状态检修在发电厂的推广探索

状态检修在发电厂的推广探索状态检修在发电厂的推广探索 毛树春 张少杰 （国华北京热电分公司） 摘摘 要要 本文通过对发电厂开展状态检修的探索，论述了开展状态检修应具备的一些基本条件及如何通过有 效对设备实行状态检修来降低维修成本，从开展状态检修应注意的几个环节阐述了状态检修在发电厂的应用中切 实可行的方法和尝试。以便更合理、更科学、更经济地制定检修计划，使发电设备达到安全、稳定、经济运行的目 的。 关键词关键词 状态检修 在线监测 离线监测 点检 一、前言一、前言 随着电力行业在市场上的竞争，各发电厂为了提高电力设备的可靠性和降低检修成本，都在探索 着一种新的检修管理模式状态检修。而我国发、供电设备的检修模式目前大多是预防性计划检修， 存在着检修周期短、工期长、检修费用高的问题，已越来越不适应市场经济体制改革的要求。电力走向 竞争上网之路是必然的发展趋势，这种发、供电形势的变化，给各发电企业提出了更高的要求，管理要 上一个新台阶，而发电厂推行状态检修正是起到了提高设备的可靠性，提高企业的经济效益，同时减 少维修工作量，缩短检修周期，降低维修成本的目的。 二、我国二、我国发电设备检发电设备检修体制修体制 何为状态检修？简单地说，就是在设备评价的基础上，根据设备状态和分析诊断结果安排检修 时间和项目，并主动实施的检修方式。 长期以来，我国在设备检修上是以事后维修、预防性计划检修为主的检修体制，随着社会经济的 发展，目前正在逐步向预知性的状态检修体制过渡。以预防性检修为主的检修体制是适应我国生产 力发展的检修体制，它一般包括大修、小修、临修、定期维护等形式。这种检修方式的优点在于可保 持发电的基本稳定性和人力、物力、资金安排上的计划性，生产指挥上做到心中有数。但随着发电设 备向着大容量机组、高参数、高性能的发展，其设备的安全经济运行对社会的影响也越来越大，而现 行检修体制暴露出的问题也越来越多，社会发展的需求对设备提出更先进、更科学的检修管理体制， 因此实行状态检修无论从发电厂自身及社会的需求出发，都势在必行。 早在 80 年代末到 90 年代初期，西方国家就已探索状态检修管理模式。在我国 90 年代末也效仿 国外发电行业进行状态检修方面的探索，如：各种设备的远程监测系统、故障报警装置、设备监测诊 断系统的安装为将来发电设备状态检修工作提供了技术手段。而我国的状态检修并不是真正意义上 的状态检修，实际上是集故障检修、计划性检修、状态性检修、主动性检修为一体的，具有最大可靠 性和最低成本消耗的混合式优化检修体制。这种检修模式的根本出发点就是来降低检修成本。并保 证机组运行的安全。 三、状三、状态检态检修体制与修体制与现现行行检检修体制存在的差异修体制存在的差异 1.状态检修方式是以当前设备的实际工况为依据，而非传统的以设备运行时间为依据，它是通过 对设备的可靠性评价，利用先进的监测手段，包括在线监测、离线监测及对设备的寿命进行预测，判 断设备的状态，识别故障的早期征兆，对故障部位及其严重程度、发展趋势进行分析并作出判断，利 用判断分析诊断结果在设备性能下降到一定程度的情况下对设备提出维修。由于科学地利用了设备 的可用率和明确了检修目标，这种检修体制耗费最低，它为设备安全、经济、稳定、长周期、高性能运 行提供了可靠的技术和管理保障。 2.发电设备现行检修体制存在的弊端主要表现在： （1）设备过修 对运行状态较好的机组，进行了不必要的维修，由此造成设备有效利用时间的损失和人力、物力、 才力的浪费、甚至引起维修事故。如我厂#2 机两台凝结泵的检修，就存在着过修的问题，由于我们实 行点检定修制较早，对转动设备实行定期给油脂，在年度的定期检修中通过对设备的解体检查。发现 电机轴承很好，油脂也未见异常，但在随后的回装后试车就出现了问题，由于只有在机组启动前才能 给水试泵，等到了试泵条件时，发现泵体试车振动值超标，而机组已经启动了，由于这种立式泵检修 工艺技术水平还不高。最后还是采取对电机轴系找平衡法：在风扇叶上焊接平衡块的方法给予解决。 而在整个发现及处理过程中，机组都处于凝结泵无备用的情况。这同时也为我们敲响了警钟，检修前 凝结泵各项指标都合格，而检修后振动值两台都超标，除了检修工艺、检修质量存在一些因素外，对 设备的检修决策也是致关重要的。 （2）维修不足。 由于某些设备得不到及时修理或维修不到位，有时会影响到整台机组的运行，有时处理故障就要申 请非停。同时，有时在大负荷期受到电网调度管理部门的制约，不能随意降负荷，不能影响机组出力， 有时不得不带病运行。有的故障由于得不到及时处理，造成维修代价和维修费用增大，有时故障恶化 会造成机组跳机等严重的事故发生。如我厂#4 炉 A 吸风机在定期检修中，由于装配不到位，造成电 机空气隙不均匀，在运行中出现扫膛的严重事故，最后不得不降负荷进行事故处理。由于检修维护不 当，直接影响了设备的安全运行。 （3）盲目检修。 根据计划检修的标准项目和以设备存在技术问题制定的部分非标准项目进行检修，对设备及检 修项目方案不落实或可操作性差，造成不该修的修了，该修的未修或没有修好的问题。如转动设备运 行指标各项都很好，在定期的预防检修中，设备解体后发现转动设备的轴承很好，内部油脂也很好， 但是打开后你又不得不做轴承的清理，对轴承进行检查，更换润滑油脂，有的由于检修工艺不到位， 最后不得不更换轴承，甚至造成检修过程损坏设备的事故。如在 2001 年我厂#2 机热网循环泵由于没 有根据设备的运行工况合理安排检修，在运行中先后出现 2 台泵体轴抱死的事件，光处理事故的费 用就达数万元，造成了很大的经济浪费。同时也提醒了我们加强对设备运行工况监测，合理地安排设 备检修敲响了警钟。 四、四、实现实现状状态检态检修修应应具具备备的条件的条件 对发电设备来说实行单纯意义上的状态检修是不可能的，也是不必要的，不管推行哪一种维修 体制，目的都是要为企业创造更多的使用价值和经济价值，因此最适合生产力发展的维修体制或维 修方式是最好的。 实行状态检修需要全员的参与以及电厂领导思想观念的转变，因状态检修需要大量的资金投入 来购买先进的计算机管理软件和离线检测设备，同时还需要领导对检修存在的风险进行决策。状态 检修是一项全员参与的工作，它离不开对设备的在线监测、计算机管理人员软件的培训、检修人员、 设备管理者点检人员以及相关部门的管理者的支持。 通过其他开展状态检修较早的电厂经验，总结出实行状态检修中需要三大系统的支持：设备监测 与诊断系统、运行检修决策系统、设备综合管理系统。 1、设备监测与诊断系统 包括大型在线监测诊断系统和便携式离线监测诊断仪，其作用是对设备的运行状态、运行参数 进行监测，并做出故障诊断结论。 2、运行检修决策系统 它帮助管理人员根据诊断结果进行运行方式和检修方式的选择，对检修费用、效益进行评估，提 供检修决策支持。 3、设备综合管理系统 实现对设备的综合管理和检修过程的管理，包括设备数据综合管理，缺陷管理，检修工作的立项、 工程中人力、物力的需求管理，检修费用管理，检修进展过程跟踪管理、检修效果评定和工程验收， 以及跟踪检修过程中的设备状态的变更等。 五、如何作好运行五、如何作好运行设备设备的状的状态态分析分析 1、做好技术监督的管理 技术监督是采用测试技术、对设备的生产运行与检修实施监察、督促的工作，它是对设备实施状 态检修的依据，除了采用在线监测、离线监测手段对设备运行工况和寿命进行预测外，还要根据对设 备各种数据的测试结果，进行设备运行指标的分析，进而来分析、判断设备是否需要进行大、小修或 者消缺。 如：对金属探伤分析、电气设备绝缘油各项指标分析、设备的离线、在线监测数据结果等，都可以 根据性能指标的分析及劣化程度来决定对设备进行检修决策。 2、做好运行设备的点检工作 设备点检是对设备离线监测的一种手段，是掌握设备运行工况的先进方法，同时根据设备劣化 程度、发展趋势来判断设备是否需要进行检修、何时进行检修最恰当，从而把检修维护费用实现降至 最低。 3、做好检修管理工作 大家知道，设备要保证长周期稳定运行，除了日常的点检、发现缺陷进行消缺维护外，更主要的 是对设备检修全过程的跟踪，掌握设备检修期间存在及发现的问题，及早掌握设备测试基础数据和 试验数据，从而根据掌握的第一手资料、数据来判断设备今后运行中重点需要做哪些监测，有无劣化 倾向，同时也为下一次检修作好准备。这需要检修部门提高检修工艺、质量验收人员高度负责的精神。 4. 作好设备的评级。 设备评级是全面检查和掌握设备技术状况，促进和管理好发电设备的一项重要工作，我们可根 据设备评级掌握设备的运行状况，从而加强对重要设备评级较低的、有劣化倾向的设备加强跟踪，适 时安排维修，以提高设备的稳定性。 5.作好设备的在线、离线监测 先进的检测、诊断、分析技术和装备是实施状态检修的必要手段，因此，推行状态检修，应首先 具备高性能的在线监测设备以及先进的离线监测便携设备的支持。只有通过离线、在线监测收集的 数据并进行技术分析，才能较有把握地诊断设备的故障情况，达到预知的目的并合理地、适时地安排 设备检修。 六六.设备设备离离线线、在、在线监测线监测在我厂的在我厂的实实施施 实行对设备状态检修，掌握设备的运行状态，还离不开对设备在线、离线监测实施对设备的诊断 以及计算机软件系统的支持，通过掌握设备运行中各种运行参数，及时对设备的运行工况、指标进行 分析，从而正确地判断设备是否需要检修和分析判断设备的各项指标的劣化程度。 例例 1：2003 年 5 月 16 日晚，我厂#1 机负荷在 133MW 工况下运行，带生产抽汽 40t/h，采暖带 250GJ/H，在运行人员进行生产抽汽微量调整后，从 CRT 显示 1 瓦第 3 点（后侧）瓦温突然升高（机组 安装了本特利监测系统），1 分钟之内由 80上升到 103。未经任何调整的情况下，7 分钟之内，1 瓦第 3 点温度逐渐降至 89。当时，热工人员对温度测点进行了检查未发现问题。为了避免造成不必 要的非停，我们及时缩短监测周期，并随时跟踪记录缺陷发展情况，通过对测得的数据分析，温度超 标数据没有太大的变化，认为暂时没有恶化的倾向，领导决策设备坚持到小修期间处理，但必须密切 跟踪 1 瓦瓦温发展变化。待 2003 年 9 月小修中停机翻瓦检查后发现衬瓦后侧偏右下部位宽约 30 毫 米，弧长 180 毫米破损、熔化烧损现象。随后进行了更换备件处理。通过此例，我们看到由于我们采 用了运行在线监测系统及点检员利用振动仪器、远红外线测温仪对设备异常进行了跟踪手段。通过 正确的分析、判断，设备可以运行到检修期间处理，因而避免了一次非停。 例例 2. 2002 年 4 月我厂#3 炉 A 吸风机电机、#4 炉 A 排粉机电机运行中产生异音采用在线、离线 监测诊断电动机断笼条实例 1.被试电动机情况 #3 炉 A 吸风机#4 炉 A 排粉机 型号YKK5601-10YKK4503-4 额定电压（KV）66 额定功率（KW）500560 额定电流（A）6565 额定转速 r/min5961480 2.试验设备及试验方法 使用美国进口的 ENTAEK-IRD 公司的 MONTORMON 电动机在线检测系统。测试时，将取样电 流钳夹在变送器仪表盘中电动机电流回路 CT 的二次引线上。 3.故障诊断原理简介 正常运行时，异步电动机定子电流频率为 50Hz 的电源频率，当发生转子高阻、断笼故障时，在 定子电流的频谱图上，回在与 50Hz 相差2sf（其中 s 为电动机转差率，f 为电网频率）的位置上出现 边频带。在同样负载的条件下，故障越严重，边频分量越大。据此，可以对电动机进行在线诊断。 4.试验结果 #3 炉 A 吸风机#4 炉 A 排粉机 运行电流（A）4650 信躁比（dB）61.762.7 断笼指数0.390.61 5.结论 1）.测试信噪比较好。可以用来进行分析 2）.#2 炉 A 吸风机用电动机的断笼指数很小，表明该电动机笼条状态正常，没有高阻、断条情况。 #3 炉 A 吸风机在运行中异音问题，应当与电动机转子笼条断裂问题无关。建议可以运行 12 个月或 可以启动 200 次（以先到的条件为准）之后，再进行断笼在线诊断。 3）.#4 炉 A 排粉机用电动机的断笼指数稍大。说明其笼条有高阻情况。因该电动机启动频繁，建 议：可以运行 6 个月或启动 50 次（以先到的条件为准）之后，再进行断笼在线诊断。 通过上述对两台产生异音的电动机进行在线诊断后，我们对#3 炉 A 吸电机断条现象进行了排除，对 #4 炉 A 排电机我们采取跟踪并在点检中密切观察做好振动、温度变化记录。并于同年 9 月进行进一 步诊断测试，笼条指数已经上升到 1.25，分析判断只能运行 3 个月或启动 25 次，在同年 12 月的点检 中发现电机声音异音增大，后采用停设备进行解体检查，发现电机笼条有 1 根断裂、笼条个别有松动 现象。 例例 3. 利用远红外线测试仪对变压器接头进行离线监测。 电力系统的生产状况表明，因热故障引起的事故，甚至火灾屡有发生，它严重地影响了安全生产， 对设备和人身造成很大损失。为了防止这类事故的发生，可利用远红外线热成像仪进行监测。通过仪 器监测，能够及时正准确地诊断出设备热故障的先兆或隐患，及时合理地进行处理，避免因热故障引 发的灾难性事故。 温度在绝对零度（-273）以上的任何物体，都可以发出红外辐射，使表面都有一定的温度分布。 带电设备红外诊断技术是研究和应用红外检测技术获取带电设备的致热效应，从设备表面发出的红 外辐射信息，进而判断设备缺陷性质的一门综合技术。 1.#2 主变压器及电缆终端设备台帐 变压器名称#2 主变 型号SFP8-240000/110 容量 （KVA）240000 相数3 高压侧 （VA）12122.5%额定 电压低压侧 18 高压侧 （A）1145.2额定 电流低压侧 7698 额定频率 （HZ）50 空载损耗 （KW）114.6 负载损耗 （KW）612.4 空载电流 （% ）0.18 阻抗电压 （% ）13.4 联接组别号Yn d11 冷却方式强迫油循环风冷 器身重量 （t）107.7 油重量 （t）28.4 上节油箱重 （t）13 总重量 （t）170.1 制造日期1998 年 3 月 生产厂家沈阳变压器厂 出厂序号98B03016 绝缘水平LI480 AC200-LI325 AC140 /LI125 AC55 电缆终电缆终端端铭铭牌牌 序 号 设备名称 型号出厂序号额定电 压 （V） 额定电 流 （A） 电容量 （PF） 爬电距 离 （MM） 生产 厂家 1 #2 主变 110KV 电 缆终端 A 相 FE2XI11011012503800 西门 子 2#2 主变 110KV 电 缆终端 B 相 FE2XI11011012503800西门 子 3#2 主变 110KV 电 缆终端 C 相 FE2XI11011012503800西门 子 2.利用远红外线离线监测进行接触型的故障诊断 设备导电接头在正常运行情况下通过负荷电流，接头压接良好，可减少接头因负荷电流通过接 触电阻的发热。但室外受自然条件风吹日晒的影响，以及化学电侵蚀，使设备接头加速氧化、腐蚀、 损伤和松动引起接头的接触电阻增大，在通过同样大的电流时，接触电阻大的部位就异常发热，如不 及时处理或降低负荷电流，会加剧接头的氧化腐蚀，使局部温度急剧上升，这种恶性循环的结果最终 导致烧断接头，造成事故。2001 年 4 月 20 日对运行的中的主变压器进行远红外线测试巡视检查中， 发现#2 主变 110KV、C 相电缆终端接头处过热，当时环境温度 18，A 相接头温度 25，B 相接头 温度 24，C 相接头温度 78（见所附图片）。根据当时我厂运行工况，未发生由于三相电流不平衡 现象而导致 C 相电流过大的原因，经过分析及图片认证，断定为电缆终端接头处过热原因。并于 2001 年 5 月份停机时对电缆终端接进行了处理，发现一是紧固接头处的螺丝弹簧垫无弹性、已成平 垫，起不到紧力作用，二是接头处中间氧化锌板由于长时间运行已被氧化，导致接触不好，是此次接 头过热的主要原因。 3. 利用远红外线离线监测进行内部故障诊断 红外诊断技术不仅对接触型缺陷有效，而且对绝缘性能，即可进行有效的监督。套管是用于高压 穿过与其等电位的物体的电气设备，常有纯瓷套管、充油套管、电容式套管等型式。套管的绝缘性能 尤其重要，绝缘受潮或者劣化后，将会造成绝缘击穿，高压单相接地事故甚至套管爆炸等后果。引起 变压器套管在运行过程中发生故障通常是因为：局部放电、缺油、导电杆连接不良、套管表面污秽严 重、套管瓷质不良和介损增大等原因。利用红外热像仪实施对套管的监测，局部绝缘恶化，其局部发 热传导到套管表面，形成了异常的热分布，另外还能发现高压套管严重缺油，从热谱图看有明显油气 层。 4.应用推广 综上所述，利用远红外线成像仪对运行设备进行离线监测，是一种比较先进的诊断手段，它可 以对运行的重要设备如变压器、电缆、发电机、高压电动机等进行动态监测，对电厂运行设备的故障 及缺陷在其处于萌芽状态发现及早消除，使运行设备保持良好状态起着很好的监督作用。 以上是我们通过对设备实行在线、离线监测手段对运行设备进行故障诊断的应用，也仅是对运 行设备实行状态检修的尝试和探索。目前，由于我厂的在线监测设备还很不完备，仅仅通过 DCS 系 统的远程信号监测来对故障进行判断。尤其是对转动设备的振动监测，就华北局网而言，200MW 以 上的大机组都安装了本特利的 7200、3300、3500 在线振动监测设备，也只是起到了在线振动监测的 目的，而对于做故障分析还远远不够。要真正做到对设备实行状态检修还需增加一些计算机应用软 件的支持，通过建立数据库输入各种原始记录、设备的离线、在线监测的数据来达到对设备运行状况 进行分析，以期达到对运行设备进行故障诊断，使运行设备达到安全、稳定、经济运行的目的。 六、六、实实行状行状态检态检修修应应做好哪些工作及做好哪些工作及应应注意的注意的问题问题 电厂要实行状态检修首先要考虑选择成熟的状态检修模式，在具体实施状态检修前，要对选择 的状态检修模式对员工进行培训，培训应尽可能涉及全体员工。培训的重点应放在状态检修的基本 原理，实施过程，尤其是技术运用上。例如；运行人员的在线监测系统，点检人员的静态诊断仪的正确 使用，润滑油分析技术以及其他的一些相关知识。 对设备实行状态检修要考虑设备运行的重要性，根据设备的重要程度合理安排设备适时进行检 修。应重点从以下几点考虑： 1.根据设备对系统操作的影响、对系统可靠性的影响以及对维修费用的影响来评价设备的重要 性。 2.通过设备排序，确定关键设备的名单，并根据关键设备自身的可靠性，提出优先维修的建议。 3.根据关键设备有限维修顺序，分析维修任务。综合利用电厂现有工程技术人员的知识经验、现 场数据、设备历史数据，进行风险分析及评估，并最终确定恰当的维修任务，准确有效地减少设备故 障。 4.对关键设备进行了维修任务分析后，将设备清单分解为更细的部分，继续对剩余的设备进行排 序。可根据其重要性的大小，合理安排故障维修、计划定修或状态检修。 5.对机电一体化泵类设备，根据设备运行工况，应考虑设备重要程度，同时综合考虑机务泵体侧、 电机侧设备的优先劣化程度，合理安排设备检修时间。对影响机组安全运行的设备，要时刻跟踪设备 发展变化趋势，进行倾向性跟踪并作好记录。以便适时安排检修。 6.作好转动设备的给油脂。实践证明，合理地对设备给油脂，不但延长设备的使用寿命，同时对 减少设备材料、人工上的浪费起到了很好的作用。如：我厂由于对转动设备定期给油脂，在设备定期 检修中发现定期给油脂的设备轴承几乎没有受损坏，油脂润滑情况非常好、无变色。由此，我们可以 推断，通过对设备给油脂可以适当延长设备的检修周期，使设备利用率得到提高。 7.作好设备的倾向性管理，通过对设备的点检离线监测手段，对设备的各种参数进行记录并分析， 从而预知设备的劣化程度，合理安排设备的维修时间。对设备达到可知可控的目的。如：我们对运行 设备建立倾向性管理记录台册（病理卡），通过对设备的各种时段检修及缺陷记录，对各种数据进行 分析，跟踪设备的劣化发展倾向，制定合理的检修策略。 8.状态检修离不开先进的技术支持，但是在寻求新的技术之前应该首先完善已经采用的技术，使 之能为状态检修服务。在此基础上，再确定要补充的、新的技术手段，从而构建完成的技术平台。引 进新的技术、产品、系统和服务应该经过严格的论证，平衡投入和收益关系，最终寻求到理想的技术 合作和技术支持伙伴。如：我们通过利用我厂 DCS 系统在发电机安装的转子轴振动监测、发电机绝 缘监测、线圈温度检测、铁芯温度监测、发电机出、入口风温监测、发电机滑环压差检测、发电机转子 温度计算值监测、发电机冷却器有水继电器反馈信号监测、发电机停下后，为防止线圈受潮，风道加 热器自动投入的信号监测等，都为我们将来分析发电机运行状态、开展状态检修打下了良好的基础。 9.在发电厂实施真正意义上的状态检修不是轻而一举的事，在实行状态检修初期，应逐步实施， 不能一口吃成胖子，要首先选择部分设备或选择部分设备的检修项目开始实施，在取得一定的经验 基础上，不断推广。经验的取得在于依靠检修效果的评价，包括对检修本身的评价和是否达到电厂预 期的目标的评价。以便进一步的