發電企業推行狀態檢修的思考

國家電投集團電站運營技術（北京）有限公司 王金鵬

發電企業實施設備狀態檢修，是實現管理現代化、提高發電企業綜合實力的有效途徑之一，是技術創新、管理創新的具體體現，并能有效地防范定期檢修造成設備過修或失修的風險，提高設備的安全性和經濟性[1]。實施狀態檢修的重要意義體現在：提升精益化管理水平，促進發電企業設備管理由定性粗放向定量精益的轉變；優化生產運行指標，有效減少非計劃停運次數和停運時間，提升可用系數；防止設備過修和欠修，科學制定設備檢修策略，提高檢修工作針對性；科學控制檢修維護成本，不必要的解體檢修工作量減少，檢修維護支出降低。

有效推行設備狀態檢修，精準開展設備診斷是關鍵，設備監測是精準診斷的前提條件之一。如何將機組或設備現有的監測狀態利用起來，實現機組或設備的狀態評價，為檢修策略制定提供依據，是發電企業目前需要解決的問題。

1 設備狀態監測與診斷現狀

對于發電設備，常用于狀態監測與診斷技術主要有[2]：振動監測與診斷（軸系振動、扭振、管道振動監測診斷等）；溫度監測與診斷（紅外線熱成像診斷）；應力監測與診斷（熱應力、動應力監測與診斷）；位移監測與診斷（膨脹監測）；電氣參數監測與診斷（局部放電、鐵芯電流、絕緣監測等）；聲波監測與診斷（超聲波診斷）；油液分析、監測與診斷（光譜、色譜分析診斷）；化學分析、監測與診斷（氫氣純度、氧量監測等）；射線監測與診斷（成分分析）。上述狀態監測技術針對特定的發電設備、系統已成熟應用，為設備安全、穩定、經濟、長周期運行提供了技術保障。

學術界和工程界存在兩方面觀點，學術界主要是高等院校研究機構，認為目前機組或設備的狀態監測手段還不完善，很多信息無法獲得，是制約狀態檢修的主要因素；工程界主要是發電企業，認為當前機組或設備的監測手段已經很多，很多監測需求在現場和技術上難以解決，大量的技術改造投資難以承受，建議就目前現狀最大限度開展狀態評價[3]。 從目前發電設備技術裝備來看，機組及主設備的狀態監測是較為完善的，而智能診斷功能相對薄弱，從有限的設備監測信息中提取設備狀態和故障征兆還不成熟，設備原始數據統計分析和專家經驗的充分融合還存在欠缺，這是主要制約設備診斷技術、推行狀態檢修的瓶頸。

2 信息融合技術與設備狀態評價

如何將機組或設備現有的監測狀態利用起來實現機組或設備的狀態評價，是發電企業目前需要解決的問題。根據機組或設備現有的監測手段、發電企業現行的生產管理方式有效利用信息融合技術，基本可以實現數據監測、事故征兆、決策管理的融合，與目前發電企業開展設備狀態分析評價的流程非常接近。如何實現具體的融合，各種基于概率的方法仍處于研究階段，與實際工程應用還有很大差距。為解決這一問題，應用廣義風險評估方法，依據現有的專業經驗和評價標準進行分析評價，對系統的安全可靠性進行定性或定量分析，得出發生危險的可能性及后果的嚴重程度。利用信息技術融合理論和風險評估方法，以專家經驗、設備監測或試驗數據為依據，開展設備劣化趨勢分析和狀態評價，為狀態檢修策略的制定提供依據。

表1 軸流一次風機狀態評價表

3 狀態檢修流程

設備狀態檢修的主要流程包括設備基本信息采集、設備狀態評價、檢修策略制定、設備檢修實施等。設備基本信息采集是基礎，需要對設備制造、安裝、運行、維護、檢修、試驗全過程的基礎數據、運行數據、試驗數據、維護數據等進行全方位收集。設備狀態評價是核心，綜合運用在線監測、運行巡檢、專業點檢、精密點檢、定期試驗等技術手段，持續開展設備狀態跟蹤監視和趨勢分析，依據評價標準確定設備健康狀態。檢修策略制定是在設備狀態評價基礎上，根據設備綜合評價結果確定的檢修維護內容、周期、方式等。設備檢修實施是依據檢修策略，按照管理要求、技術標準組織開展檢修的執行過程。

4 設備狀態評價

利用信息技術融合理論和風險評估方法，開展設備狀態評價，關鍵是確定設備狀態量、重要程度、劣化程度、判斷依據和監測方法。

設備狀態量是直接或間接表征、反映設備工況的信息，由專業技術人員查閱設備說明書、行業標準確定；重要程度即狀態量權重，反映狀態量對設備安全運行的影響程度，從輕到重分為四個等級，系數為1、2、3、4，一般通過經驗判斷、專家評議確定；劣化程度反映設備每一項狀態量的損壞程度，從輕到重分為四個等級，分值為2、4、8、10；判斷依據是確定劣化程度的標準依據，由專業技術人員查閱設備說明書、行業標準確定；監測方法是獲取設備狀態量信息的途徑、方式，一般分為在線、離線和實驗等。在線監測數據來源于機組DCS系統，離線監測數據來源于人工檢測，實驗數據來源于儀器儀表的計算分析數據。以哈爾濱鍋爐廠HG-1964/25.4-YM17型鍋爐配套的PAF18.5-13.3-2型軸流一次風機為例編制狀態量評價表1。

狀態量評價值等于重要程度值乘以劣化程度值（表2）。設備狀態評價等級分為四級：正常狀態、注意狀態、異常狀態、嚴重狀態，由設備狀態量評價值確定。設備狀態量評價值=MAX｛狀態量1評價值，狀態量2評價值，狀態量3評價值，……｝，正常狀態：設備狀態量評價值≤10；注意狀態：10＜設備狀態量評價值＜20；異常狀態：20≤設備狀態量評價值＜30；嚴重狀態：設備狀態量評價值≥30。目前設備狀態評價仍處于探索階段，缺乏有效數據積累，未建立多個（兩個及以上）狀態量劣化疊加對設備狀態影響的分析模型，現階段設備狀態評價結果僅考慮單一狀態量評價最大值作為設備狀態評價的依據。設備狀態評價周期主要取決于設備狀態量的監測周期，獲取各個狀態量的監測值后，即可計算判定設備狀態。

表2 狀態量評價值表

表3 PAF18.5-13.3-2型軸流一次風機各狀態參數監測周期表

5 檢修策略制定

設備狀態評價結果是制定檢修策略的重要依據，也是進行設備狀態趨勢分析的數據來源。

檢修策略。正常狀態：按現有維護方式，保持運行；注意狀態：加強巡、點檢，加強監視，分析原因，跟蹤狀態量劣化趨勢，優化運行方式，采取預防性措施，防止進一步劣化；異常狀態：開展原因分析，制定并采取針對性措施，做出預知性檢修建議，適時安排消缺或檢修；嚴重狀態：盡快安排設備解體檢修。

趨勢分析。設備狀態評價是在某一時點對影響設備安全穩定運行的狀態參數進行的監測、分析，確定設備當時的健康水平，但不能整體分析設備的劣化趨勢、頻發故障、問題根源。因而需要收集一定周期的設備狀態評價結果，通過繪制設備狀態趨勢圖摸索設備故障規律、劣化趨勢，從而分析出設備問題根源。

6 推行狀態檢修的關鍵

建立設備狀態影響分析模型。針對各類主、輔設備，分析確定影響設備安全節能環保運行的各個狀態量，明確各狀態量的監測方法、監測周期，進行原始數據積累。通過數據積累、大數據分析，科學確定各狀態量的權重、劣化程度及判斷標準，進而深入研究多個狀態量劣化疊加對設備狀態的影響，分類建立設備狀態影響分析模型。

開發設備狀態評價信息系統。開展設備狀態評價的理想狀態是實時綜合分析研判，實時評價設備狀態，及時為設備運行、維護、檢修等提供科學依據。設備狀態量數據來源于在線監測、運行巡視、點檢維護、檢修、試驗等，而這些數據又分別由發電運行部、設備維護部、生產技術部以及檢修公司、電科院等單位提供。依靠人力協調內外部單位，進行數據匯總、綜合分析，保證設備狀態評價的實時性基本不可能。有效的方式是應用人工智能，集中專家經驗和思想方法，開發設備狀態評價信息系統，將設備狀態量來源、采集/填報方式、周期、責任單位固化至信息系統，由計算機進行綜合分析，實時輸出各類設備狀態，為運行參數調整、維護方式優化、檢修策略制定提供參考，保證設備安全可靠經濟運行。

7 結語

由于設備故障診斷技術水平相對滯后，發電設備完全實現狀態檢修還需要進行深入的研究，但狀態檢修技術已成為電力行業的前沿技術、關鍵技術和實用技術，是國內外發電設備檢修精細化管理的發展趨勢。近期來看，利用機組或設備現有的監測方式開展狀態評價，是發電企業提升管理水平的當務之急。長遠來看，高等院校或研究機構與發電企業聯合，逐步完善設備狀態評價模型、開發狀態評價信息管理系統是今后的主要研究方向。

表4 軸流一次風機狀態參數監測數據記錄表