設備缺陷產生過程動態監控研究

羅文兵

摘 要：“3.11”日本福島核事故后，政府和社會公眾對核電的安全問題高度關注，對運行核電站的安全生產提出了更高的要求。隨著電站機組運行年限增加，設備部件性能下降，給電站的安全穩定運行帶來不利影響。為實現將設備缺陷控制或消除在產生過程中，在實時數據系統的基礎上，研發了“機組設備參數劣化趨勢分析系統”，并推行實施“設備缺陷產生過程動態監控管理”理念，從而提高了設備可靠性，取得較好的成效。

關鍵詞：設備可靠性 故障趨勢 動態監控

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0132-02

為了解決如何將設備缺陷控制或消除在產生過程中這一問題，某核電站結合電廠運維實際需求，在實時數據系統的基礎上，研發了“機組設備參數劣化趨勢分析系統”，通過該系統輔助應用，從而實現了“設備缺陷產生過程動態監控管理”理念。該系統的著眼點是從最能夠反映設備狀態變化的測點參數層面入手，針對性地對機組運行狀態的重要參數進行動態跟蹤管理，通過對重要設備參數的劣化趨勢進行分析，達到提前發現重要設備性能劣化趨勢。從而提前對設備性能劣化原因進行分析，并做到能提前采取措施進行干預，并在最有利的時間進行維修消缺陷處理，避免設備缺陷進一步惡化導致設備損壞或停機、停堆，從而提高設備安全運行水平，確保機組安全可靠運行。

1 設備缺陷動態監測的實施

針對目前設備缺陷管理僅限于缺陷產生后果之后才采取措施的現狀，考慮如何將設備缺陷控制或消除在產生過程中，即設備缺陷產生影響之前，從而降低缺陷導致設備不可用率，是核電設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，充分發揮全數字化儀控系統的優勢，基于已經開發應用的實時數據系統平臺，研發了“機組設備參數劣化趨勢分析系統”。通過實時數據系統平臺與機組儀控數字化管理系統進行接口，將機組設備參數測點的數據時時傳送到分析系統進行動態分析，并有針對性地對機組運行狀態重要參數進行動態跟蹤，并分析設備參數的劣化趨勢，從而及時發現有劣化趨勢的參數，提前組織原因分析，發現設備缺陷，采取必要的干預措施，避免設備缺陷進一步惡化，為提高設備運行管理水平，確保機組安全、穩定運行，提供有力的支持手段。

將“機組設備參數劣化趨勢分析系統”與機組數字化的儀控設備保護系統的功能進行比較。后者保護設備免遭損壞的方式主要為當某些預定義的關鍵條件達到時進行邏輯保護動作，直接停止設備運行（緊急停機），而參數劣化趨勢分析系統能用于對設備的蠕變缺陷做出響應，預測重要設備的可用性，作為狀態檢修的基礎依據，為運行模式的優化提供參考建議。系統可對機組設備運行狀態的參數進行跟蹤，當某一個參數發生異常偏離時，系統自動生成報警信號，并在系統報警信息記錄欄中發出報警信號并記錄，同時將報警信息以郵件形式發送給設備管理工程師。

根據設備參數測點的預報警數值和動作限值或性能要求數值進行了判據分析，并形成四種判據模型如下：

（1）限值型判據。按照預報警數值和動作限值或性能要求數值進行判據分析。即當參數發生異常時記錄異常的開始時間，并發送報警信息，待參數恢復正常后記錄異常的結束時間，程序通過統計該參數發生異常的次數及持續時長給運維人員提供參考。

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

（3）累計變化趨勢型判據。在趨勢型判據的基礎上增加累計漲幅或累計降幅的指標判據，即在滿足參數趨勢連續變化N天的基礎上，對累計變化幅度值是否超過設定值進行判定。如不滿足此判據，則按趨勢型判據進行解析處理，如滿足此判據，則進行此設備參數的劣化預警處理。

（4）多測點判據。多測點判據將對各測點分別進行解析，對于存在“與”關系的判據，將各測點產生的結果取交集處理，對于存在“或”關系的判據，將分別按兩個參數配置來進行解析。多測點判據針對特殊參數判據進行設定，包括汽輪發電機組無功功率參數和技術支持處提供的參數等。

經過前期需求調研、DEMO制作需求分析及確認、項目的系統架構的設計、功能軟件的開發、核心判據算法的建立、程序服務和發布界面的開發、系統試運行調試、消缺完善等過程，歷時一年的時間，完成“機組設備參數劣化趨勢分析系統”研發。

2 設備缺陷動態監測應用案例

“設備缺陷產生過程監管理念”通過“機組設備參數劣化趨勢分析系統”應用實踐得到很好地實現，在此以電站2號機組3號主泵電機止推軸承溫度高缺陷為例進行應用簡述。

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

缺陷潛在風險：3號主泵電機止推軸承溫度測點2JEV30CT014/015/016三取二溫度超過85 ℃，保護切除3號主泵，機組降功率。

缺陷處理先決條件：通常情況下該缺陷要進行徹底處理，必須將機組狀態后撤到冷態。

2號機組3號主泵電機止推軸承溫度測點2JEV30CT015在發生劣化時，系統根據判據條件（溫度大于75 ℃或者連續上升7天），自動將參數劣化預警信息以郵件的方式發送到各關注人員的郵箱中，同時在報警主畫面中，主泵字樣圖標會從綠色變為紅色，在報警信息欄中，會有更為詳細的報警信息及參數判據條件信息。在報警欄中設備管理工程師可以進行統計分析和趨勢分析及1、2號機組參數對比分析。

報警信息產生后，電站生產管理人員立即組織專業人員進行深入分析，并啟動了日常生產管理組，對2號機組3號主泵電機止推軸承溫度高缺陷原因進行多次分析討論。

經查2號機組3#主泵電機油箱油溫（2JEV30CT001）、上下導瓦的瓦溫（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#主泵電機潤滑油從商運以來一直沒有進行更換，最近幾次大修雖然對潤滑油進行了分析化驗，各項指標值均滿足規范要求。最終初步認為可能的原因為：一是潤滑油老化；二是推力瓦瓦面有損傷，并呈緩慢發展的趨勢。

通過“機組設備參數劣化趨勢分析系統”，及時發現3號主泵電機止推軸承溫度高缺陷，通過對3號主泵采取動態逐步更換潤滑油、避免油質進一步劣化的方法，有效避免了主泵電機止推軸承溫度的進一步上升，從而確保3號主泵安全地運行到壽期末。

3 設備缺陷動態監測應用成效

“設備缺陷產生過程監控管理”創新應用，及時發現并成功解決了主泵電機止推軸承溫度高、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等重大設備缺陷，有效消除了機組運行隱患，減少了機組小修的次數，提高設備可靠性，降低了機組發電成本，提高了機組能力因子，為設備預防性維修及大修項目優化提供參考依據。

參考文獻

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