行狀態檢修為例。

2.1 信息收集與分析

在檢修發電設備過程中，需要對歷史數據和近期數據進行分析、比較，及時、準確地收集設備狀態的信息參數，這是開展設備狀態檢修的基礎。

2.2 評估設備

評估發電設備在整體運行系統中的重要程度有利于在檢修時分清輕重緩急。重要程度不同的發電設備直接影響狀態監測的方法、頻率和安排檢修計劃的先后次序等。

2.3 確定狀態監測的方法和頻率

2.3.1 狀態監測方法

發電設備的狀態監測可分為離線狀態監測和在線狀態監測兩種。發電機組廣泛采用的DAS系統、汽輪機采用的TSI系統均屬于在線監測系統。在線檢測設備因其對故障反應的速度快、處理數據量大和具有連續信息記錄等優勢，被廣泛應用于發電企業的重要設備和主機中。因此，此次狀態檢修將采用在線狀態監測方法進行監測。

2.3.2 狀態監測頻率

綜合考慮設備的運行狀態、在系統中的重要性和管理應急能力等因素，利用設備檢修和設備運行的管理經驗進行設置和安排。理論上監測頻度應根據設備故障的P-F間隔制訂，通常可在一個P-F間隔內選取5～20個監測點。在實際操作過程中，應充分考慮監測設備的技術限制，合理安排監測頻度。通常檢測設備在剛投入運行時，稍微提高監測頻度，待累積了一定的經驗后，可以及時地進行調整，例如對出現故障征兆但又不能停機檢修的設備需增加監測次數并做好預警應急措施。

2.4 故障檢修與診斷

故障診斷就是通過分析、利用設備監測信息，及時捕捉設備發生故障前由于各種物理和化學參數的變化而發出的多種信息。依據診斷知識，對設備故障的類別、部位、程度及其發展趨勢進行判斷，給出相關指導信息指導其運行、操作，避免故障的發生或將其對設備的影響最小化，并為維護決策提供依據，使維修工作目的明確、方法科學、經濟合理。

故障檢修與診斷常用方法如下：①基于傳統故障診斷機理分析的方法。以數據處理為核心，利用傳感技術、動態測試技術和信號處理技術，經過實驗研究、計算分析、統計歸納等方

法建立起故障征兆與故障集合之間的映射關系，從而只需將實際運行征兆與基準征兆進行對比，便可分析故障原因。②基于邏輯的方法。故障樹是一種演繹故障事件發生原因和邏輯關系的邏輯圖。但由于傳統的故障樹分析法是針對確定性事件，而設備故障往往存在隨機性和模糊性，因而有學者研究提出了模糊故障樹方法，即在傳統故障樹分析法的基礎上，運用故障樹的定義、構造和分析方法，考慮某些模糊事件和某些事件信息表達的模糊性，運用模糊數學方法和知識，對整個事件發生的概率進行計算。③基于解析模型的方法。基于解析模型的方法，建立系統的數學模型，當系統出現故障，系統的輸入、輸出關系發生改變時，通過觀測系統數學模型的參數變化，判斷系統故障。目前，采用的方法有狀態估計法、等價空間法和參數估計法等，該方法更加深入地闡述了系統的動態變化特性，并能更加準確地進行故障的定位和故障幅值的估計。④基于統計的方法。將所取得的征兆構成一個模式向量，并用距離函數將此模式向量歸為某一基準故障模式。這種方法需預先為各種故障確定先驗概率，常見的有專家系統法、人工神經網絡法等。前者基于專家經驗，重點在知識庫的建立，實用性強，但存在缺乏系統性、信息量少、故障模型不準確等問題；后者有較強的在線學習能力，具有非線性映射能力、聯想記憶能力等特點，能夠更加準確地描述故障，但由于智能算法的計算量大、計算耗時長，尚處于實驗階段，離在線實時診斷應用還有一定的距離。⑤基于模糊數學的方法。由于電力設備故障診斷中存在大量的隨機性和模糊性。利用模糊數學綜合評判的理論，用數學公式將故障診斷中模糊不清的概念清晰化、合理量化。該方法可對多因子故障進行分類和模型判別，在電力系統中已有一定的應用，但因為模糊集理論仍存在不完善之處，其應用也受到了一定程度的限制。

2.5 檢修決策

對設備進行故障診斷后就進入檢修決策階段。狀態檢修決策優化模型的理論基礎主要是數理統計和隨機過程理論，包括隨機濾波模型、時間延遲模型、PHM模型、PIM模型、Levy過程模型和馬爾可夫決策模型等。

2.6 技術與管理體制革新

先進的技術是高水平設備狀態檢修工作的基礎，要實現預期的檢修目標，就必須對實施檢修的工作人員進行定期培訓，及時學習更新在線監測和故障診斷技術等。狀態檢修不是一蹴而就的，是一個逐步發展和完善的過程，每經過一段時間的狀態檢修工作，應總結經驗、汲取教訓，綜合考慮各類型設備運行狀態和近期企業目標，調整狀態檢修的框架和具體思路，改善監測頻度，改進故障分析技術，加強應急措施和改進檢修決策。此外，完善的管理體系是實現高水平設備狀態檢修的補充和保障。

3 發電企業實施設備檢修工作建議

3.1 革新企業檢修模式

我國發電企業主要采用“定期檢修為主，狀態檢修為輔”的檢修方式，推行狀態檢修工作勢必對定期檢修管理體制造成巨大沖擊，將變革原有的檢修管理制度。在制訂新的檢修管理體制的過程中，應注意因地制宜，開拓創新，循序漸進，建立職責明晰的設備狀態檢修單位負責小組，有效調動員工積極性，利用開放、計算機化的電廠運行和檢修管理信息集成分析診斷系統，切實落實設備狀態的檢測和趨勢掌控，及時、高效應對緊急預警事件，合理制訂狀態檢修計劃。對處于狀態檢修初級階段的發電企業，以點檢定修制為基礎，全面落實設備責任制，提高全員狀態檢修技術，逐步引進先進的狀態監測和故障診斷系統，加強對設備狀態的分析和診斷，逐漸向全面、高水平的狀態檢修靠攏。對管理比較先進的發電廠，可設置高標準、高效率、高品質的設備狀態檢修要求。

3.2 科學定位狀態檢修

實施發電設備狀態檢修，實際上是集設備故障檢修、定期檢修、狀態檢修和改進性檢修等多種檢修方式的優化組合。要對狀態檢修予以科學的定位，摒棄一些片面認識。

推行狀態檢修必須克服以下認識誤區：①修比不修強。對磨損性、腐蝕性設備應堅持修好；但對于高精尖設備，比如汽輪發電機等較精密設備，如果頻繁維修，會減少機械壽命，所以應延長檢修間隔。②狀態檢修一哄而上。狀態檢修并不適合所有設備，不能以偏概全，例如企業是在保證安全生產的前提下，以降低生產成本為目的的，有些對生產影響極小的非重點設備綜合考慮經濟性后，可能在事后進行檢修更合理。③設備定期檢修就是定期進行檢修。其實，定期檢修也是一個動態的過程，其周期是變化的，定期檢修中也有狀態監測成分，特別是尚未摸索出合適的檢修間隔的設備。

3.3 建立可靠的分析診斷系統

這是取得狀態檢修成效的重要條件。在實際選擇時，對不同情況要區別對待。對于正在轉型的老發電廠，可先安裝自動化程度不太高的設備狀態監測分析設備，充分利用離線監測數據，結合在線監測結果，執行狀態檢修工作，逐步實現利用先進儀器監測為主、高度計算機化的設備狀態檢修。同時，選擇開放式、高度集成、兼容性強的分析診斷系統，能夠更全面地記錄設備特征參數，提供更直觀的診斷結果，便于升級系統、引入新設備等。

3.4 不斷完善狀態檢修策略

狀態檢修工作是一項逐步發展和完善的過程。狀態檢修策略經過一段時間的實施后，應及時進行總結和評估工作，對存在的不足和有待改進的環節進行審視、修正和改進。另一方面，設備的各種邊界條件也會隨時間變化，因此，需要定期對監測頻度、評估標準進行修正，甚至調整監測重點和方式，不斷優化狀態檢修的策略。

4 結束語

狀態檢修不僅能夠保證生產安全，還能減少檢修工作量，提高設備利用率，促進企業健康、長足的發展。因此要采用科學的新技術對設備進行監測、評估和研究，制訂更合理、更高效、更經濟的維修決策，不斷優化現有的檢修工作。

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〔編輯：王霞〕

Description of Condition-based Maintenance of Power Generation Equipment and Suggestions

Long Weihua

Abstract： Several commonly used to compare power equipment maintenance mode， shows the necessity to implement condition-based maintenance， and repair of power generation equipment on the process of troubleshooting and on-line monitoring prone to explore and study problems.

Key words： power generation equipment； state maintenance； condition monitoring； fault diagnosis