火電廠汽動給水泵狀態檢修應用分析

時巖 沙占軍 邢蕾 歐云

（銀川能源學院）

一、國內狀態檢修發展狀況

我國基于狀態檢修的實施主要依賴于設備的可靠性改進，主要從設備缺陷性的及時發現入手，主要在狀態檢測，振動分析方面積累了相當經驗，診斷方式仍以人工為主。國內實施狀態檢修主要是分析了設備的可靠性，在設備狀態監督的基礎上進行了檢修工作，預見了檢修，并根據其狀態和壽命運用了設備壽命管理技術對核心設備進行了評價。

國內檢修的各種模式各有其理論依據，其使用范圍和特點各不相同。因此，在電廠實際的使用過程中，必須將機組本身的特點和設備維護的核心相結合，確定模型，或者結合各種模型的創新，構建一種新的基于狀態的檢修模式，并且符合自身機組的情況。

二、電廠狀態檢修概述

1.電廠設備檢修

電廠的設備檢修是提高設備健康水平，保證安全、經濟運行的重要措施。在全面保安全、經濟的前提下，設備檢修實現工效高、用料省、安全好是電廠檢修努力目標。堅持做到應修必修、修必修好，使全廠設備經常處于良好運行狀態。設備檢修主要包括定期檢修、狀態檢修、可靠性檢修、改進檢修、故障檢修。

2.電廠狀態檢修

狀態檢修是在設備的運行狀況在一定時期內有可靠的保證措施（監測手段：如在線監測設備的發熱，運行參數，運行中測試絕緣油及氣體分析數據）及依據（歷次的檢修、調試、試驗情況良好）的情況下，適當延長或縮短（如果數據不良也可能縮短）檢修周期，根據設備的運行工況進行檢修的一種做法。狀態檢修是一種預知性檢修，它是由先進的狀態檢測系統及診斷技術實時反映出的設備狀態信息，與設備正常運行狀態時的信息對比，分析設備工作是否異常，根據設備的健康狀況對設備的維修策略進行安排。

傳統的檢修方式主要是設備的定期檢修和日常保養。不僅維護成本較高而且需要進行特殊的設備調整，而狀態檢修則是對傳統設備運行狀態進行實時監控。能及時發現不正常或錯誤的信息，排除設備運行中存在的各種隱患，降低故障率，從而提高設備的安全性、可靠性。

3.電廠狀態檢修的步驟

電廠實施狀態檢修的基本步驟包括電廠評估，基礎管理及基礎技術工作完善，狀態檢修實施和完善化。

（1）評估與研究

電廠評估與研究需解決以下四個方面的問題。第一是明確實施狀態檢修要達到什么目標；第二是對設備可靠性以及重要度的評估；第三是對現行的設備管理體系進行評估；第四是對現有的技術支持及維修管理方式評估進行研究，找出能為電廠所用的成熟的產品、系統和解決方案，對于沒有現成產品或服務的項目，確定技術開發的原則、技術路線。

（2）應用與完善

狀態檢修在電廠設備檢修中的全面實施要依賴于多種先進技術應用與完善。概括而言，與狀態檢修密切相關、能直接提高檢修工作質量的科學技術有：設備可靠性技術、設備壽命管理與檢測技術、設備監測與故障診斷技術、信息管理與決策技術。整個過程中設備管理是前提，包括設備數據綜合管理，缺陷管理，檢修工作的立項、工程中人力、物力的需求管理，檢修費用管理，檢修進展過程跟蹤管理，檢修效果評定和工程驗收，以及跟蹤檢修過程中的設備狀態的變更等。由此，可以逐步實施狀態檢修。選擇部分設備或選擇設備的部分檢修項目開始實施檢測、診斷、預測、維修，取得經驗，不斷推廣。

三、汽泵狀態檢修簡介

汽泵作為電廠重要輔助設備，其可靠性將直接影響機組的安全運行。大型火電機組通常設有兩臺50%容量汽泵組，1臺30%容量電泵組（正常時2 臺汽泵運行，電泵備用），從而提高電廠給水系統的可靠性。

1.汽泵實施狀態檢修的重要性

基于狀態檢修的技術基礎是準確地評估設備狀態，根據監測的各種狀態信息，分析了設備運行狀況，得到了設備狀態變化的趨勢。及時確定出不同的檢修計劃，并同時制定合理的檢修時間及檢修范圍，很大程度地解決了其他類型檢修造成的設備過修或失修的難題，使設備狀態可以控制在安全經濟狀態下運行，此外狀態檢修能使企業綜合實力提高、設備管理實現現代化發展。

2.汽泵實現狀態檢修的條件

對汽泵系統的性能和狀態進行全面的了解，分析影響汽泵系統性能和狀態的因素，找出影響汽泵運行的主要因素，并根據其影響程度，確立起汽泵系統狀態的臺賬。實時監督汽泵的運行狀況，將汽泵運行狀態與臺賬進行對比，加以分析、評估，預測故障發生的時間，確定檢修時機。因此，建立汽泵系統狀態臺賬，實時監督汽泵的運行狀態，是實現狀態檢修的關鍵。

汽泵的流量輸出是反映汽泵狀態的主要因素，當汽泵處于良好時，給水流量通常大于對應鍋爐額定負荷時的蒸發量的10%至15%。在增加運行時間和設備磨損的影響下，隨著工作時間和設備磨損的增加，給水流量逐漸減小，當輸出降至指定值時，汽泵需要大修。根據流量的下降速度和趨勢，給水泵的檢修時間約為2-3 年，可以在機組大修或小修的同時進行。

四、汽泵狀態檢修應用

根據汽泵狀態內容建立汽泵臺賬及故障診斷表，將汽泵運行狀態實時與故障診斷表對比分析，動態地監督汽泵的運行狀態；同時將數學理論及現實問題相結合，建立汽泵效率下降數學模型，從效率的角度考慮汽泵運行綜合收益，從而通過每個月的計算結果靜態地掌握汽泵的效率，得出汽泵的最佳檢修時間，相比傳統檢修可以有效的延長檢修周期，節約了檢修維護費。用二者動靜結合應用于汽泵狀態檢修中，確保汽泵安全、穩定、經濟運行。

1.汽泵臺賬及故障診斷表

通過對汽泵各部分狀態內容的實時監督，將汽泵運行狀態與汽泵臺賬及故障診斷表進行對比，并且將異常信息進行分析，預測汽泵各部分狀態的變化趨勢，時刻確保汽泵安全、經濟運行。汽泵狀態診斷具體參數如表4-1 所示。

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通過分析汽泵性能和狀態的影響因素，建立汽泵系統臺賬，實現了汽泵的在線監測管理。管理人員將狀態參數進行分析評估，實時掌握設備的狀態信息，與設備正常運行時的狀態信息對比，分析設備及其部件工作是否異常，根據其健康狀況對設備的檢修策略進行安排。

2.模型建立及實例分析

通常情況下，一次檢修到下一次檢修的檢修成本分為兩部分：一是維修費用，二是多消耗的能耗費用。假設一次維修和下一次維修之間的間隔是t，檢修費用是C，并且泄漏情況逐月增加，與每月多支出的能耗費用成線性關系。可假定月增率變化率是k。

則每個月需要的檢修費是：

（4-2）

第t 個月能耗支出費用的月增率是：

（4-3）

所以，每個月多支出的能耗費用是：

（4-4）

故，每個月的檢修費用是：

（4-5）

要使最大限度地減少檢修費用，需令=0；則最佳的檢修時間可以由下式確定：

（t4-6）

以某廠汽泵為例，其中小汽輪機型號為 ND（G）84/79/07-1；給水泵型號是HPT300-330-5S/33+29。主要參數如表4-2 所示。

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給水泵檢修或者剛投入使用開始工作時，不同工況下的測量數據如表4-3 所示。

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汽泵連續運行24 個月后由于給水泵轉動部件與靜止部件之間的間隙變大導致流體泄漏，性能曲線向左水平偏移，為了保持流量與原來流量相同，工作點調為C 點，此時測得軸功率如表4-4 所示。

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假設檢修總費用為65 萬，小汽機效率為90%，電費為0.30 元/kWh，在一個月的720 小時工作時間里，給水泵有90%的時間運行。具體計算結果如表4-5 所示。

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如果機組以運行1 的方式運行，運行24 個月以后，最佳檢修時間為距上一次檢修時間或者投入使用時間后32.80個月。

同理，運行2（75%額定負荷），運行24 個月以后，最佳檢修時間為距上一次檢修時間或者投入使用時間后40.4 個月。運行3（50%額定負荷），運行24 個月以后，最佳檢修時間為距上一次檢修時間或者投入使用時間后62.26 個月。

所以，在如今深度調峰的大環境下，泵一次投入使用的時間會增長即泵的檢修周期會較機組滿負荷運行情況下的檢修周期長。

實例分析中，維修的總費用是根據以前的維修費用估算，簡化加工，如果考慮到壽命損失，維修費用就會增加。通常來講，每次檢修相同的故障時，同一設備往往會增加檢修成本。在實際檢修中，每月都要計算其能耗成本和月增率變化率，使每個月都可以計算出最佳檢修時間。每個月份計算出的最佳檢修時間可能稍有差異，維修決策通常是根據最近幾個月份計算的時間進行的。由于只考慮容積損失，還有許多損失影響軸功率。因此，當泵內存在的這些損失越大，相應的效率就會下降，最終總效率就會下降。如果考慮了這些損失，汽泵檢修周期會比之前計算得出的檢修周期稍微縮短。

3.綜合分析

根據汽泵狀態檢修理論，通過汽泵狀態內容分析汽泵性能和狀態的影響因素，建立汽泵系統臺賬。以某廠SIS 系統采集的狀態數據和結合汽泵運行說明書及相關標準編制了汽泵診斷綜合分析表，并對汽泵的運行趨勢實時與診斷表對比，總結出設備的性能和狀態。每月對設備的性能和狀況進行診斷和評估，對需要處理缺陷進行記錄，方便管理人員對設備進行全面管理。

將狀態檢修理論與泄漏檢修數學模型相結合，建立了汽動給水泵（汽泵）狀態臺賬和故障診斷表的同時，動態的反映汽泵運行狀態，并考慮汽泵不同運行過程數據建立數學模型，提高可靠性、延長檢修周期的同時，降低了檢修維護費用。同時由實例計算表明在汽泵平均負荷率越低時應用本狀態檢修方案獲得的收益越大。

五、結論

通過應用汽泵狀態檢修實現了SIS 在線診斷系統的同時建立了關于汽泵系統設備運行狀態的設備管理臺賬，通過實時監督設備每個設備部件的運行狀態和汽泵的實時運行參數，預測汽泵系統檢修的最佳時機，在汽泵即將發生故障前，制定合理的檢修方案，管理人員預備需要更換的設備及部件，從而有效地避免了故障的發生。

通過實例分析計算，主要從效率的角度考慮了汽泵運行綜合收益，得出了汽泵的最佳檢修時間，有效的延長了檢修周期，節約了檢修維護費用。

應用性能計算數學模型，結合汽泵全周期運行數據，可以動態的反映汽泵運行狀態，預測檢修時間，可以為管理人員提供參考。在目前火電機組利用小時數逐漸下降和深度調峰的大環境下，汽泵平均負荷率較低，應用此狀態檢修方案可以大大延長檢修周期，提高電廠經濟效益。