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(chǎng)經(jīng)濟(jì)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(yán)重經(jīng)濟(jì)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(huì)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(yùn)行的可靠性，把控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)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(shí)間內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況的保障措施，利用多種監(jiān)測(cè)方式，如設(shè)備運(yùn)行發(fā)熱、振動(dòng)等數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備調(diào)試、檢修及試驗(yàn)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的檢修，源于20 世紀(jì)70 年代，是在社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)三者間，尋找最大效益、最小風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)。可靠性與風(fēng)險(xiǎn)具有相通性，是描述事物兩面的詞匯，低風(fēng)險(xiǎn)代表高可靠性，高風(fēng)險(xiǎn)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(jì)、選型、制造、調(diào)試、運(yùn)行、能耗、維護(hù)等成本，分為運(yùn)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(cè)費(fèi)用的同時(shí)，確定檢修周期，選擇恰當(dāng)檢修方式，減少費(fèi)用成本，延長(zhǎng)使用設(shè)備年限，增強(qiáng)設(shè)備可靠性。

（3）基于可靠性的檢修，在規(guī)定時(shí)間與條件內(nèi)，設(shè)備完成特定功能情況，評(píng)價(jià)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(yùn)行設(shè)備較多，主要檢修設(shè)備包括高低壓電動(dòng)機(jī)、斷路器、發(fā)電機(jī)、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(biāo)

在電力設(shè)備檢修中，常見方法有油化驗(yàn)、電氣預(yù)防性試驗(yàn)、油色譜分析等，根據(jù)常規(guī)數(shù)據(jù)比較標(biāo)準(zhǔn)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(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)出來。為此，我國電力企業(yè)進(jìn)行大范圍、長(zhǎng)時(shí)間研究，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行，將在線監(jiān)測(cè)與帶電測(cè)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(dāng)前狀態(tài)綜合分析，判斷和預(yù)測(cè)設(shè)備狀況及未來趨勢(shì)，制定檢修決策。設(shè)備初期運(yùn)行良好，適當(dāng)延長(zhǎng)檢測(cè)周期；設(shè)備運(yùn)行異常，提高檢測(cè)頻率；設(shè)備存在明顯缺陷，需要跟蹤檢測(cè)。

2.3 設(shè)備檢修流程

火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修設(shè)計(jì)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(cè)。檢測(cè)電力設(shè)備狀態(tài)情況，多使用紅外線溫度監(jiān)測(cè)、超聲波技術(shù)等。（2）數(shù)據(jù)獲取。利用先進(jìn)技術(shù)監(jiān)測(cè)重要設(shè)備收集運(yùn)行數(shù)據(jù)后，將其存儲(chǔ)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(píng)估、檢修策略提供指導(dǎo)。（4）評(píng)估狀態(tài)。設(shè)備評(píng)估是根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間收集的設(shè)備運(yùn)行信息及其分析結(jié)果，判斷設(shè)備所處狀態(tài)。（5）評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。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(huì)造成不同程度損失，需對(duì)其開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。（6）檢修決策。經(jīng)過上述步驟，實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)檢修，確定檢修時(shí)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(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的有效檢測(cè)，需在原有監(jiān)控系統(tǒng)上，增加性能檢測(cè)、汽水品質(zhì)檢測(cè)方式，準(zhǔn)確分析設(shè)備狀態(tài)。

（1）性能趨勢(shì)分析。任何機(jī)器均可使用性能趨勢(shì)分析，包括用于流量、溫度、壓力測(cè)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(cè)程序的一部分，通過采集超聲波、溫度、振動(dòng)多個(gè)常規(guī)數(shù)據(jù)，將其傳輸至計(jì)算機(jī)內(nèi)，以數(shù)據(jù)整理分析的方式，預(yù)測(cè)設(shè)備可能出現(xiàn)的問題，并進(jìn)一步提供發(fā)生故障位置、嚴(yán)重程度等信息。設(shè)備性能采集周期按周實(shí)施，或是隨機(jī)進(jìn)行，配合現(xiàn)有火電廠控制系統(tǒng)，能夠?yàn)樵O(shè)備性能惡化提供細(xì)微數(shù)據(jù)。例如，持續(xù)降低機(jī)組效率，表明鍋爐設(shè)備熱交換模塊，或是汽輪機(jī)凝汽器模塊可能發(fā)生故障。（2）汽水品質(zhì)檢測(cè)。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(yàn)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(dāng)?shù)木S修措施。火電廠可采取周期抽樣、實(shí)時(shí)檢查方式，短時(shí)間內(nèi)即可發(fā)現(xiàn)質(zhì)量變化，及時(shí)處理，以免設(shè)備故障。

3.2 主要輔機(jī)檢修技術(shù)

火電廠主要輔機(jī)包括給水泵、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等，對(duì)機(jī)組影響較大，多采取以下檢測(cè)技術(shù)。

（1）潤滑油監(jiān)測(cè)。轉(zhuǎn)機(jī)為實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，配有潤滑油系統(tǒng)，可檢測(cè)油液酸度、黏性、技術(shù)判斷其狀態(tài)。額外測(cè)試還能測(cè)定添加劑效力，包括防泡沫成分、抗磨損添加劑等；檢測(cè)含銅、鐵、鉛等金屬含量，判斷部件磨損度；檢測(cè)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(dòng)監(jiān)測(cè)。設(shè)備振動(dòng)可確定其運(yùn)行狀況，識(shí)別有缺陷或惡化的軸承、齒輪斷裂或磨損、機(jī)械松脫等。該系統(tǒng)由信號(hào)傳輸器、分析儀、記錄儀、軟件、存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)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(duì)系列點(diǎn)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(hào)監(jiān)測(cè)（UCSA）。UCSA 可提供非介入式電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的故障檢測(cè)方法，準(zhǔn)確識(shí)別設(shè)備信號(hào)，將負(fù)荷電動(dòng)機(jī)看作傳感器，檢測(cè)負(fù)荷變化，轉(zhuǎn)換成電流變化，以電機(jī)電纜傳輸。電流變化盡管相比電機(jī)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(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)可繪制電流變化曲式圖，為設(shè)備惡化提供報(bào)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(zhǎng)期運(yùn)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(cè)其狀態(tài)。（1）遠(yuǎn)紅外熱像。該方法為狀態(tài)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵方法，具有實(shí)用性強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)、靈敏度高、安全可靠的特點(diǎn)，利用設(shè)備異常狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生溫度場(chǎng)變化，生成熱成像對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行判斷，能夠用于轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、靜制設(shè)備、開關(guān)站等監(jiān)測(cè)。（2）超聲波檢測(cè)。機(jī)械運(yùn)行中，會(huì)釋放聲波，能夠被收集確認(rèn)，可根據(jù)聲音信號(hào)變化，識(shí)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(shí)將會(huì)加速，開口下游安裝超聲波元件，對(duì)產(chǎn)生的湍流進(jìn)行檢測(cè)，出現(xiàn)泄漏情況，即可監(jiān)測(cè)到泄露噪聲，增加超聲波音量，達(dá)到狀態(tài)監(jiān)測(cè)效果。

4 火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修管理

4.1 做好檢修準(zhǔn)備

火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修中，為了保證順利實(shí)施檢修工作，需加強(qiáng)前期準(zhǔn)備，夯實(shí)管理基礎(chǔ)。

（1）對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)細(xì)致調(diào)查，不以設(shè)備運(yùn)行時(shí)間為主，以設(shè)備狀態(tài)為檢修標(biāo)準(zhǔn)。此過程中，根據(jù)投運(yùn)設(shè)備的事故規(guī)律，即浴盆曲線確定檢修間隔，統(tǒng)計(jì)運(yùn)行中發(fā)生故障頻率、數(shù)量及性質(zhì)，確定哪些故障會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行，進(jìn)而決定檢修部位。還要統(tǒng)計(jì)設(shè)備操作、啟停次數(shù)，過負(fù)荷數(shù)據(jù)也會(huì)影像設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。可見，設(shè)備運(yùn)行必須統(tǒng)計(jì)、整理設(shè)備檔案、可靠性數(shù)據(jù)、運(yùn)行資料等原始數(shù)據(jù)。（2）主要設(shè)備安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及分析軟件，把控實(shí)際設(shè)備狀態(tài)，可結(jié)合設(shè)備條件、要求對(duì)系統(tǒng)及軟件靈活配制，性能可低可高、功能可繁可簡(jiǎn)，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(jìn)行功能擴(kuò)充。（3）確定監(jiān)測(cè)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(shí)可增刪、調(diào)整測(cè)點(diǎn)位置、項(xiàng)目及數(shù)量。并結(jié)合以往數(shù)據(jù)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備參數(shù)，用于趨勢(shì)分析，比較檢修前后變化，為自動(dòng)診斷設(shè)備狀態(tài)積累經(jīng)驗(yàn)。

4.2 明確檢修步驟

火電廠設(shè)備狀態(tài)檢修中，需對(duì)設(shè)備進(jìn)行縱向、橫向參數(shù)對(duì)比。縱向?qū)Ρ仁欠治鲈O(shè)備劣化趨勢(shì)，不簡(jiǎn)單以某數(shù)值劃分設(shè)備“壞”“好”，以趨勢(shì)曲線圖識(shí)別其狀態(tài)。橫向?qū)Ρ仁菍?shí)現(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(zhǔn)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(dòng)態(tài)（在線數(shù)據(jù)、運(yùn)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(yàn)數(shù)據(jù)）。該階段為采集、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)，需投運(yùn)前將設(shè)備參數(shù)指標(biāo)、型號(hào)、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(jī)，轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線向上位機(jī)傳輸，對(duì)狀態(tài)初步分析。采集信息中，對(duì)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(shí)現(xiàn)信息共享，保證數(shù)據(jù)真實(shí)安全。（2）構(gòu)建評(píng)估狀態(tài)中心。火電廠以往檢測(cè)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(qiáng)此類設(shè)備狀態(tài)檢修，對(duì)提高火電廠運(yùn)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(píng)估設(shè)備情況，確定檢修設(shè)備周期。例如，變壓器監(jiān)測(cè)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(jìn)行判斷，通過監(jiān)督系統(tǒng)綜合各專業(yè)優(yōu)勢(shì)，能夠準(zhǔn)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(cè)設(shè)備狀態(tài)、事故風(fēng)險(xiǎn)率，制定可靠維修計(jì)劃，減少維修成本。通過狀態(tài)檢修方式，確定實(shí)際設(shè)備運(yùn)行情況，綜合評(píng)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(jì)

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(fù)責(zé)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(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技改計(jì)劃、檢修作業(yè)文件包、配件定額、檢修臺(tái)賬、技術(shù)檔案等。并走進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)，督促點(diǎn)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(fù)責(zé)協(xié)助主管開展技術(shù)管理，協(xié)助編制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、檢修標(biāo)準(zhǔn)等，審核檢修項(xiàng)目、技術(shù)措施，編制重大檢修、特殊項(xiàng)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(jìn)工藝、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，開展技術(shù)指導(dǎo)。點(diǎn)檢員負(fù)責(zé)分管設(shè)備，實(shí)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(shí)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(hù)與全面管理工作，準(zhǔn)確記錄維修、備件等資料。通過一系列改革，保證各級(jí)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(yùn)行，需執(zhí)行相應(yīng)制度，對(duì)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(yùn)行、檢修情況；交設(shè)備問題處理經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)；交工具儀器、圖紙資料變動(dòng)；交設(shè)備運(yùn)行操作內(nèi)容、氣候變化及系統(tǒng)接線變更；交各級(jí)注意事項(xiàng)。接班人需要不明確運(yùn)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(duì)提高設(shè)備運(yùn)行水平具有重要意義。設(shè)備缺陷分為危機(jī)設(shè)備與人身安全，必須停機(jī)缺陷；影響機(jī)組運(yùn)行，卻能夠在低谷狀態(tài)下消缺缺陷；不影響機(jī)組運(yùn)行，可進(jìn)行消缺缺陷。管理過程中，需做好缺陷等級(jí)、通知、處理、統(tǒng)計(jì)、驗(yàn)收等工作，以制度方式鼓勵(lì)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，予以一定獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)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(lì)人員利用低谷時(shí)間對(duì)缺陷進(jìn)行處理，該階段處理則不進(jìn)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(jì)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(dòng)，后者用于磨損設(shè)備定期檢修，缺點(diǎn)較多。為了進(jìn)一步提高火電廠設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，可采取狀態(tài)檢修方式，結(jié)合實(shí)際設(shè)備情況，合理應(yīng)用主設(shè)備、主要輔機(jī)、輔助設(shè)備檢修技術(shù)，并通過做好檢修準(zhǔn)備、明確檢修步驟、優(yōu)化組織設(shè)計(jì)、建立管理制度的方式，提高設(shè)備檢修管理水平。