（机械工程专业论文）200mw汽轮机组维修决策.pdf

摘要 汽轮机设备大都是在高温、高压、高速等恶劣的工作环境下运转。设备与设备之 间的联系紧密，系统的复杂性高，对汽轮机设备维修管理系统提出了更高的要求。需 要借鉴国外先进的维修管理模式和方法，结合2 0 0 m w 汽轮机组实际情况，制订出一 套切实可行的设备维修管理方案。 首先，从理论方面论述了目前经常采用的维修方式及其特点，具体地比较了它们 之间的适用特征和优劣，提出针对具体设备制定具体的维修方式的建议，将保持系统 的可靠性放在维修工作的首位，以达到整个维修工作的费用成本最小化。 通过研究可以发现，实彳亍可靠性维修的关键是分析设备的具体的故障发生规律， 找出其故障征兆，并判断设各处于何种运行状态，以此来选择其对应的维修方式。 分析和研究汽轮机辅机的故障分布规律，给出具体的验证方法，并由实例证明其 可行，对于分析设备的可靠性参数有极大的帮助。 本论文的最大特点是用“以可靠性为中心”的维修理论为指导理论，在探索实际 应用的基础上，建立设备管理作业计划的信息管理系统。帮助企业提高作业计划的准 确性、控制作业成本和提高设备管理的经济技术指标。 关键词：汽轮机可靠性状态 a b s t r a c t s t e a mt u r b i n e e q u i p m e n t sa l w a y s r u ni n h i 曲一t e m p e r a t u r e ，h i 曲一p r e s s u r e a n d h i g h - s p e e dw o r k i n gc o n d i t i o n t h e ya l w a y sc o n t a c te a c ho t h e rc l o s e l y , a n di t i ss u c ha c o m p l e xs y s t e mt h a ti t d e c l a r em u c hm o l en e e di nt h es t e a mt u r b i n ee q u i p m e n tm a i n t a i n a n dm a n a g e - s y s t e m a tt h i ss t a g e ；i tw o u l db e r e a s o n a b l e - t om a k e 。& p r a c t i c a ls t e a mt u r b i n e e q u i p m e n tm a n a g es c e n a r i ow i t ht h ep r a c t i c e i nt h e2 0 0 m ws t e a mt u r b i n eb y r e f e r r i n gt o t h el a t e s tm a i n t a i na n dm a n a g em o d ea n d t e c h n i q u e f i r s t ，t h et h e s i sd i s c u s st h em a i n t a i na n dm a n a g ew a y sa n dt h e i rp o i n t sn o w a d a y s c o m p a r et h e i ru s i n gp o i n t sa n dg i v ea d v i c ew i t hs p e c i f i ce q u i p m e n ta n ds p e c i f i cm a i n t a i n m o d e i tp u tt h ep r o b l e mo fh o wt om a i n t a i nt h er e l i a b i l i t ya tt h ef i r s tp l a c et om i n i m i z e t h ec o s to ft h em a i n t a i nw o r k s i ti sk n o w nt h a tt h e k e yo fr e l i a b i l i t ym a i n t a i n i n gi s t 0 a i l a l y z e t h er u l eo ft h e e q u i p m e n tf a i l u r e ，f i n do u tt h eo m e no ft h ef a i l u r e ，j u d g et h es t a t u so f t h ee q u i p m e n ta n d c h o o s et h e f i g h tm a i n t a i nw a y s i nr e s e a r c h i tw o u l db e h e l p f u lt oa n a l y z et h er e l i a b i l i t yp a r a m e t e rb yr e s e a r c ht h er u l eo ft h e s t e a mt u r b i n ef a i l u r e ，d e c l a r et h es p e c i f i cv e r i f y i n g w a y s a n d p r o v e t h e f e a s i b i l i t y t h em o s ti m p o r t a n tc h a r a c t e r i s t i co ft h i s t h e s i si st ob u i l dae q u i p m e n tm a n a g e s c h e m em a n a g e i n f o r m a t i o ns y s t e ma tt h eb a s eo fr e s e a r c ho nt h e p r a c t i c ea p p l i c a t i o n i n t h eg u i d eo f r e f i a b i f i t yc e n t e r e d ”t h e o r y i tw i l lh e l pt h ee n t e r p r i s ea d v a n c et h ea c c u r a c yo f as c h e m e ，r e d u c et h ec o s ta n da d v a n c et h e g u i d e l i n e o fm e e q u i p m e n tm a n a g e m e n t k e y w o r d s ：s t e a m t u r b i n e r e l i a b i l i t y c o n d i t i o n 郑重声明 本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽 窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，本人愿意承担由 此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。 学位论文作者( 签名) ： 仍甜年，月) 7 日 1 绪论 随着科学技术的发展，设备在现代化工业生产中的作用和影响日益增大。利用 先进的维修理论和信息处理技术对设备进行信息管理，特别是从技术和经济两个方 面对设备的动态管理和辅助决策，可产生较大的社会效益和经济效益。本论文的最 大特点是用“以可靠性为中心”的维修理论为指导理论，在探索实际应用的基础上， 建立设备管理作业计划的信息管理系统。帮助企业提高作业计划的准确性、控制作 业成本和提高设备管理的经济技术指标。 1 1 问题的提出及意义 汽轮机设备大都是在高温、高压、高速等恶劣的工作环境下运转。设备与设备 之间的联系紧密，系统的复杂性高。因此，汽轮机设备具有高故障率且故障危害性 大的特点。随着汽轮机组向着高参数、大容量、高自动化方向发展，机组发生故障 的可能性和故障的危害程度将进一步增加，对汽轮机设备维修管理系统提出了更高 的要求。 目前我公司设备维修方式较多地沿袭了传统的模式，维修费用过高，因此，需 要借鉴国外先进的维修管理模式和方法，结合我公司实际情况，制订出一套切实可 行的设备维修管理方案。 由于汽轮机组系统的复杂性和设备之间的偶合性，特别需要一套有效的设备维 修管理理论，对汽轮机的设备维修管理工作进行指导，以提高维修工作的效率。而 应用可靠性维修管理理论可以极大地提高设备管理的效率，减轻工作人员的劳动 强度，同对，利用计算机设备对信息数据进行处理，可以让维修管理人员通过有效 的数学工具对设备进行分析，准确地掌握设备的实际运行情况，提高维修的准确度， 降低维修费用。 本论文旨在通过对可靠性维修管理理论在汽轮机设备维修管理中的应用研究， 运用设备综合工程学的管理方法和“以可靠性为中心”的维修理论，提出汽轮机设 备的维修决策评价参数，其中“以可靠性为中心”的维修理论是整个系统对于汽轮 机设备故障的处理方法，设备综合工程学则是整个系统的管理方法。通过在汽轮机 武汉大学工程硕士学位论疋 的维修管理工作中运用以上两种方法，可以从宏观上指导整个维修工作的计划和安 排，使维修工作更趋合理和经济。 1 2 国内外发展状况 近年来，大容量、高参数、高度自动化的发电设备成为电力生产的主流，先进 的设备需要先进的维修技术，更需要先进的维修管理，国外一些大型电厂的设备维 修工作已实现了集成化、社会化，由少数专职工程师利用先进的设备维修管理系统 对设备进行管理，对设备的状态进行监测，对故障处理进行统一管理，运行、维修 人员参与技术和管理决策，使整个维修工作成为一个综合集成的系统。 1 2 1 设备维修方式的发展过程 设备维修方式是随生产的发展和科技的进步而不断演变的，它在很大程度上反 映了生产力发展水平和管理水平的高低。国际上近2 0 年在维修领域的研究发展很 快，有许多新的理论出现。 1 设备综合工程学( 1 笆r o t e c h n o l o g y ) ：1 9 7 9 年由英国提出，其定义为： “为使资产寿命周期费用最经济，把相关的工程技术、管理、财务及业务加以综合 的学科”。它是以设备一生为研究对象，是管理、财务、工程技术和其他应用于有 形资产的实际活动的综合，其目标是追求设各一生的寿命周期费用最经济。 2 全员生产维修t p m ( t o t a lp r o d u c t i o nm a i n t e n a n c e ) ：日本在 美国生产维修的基础上，吸收了英国综合工程学的思想，提出“全员生产维修”的 概念。日本工程师学会o i p e ) 把t p m 描述为： 1 ) 以最高的设备综合效率为目标 2 ) 确立以保证设备一生正常工作为目标的全系统的预防维修 3 ) 设备的计划、使用、维修等部门都要参加t p m 4 ) 从企业的最高管理层到第一线职工全体参加t p m 5 ) 实行机动管理，通过开展小组的自主活动来推动生产维修 3 可靠性维修( r b m ) 可靠性维修( r e l i a b i l i t yb a s e dm a i n t e n a n c e ) 是由预防维修、预测维修和主动 维修有机组合而成的，其主要目标是：详细掌握设备信息，积极减少设备故障，根 2 武汉大学工程硕士学位论文 本延长设备寿命，显著减少维修费用。 4 以可靠性为中心的维修管理( r c m ) 以可靠性为中心的维修( r e l i a b i l i t y c e n t e r e dm a i n t e n a n c e ) 是第三代维修管理 的具有代表性的方式。这一设备管理方式强调以设备的可靠性、设备故障后果作为 制定检修策略的主要依据。根据以可靠性为中心的管理方式，首先对设备的故障后 果进行结构性评价、分析，并综合出一个有关安全、经济运行和维修费用节省的检 修策略。另外，在制定维修策略时，自觉地以故障方式的最新探索成果为依据。也 就是说，以可靠性为中心的维修管理，是综合了故障后果和故障方式的有关信息， 以运行经济性为出发点的维修管理方式。 1 2 2 国外设备维修工程领域发展的特点 1 维修管理的集成化 维修管理已不仅限于维修工作，实际上是对生产、质量、安全的综合。 2 维修方式的综合化 在维修方式上，国际上对状态维修的重要性认识是一致的，但并不否定其他方 式，设备维修工程应该是综合集成的系统，不应以一种简单的方式来加以概括。 3 高新技术在维修领域得到广泛应用 高技术在维修工程中的应用主要有计算机辅助设备管理、计算机网络化的设备 监测技术、远程诊断技术、集成化的检修工作站以及先进的维修工艺技术等。尤其 显著的是，在设备系统的维修管理方面，计算机的作用越来越大，这方面的软件表 现出越来越高的智能化水平。 4 。维修的标准化研究进一步深入 维修标准化的工作已不只局限于零部件的互换性和标准化的研究，进一步发展 到维修工作的更深层领域：设备的可靠性、耐久性、可维修性以及维修质量保证等。 1 2 3 国内电厂设备维修领域现状 国内电力行业在设备维修领域的研究主要集中在状态维修方面。近年来，我国 大力引进了一些状态检测和故障诊断技术，同时也自行开发了相关技术、设备，并 达到了一定的水平，如西安热工研究院研制的汽轮机振动检测和故障诊断系统，北 壅圣查兰三垦塑主兰竺笙查 京电力科学研究院、清华大学、陡河电厂联合开发的大型汽轮机组振动监测与诊断 系统等。 但由于国内相当一部分电厂在技术、管理、人员素质等方面尚不完全具备实施 状态维修的条件，新技术的推广应用受到制约。 1 3 本课题的主要工作 设备维修管理的科学化和综合化已经成为必然的发展趋势，研究和应用新的设 备维修管理理论是当前的热门课题，它是将现代管理科学引入传统专业学科的交叉 性学科研究。本课题在这方面进行了初步探讨，具体工作如下： ( 1 ) 通过比较和分析现有的维修管理理论和管理模式，提出目前在汽轮机设备 维修中应用可靠性维修管理理论，可以使汽轮机维修工作更加经济和有效。 ( 2 ) 通过对汽轮机设备可靠性的研究，提出了维修的关键设备，并研究了它们 的主要故障、征兆及处理措施，为汽轮机实现预知维修提供了理论基础。 ( 3 ) 通过研究“以可靠性为中心”的维修理论，提出在汽轮机设备维修管理工 作中的具体应用方案。 ( 4 ) 对设备维修管理的经济性进行分析，提出对汽轮机设备的维修进行经济性 评价的方法，使整个维修工作能从宏观上把握维修费用的消耗是否合理，有助于进 行维修方式的决策安排，这对电厂设备维修决策同样具有积极的促进作用。 ( 5 ) 设计出一套电厂汽轮机设备维修管理系统，给出了系统的总体结构、硬件 环境、网络连接方式及系统功能，这对电厂中实现“以可靠性为中心”的维修管理 信息系统具有实际应用价值。 武汉大学工程硕士学位论文 2 维修理论和方法分析 2 1 维修理论 维修理论是指导维修实践的理论，又称维修原理、维修观念、维修哲学等，是 人们对维修的客观规律的正确反映，是对维修工作总体的认识，其正确与否直接影 响维修工作的全局。维修理论的发展，到目前为止大致可以分为三个阶段，前两个 阶段是事后维修阶段和计划维修阶段，“以可靠性为中心”的维修理论的应用标志 着设备维修管理理论的发展己进入第三个阶段。 事后维修属于非计划性维修，它以机械设备出现功能性故障为基础。有了故障 才去维修，往往处于被动地位，准备工作不可能充分，难以取得完善的维修效果， 在产业革命初期都是以此为指导思想。 预防性维修是一种以定期全面检修为主的维修。它根据机件的磨损规律，以磨 损曲线中的第三阶段起点作为维修的时间界限，其实质是根据量变到质变的发展规 律，将故障消灭在萌芽状态，防患于未然。通过对故障的预防，将维修工作做在故 障发生之前，使设备经常处于良好的技术状态。定期维修是预防性维修的基本方式， 拆卸分解是预防性维修的主要方法。几十年来，我国电厂设备维修的各种技术规定 和制度，都是在这种维修理论指导下建立和发展起来的。虽然它起到过一定的积极 作用，但是，多年来的实践证明这种维修理论有局限性。主要是维修工作存在着很 大的盲目性，日益显得保守。随着科学技术的不断发展和管理工作的深化，需要寻 求更合理、更科学、更经济、更符合客观实际的新的维修理论。 “以可靠性为中心”的维修理论是建立在“以预防为主”的实践基础上，但又 改变了传统的维修观念。由于很多故障不可能通过缩短维修周期或扩大修理范围而 解决，相反，会因频繁的拆装而出现更多的故障，增加维修工作量和费用。不合理 的维修，甚至维修“一刀切”，反而会使可靠性下降。定期维修方式通常采用分解 检查，它不能在机械设备运行中来鉴定其内部零件可靠性下降的程度，不能客观地 判断何时会出现故障，而且复杂机械设备的故障多数是随机性的，因而是不可避免 5 武汉大学工程硕士学位论文 的。预防性定期维修对随机故障是无效的，只有对耗损故障才是有效的。“以可靠 性为中心”的维修理论的形成是以视情维修方式的扩大使用、以逻辑分析决断方法 的诞生为标志、以最低的费用实现机械设备固有可靠性水平。 2 2 维修方式 可靠性维修是一种总体维修指导理论，它不但有自己特有魄维修方式：，瓜且还 吸收容纳了其它维修理论中的具体维修方式。 1 事后维修方式 事后维修又称故障维修、损坏维修。它不控制维修时机，而是当机械设备发生 故障或损坏、造成停机之后才进行维修，以修复原来的功能为目的。事后维修占用 了许多工作时间，生产计划也被打乱。修理内容、时间长短及安排等问题都带有很 大的随机性。从各方面考虑，它是一种落后的维修方式、最低要求的对策。若不能 采用其它对策时，可把它当作最后的手段来使用。事后维修适用于； 机件发生故障，但不影响总成和系统的安全性； 故障属于偶然性且规律不清楚，或虽属耗损型故障，但采用事后维修方式 更为经济。 2 定期维修方式 定期维修又称计划维修、规定时间间隔的预防维修。它以设备使用时间为维修 期限；只要使用到预先规定的时间，不管其技术状态如何，都要进行规定的维修工 作，防止引起突发性事故。这是一种带有强制性的预防维修方式，维修活动一般是 有计划地在生产空隙进行，对维修资源可提前充分准备，可减少维修工作量和停机 时间。 定期维修的依据是机件的磨损规律，关键是准确遗掌握桃件的维修时机。如果 在偶然故障阶段结束时，即故障率随时间迅速上升到进入耗损故障期之前，进行更 换或修理，这样既能保证机件正常工作，又不造成浪费。它适用于： 故障机制带有明显的时间相关性，故障特征随时间变化，主要故障模式是 磨损且有一定规律； 在使用期限内，机件出现预期的耗损故障，根据磨损规律，可测出即将发 6 武汉大学_ t - 程硕士学位论文 生故障的时间； 对一些重要的机件很难检查和判断其技术状况时，定期维修则是有效的方式。 定期维修的优点是容易掌握维修时间、计划、组织管理，有较好的预防故障作 用。我国以往主要采用定期维修方式，曾起到了积极作用。但它的缺点则是对磨损 以外的其它故障模式；如疲劳、锈蚀等未能考虑在内，不能针对实际情况进行维修。 采用一刀切的大拆大卸方法，使拆卸次数增多，不利于充分发挥机件的固有可靠性， 甚至导致故障的增加。 3 预知维修方式 预知维修又称按需预防维修或状态监测维修。它不是根据故障特征而是由机械 设备在线监测和诊断装置预报的实际情况来确定维修时机和内容。在线监测包括状 态检查、状态校核、趋向监测等项目，定期按计划实施；需要投资和经常性费用， 是一种最有效的维修方式。预知维修适用于： 属于耗损故障的机件，且有缓慢发展的特点；能估计出量变到质变的时间； 难以依靠人的感官和经验去发现故障，又不允许对机械设备任意解体检查； 对那些机件故障直接危及安全；已有极限参数可监测； 除本身有测试装置外，必须有适当的监控或诊断手段，能评价机件的技术 状态，指出是否正常，以便决定是否立刻维修。 预知维修的优点是可以充分发挥机件的潜力，提高维修的有效性；减少维修工 作最及人为差错；缺点是费用高，要求有一定的监测和诊断条件。 维修方式具体的特征比较见表2 1 。 通过以上分析可知，以可靠性为中心的维修是以预防维修和预知维修为主体构 成的a 它是在预防维修的基础上，加上了预知维修和事后维修。这样根据特定的设 备，选用适当的维修方式，即避免了预防维修的盲目性，又可以减少预知维修的费 用投入，对于某些对系统影响较小的非关键设备，甚至可以采用事后维修。由此可 见，以可靠性为中心的维修是一种灵活机动的维修工作指导思想，如能在电厂维修 工作中得到运用，可以使整个维修工作更加有效和经济。 7 武汉大学工程硕士学位论文 表2 - i三种主要维修方式的特征 序号特征事后维修定期维修 预知维修 l 维修性质非预防性预防性 预防性 2 维修对象一个或几个项目一个项目一个项目 事后不断监控项目的状 定期进行全面分解，检 事先不断监控项目的状况，按 3维修判据态变化，按结果采取相 修或更换有可能对不 状态更换或维修 应的措施该维修 视设计、资料、控制手段、检 4基本条件 数据或经验数据或经验 查参数、参数标准 5检查方法分解 分解不分解 对安全无直接危害的偶 然事故，规律不清楚的 影响严重、对安全有危影响严重、对安全有危害且发 6适用范围 害且发展迅速、无条件展缓慢并有条件视情的损耗 故障，故障损失小于预 防维修费用的损耗故障 视情的损耗故障故障 有充分准备的维修资接近事后维修费用，备 7维修费用 需要高的投资和经常性费用 源，需要一定的费用件置过多 2 3 “以可靠性为中心”的维修理论研究 2 3 1 可靠性维修理论的理论依据 在实行定期维修的长时间内，运行维修人员通过对设备故障的发生频率进行统 计，可以从宏观上掌握故障的规律性。通过建立设备的使用、故障、维修方面的原 始记录数据库，及时准确地掌握设备故障的有关数据，并通过数理统计的方法进行 分析和判断。 一般工程上常用的数理统计公式如下： 1 指数分布： 坂x ) - ap 一“ 2 威布尔分布： ( 2 一1 ) 矗x 扣赢m i x “- 丽n o ) e x p 黜) m ( 2 - 2 ) 0 鼬一 其中：m 一形状参数； a 一尺度参数： 8 武汉大学工程硕士学位论文 o 位置参数； x n 部件的疲劳寿命n f 的随机变量。 通过验证设备故障的分布规律，描绘出设备的故障变化趋势，有助于在设备维 修管理工作中进行维修决策，安排计划任务。 2 3 2 维修方式的选择标准 根据故障模式和故障后果的分析，应用设备综合工程学的理论，以“可靠性为 中心”的维修方式选择有如下的决策图，见图2 - 1 。 半掣是字塑刮迦 鲨至塑型l 詈黧黧叫阿赢五赢珥苎厨 广一l 间呈相反关系 ii = = 兰三竺! ! 竺r - 叫竺! 兰! 是否直接影响安全 是否有功能隐患 是否预防维修比 事后维修更绎济 是 是 是 需 要 进 行 预 防 维 修 否 j 三 改进设计 是否可以检测可靠性l - 是 改进设计 否 预知检修 有功能隐患i- i 故障检查 不需要进行预防维修 事后维修 图2 - 1 “l ；l 可靠性为中心”的维修方式逻辑选择决策图 通过运用逻辑决策对电厂设备的重要维修项目逐项分析其可靠性的特点、发 生故障时的影响、应选择何种维修方式等。确定设备所对应的维修方式，列入维 修大纲。 2 3 3 “以可靠性为中心”的维修理论的研究方向 “以可靠性为中心”的维修理论的主要应用研究内容有两个方面，一是研究其 设备的可靠性的数学统计方法，和运行维护信息的统计处理方法。二是研究故障物 9 武汉大学工程硕士学位论文 理学( 磨损、疲劳、强度、腐蚀) 的数学计算。 对于火力发电厂汽轮机组这种高复杂性的大型系统，应用可靠性统计方法可以很 好的描绘出设备的故障变化趋势，便于可靠性维修的决策安排。但是，在实际应用情 况中，应用数学方法还远不能准确地反映设备故障的变化趋势，这往往是由于忽略了 一些计算方法所适用的对象所造成的。因此，研究汽轮机组设各故障所适用的数学模 型，就是可靠性维修理论应用的个研究方向。具体至设备维修管理工作中，就是研 究设备的可靠性统计的分布规律。这样就可以为整个维修工作的计划和决策提供切实 有效的参考依据。同时建立维修管理信息系统，通过对设备的运行和维修的历史数据 进行分类整理，应用“以可靠性为中心”的维修理论，结合设备综合工程学的维修管 理理论，迸行维修工作的计划和安排，使整个工作更有效、更经济。 2 4 小结 本章从理论方面论述了目前经常采用的维修方式及其特点，具体地比较了它们 之间的适用特征和优劣，提出针对具体设备制定具体的维修方式的建议，将保持系 统的可靠性放在维修工作的首位，以达到整个维修工作的费用成本最小化。分析了 可靠性维修理论应用的研究方向和理论基础，指出可靠性维修是目前设备维修方式 改革的发展方向。 通过本章的研究可以发现，实行可靠性维修的关键是分析设备的具体的故障发 生规律，找出其故障征兆，并判断设备处于何种运行状态，以此来选择其对应的维 修方式。 l o 壅圣垄兰兰堡壁主兰堕二! 一 3 汽轮机设备的故障特征和改进方案研究 本论文提出的“以可靠性为中心”的维修是事后维修、预防维修和预知维修三 种方式的结合，利用这种维修原理，需要对大量的设备运行历史数据进行分析和判 断，研究故障发生规律，作为维修决策的依据。因此，研究汽轮机关键设备的故障 特征规律，对于合理制定维修计划，安排检修任务的重点以及开展汽轮机可靠性维 修都具有可靠性的作用。分析汽轮机组运行状况不佳的原因，采取针对性的对策以 提高其可靠性和经济性，对缓和当前电力短缺和节约能源会有一定的作用。本论文 针对我公司汽轮机组的远景发展和当前运行中所存在的主要质量问题，分析了产生 这些问题的主要原因，并提出了原尉性的改迸意见。 3 1 汽轮机可靠性的薄弱环节 依据新海发电有限公司汽轮机组有关统计数据，表3 - t 给出了汽轮机部件的非 计划停运时间占汽轮机总非计划停运时间百分比的统计结果。 表3 - 1汽轮机非计划停运时间按部件分类统计结果 部件名称 统计结果 转子 1 4 9 7 动叶片 8 7 0 轴承 1 2 7 9 液压调节保安系统 1 3 3 1 供油及润滑油系统 1 5 5 8 凝结水系统 1 1 3 9 给水系统1 6 3 2 旁路系统0 2 9 凝汽器和真空系统3 ，6 3 循环水系统1 7 4 其它系统1 2 8 从表中可知，汽轮机的转子、动叶片、轴承、液压调节保安系统和供油及润滑 系统引起的非计划停运时间占汽轮机非计划停运时间的6 5 3 5 ，给水系统为 1 6 。3 2 、凝结水系统为1 1 3 9 ，这些部件和子系统是汽轮机可靠性的薄弱环节。 1 1 壅圣查兰兰垦壁主茎竺笙墨 3 2 汽轮机组主要辅机常见敏障及处理措施 汽轮机组的辅机虽然不是机组的主要设备，但是其故障对于整个电厂的安全经 济运行具有重要的影响。现将它们的常见故障、征兆及处理措施归纳总结如下： 表3 - 2凝汽器常见故障征兆及处理措施“7 1 主要故障 故障征兆处理措施 循环水泵 真空急剧下降，循环水泵电机电流降至零， 投入备用循环水泵，停运故障泵检查，退 循环水泵出口压力降至零，抽气器出口温度 严重故障系统抢修。 与进口水温差增加 如轴封压力调节器失灵，切换为旁路门调 后汽封供真空急剧下降。转子出现负胀差，凝汽器整，恢复轴封压力，组织人员抢修；如除 汽中断端差增犬，凝结水过冷度增大氧器误停轴封汽源，立即恢复或切换为备 用汽源。 真空急剧下降，凝结泵出i z i 压力增加，凝结 水泵电机电流增加，循环水温升减小，凝汽 关小凝汽器补水门或凝结水再循环门，必 凝汽器满水 器端差增加，凝结水过冷度增加，抽气器出要时增开另一台凝结水泵进行调整。 口空气温度与进口水温差增加 凝汽器铜管 真空缓慢下降，凝结泵出口压力增加，凝结 向循环水中加锯屑或用铜塞堵漏，严重时 泵马达电流增加，凝结水导电度增加，凝汽 破裂停机处理。 器端差增加，凝结水过冷度增加 凝汽器铜管 真空缓慢下降，循环水温升减小，凝汽器端 降负荷，将凝汽器分别退出清洗或在循环 差增加，抽气器出口空气温度与进口水温差 脏污水中加药剂在线清洗。 增加 真空系统不真空缓慢下降，凝汽器端差增加，凝结水过 寻找泄漏空气的位置，消除不严密处。 严密冷度 真空系统管真空急剧下降，循环水泵温升减小，凝汽器端 查漏，用术塞或紫铜塞封堵破裂管道。 路破裂差增加，凝结水过冷度增加 凝结水泵 真空缓慢下降，凝结水泵出口压力下降凝 结泵电机电流减小，凝汽器端差增加，凝结投入备用凝结水泵，停运水泵并检查 异常 水过冷度增加 低压加热 真空缓慢下降，凝结水泵出口压力增加，凝 结水泵电机电流增加，低压加热器水位升 查漏，焊补管口或堵焊管口或用紫铜塞封 器管束漏 堵破裂管道。 高，凝汽器端差增加，凝结水过冷度增加 循环水量 真空缓慢下降，循环水泵温升增加。凝汽器 检查冷却塔水位；检查循环水泵进水 端差增加抽气器出口空气温度与进口水温门：检查进口管道有无泄漏；检查凝汽 不足 差增加 器进水门。 抽气器 真空缓慢下降，凝汽器端差增加，凝结水过 热度增加，凝汽器抽气口至抽气器进之间的 检查抽汽器喷嘴和冷却管束；调整蒸汽压 工作异常 力：冲洗喷嘴。 压差减小 武汉大学工程硕士学位论文 表3 3给水泵常见故障征兆及处理措施“7 1 常见故障 故障征兆处理措施 泵入口阀门开度小或流量偏小，出口压力偏低，入口阀前压 退出故障泵系统，检修入口阀门 阀杆断裂力增大 入口滤网或入口管道 流量偏小，出口压力偏低，泵体振动退出故障泵系统，检修入口通道 堵塞 出口阀门开度小或阀 流量偏小，出口压力偏高退出故障泵系统，检修出口阀门 杆断裂 泵出口管道、母管等 流量偏小，出口压力偏高，泵体振动退出故障泵系统，检修出口管道 结垢堵塞 给水流量偏小，压力不足，泵体和电机 叶轮密封环损坏 退出故障泵系统，更换密封环 壳偏热 进出口压力表指针剧烈摆动，电流表读 数明显下降，水泵发生振动和噪音，流 若是在试泵时，可增大循环门的 进口汽化 开度或把出口门开大，运行时可 量和扬程均下降，效率下降，泵过分发 热甚至转不动 关小出口阀 电机或电源故障电机转速低。电流量偏小，压力不足检修电机或电器 耗功大。电流过大，水泵发生剧烈振动， 机械密封压盖过紧 退出故障泵系统，调整压盖紧力 轴套温度急剧上升 转子向进水侧轴向窜动，泵体强烈振 平衡盘存在过大瓢偏及时停泵检修平衡盘，消除飘偏量 动，电流过大 平衡盘后压力升高，转子向前轴向窜 平衡盘堵塞 及时停泵检修平衡盘 动，泵体强烈振动，耗功大，电流过大 轴承部位过热，轴承内无明显异音，泵 润滑油量不足 加大油量 体无异常振动耦合器油位过低 泵发生振动，轴承温度升高，运行中有 轴承损坏 退出故障泵系统，更换轴承 异声 耗功过大，泵的振动大，机械密封泄 水泵和电机中心未对准 漏过多，机械密封压盖发热，轴承过 退出故障泵系统，矫正泵与电机 中心 分发热 耗功过大，泵的振动犬机械密封泄漏 泵轴弯曲 过多机械密封压盖发热，泵和轴承过 退出故障泵系统，矫正轴的弯曲， 必要时更换新泵轴 分发热 1 3 武汉大学工程硕士学位论文 _ - _ _ - _ _ - _ - _ - 。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ 。_ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ 。_ 1 。一 表3 4高压加热器常见故障及处理措施”1 常见故障故障征兆 处理措施 切断加热器查漏，用带有小 进出口给水压差减小，给水温升下降，疏水圆锥度的铜塞堵塞破漏管 管系泄漏水位升高或疏水调节门开度变大，给水端差 道，当被堵塞的管子数大于 增加全部的管子数的1 0 ，更 新管子 汽侧压力，疏水水位明显升高，疏水调整门立即停止高加，先断汽侧后 管系大量泄漏开度明显变大，进出口给水压差、疏水温度、断水侧防止高加简体爆破 出口给水温度明显下降和汽机进水的恶性事故 给水端差增大或给水端差和疏水端差同时增 排气管道故障检修排汽管道 大 用稀盐酸或硫酸清洗加热 加热器受热面结垢 给水端差和疏水端差同时增大，排汽管道正常 器管子 停运该级加热器，进行彻底 给水管束堵赛给水端差增大，进出口给水压差明显增大 的检查和清理 进出口给水压差减小，给水端差增大，给水 旁路阀门漏水温升下降，该级加热器出口水温与下一级与 检查高加自动旁路门的弹 簧紧度或旁路阀门座 下一级进口水温温差增大 立即开启疏水器旁门，停用 疏水水位明显升高，疏水量减小，给水端差 疏水器，必要时手动开启危 疏水器排不出水 增大，疏水端差减小 机危机疏水门。停涌的疏水 器及时检修 加热器出口水温降低，水位计无水位运行，用疏水器旁路门调节加热 疏水器楼漏汽 该级抽汽量增加，前一级加热器出口水温增器有水位运行，停运输水器 加 检修 抽汽器上阀门和逆止负荷稳定的情况下蒸汽量减小，加热器端差 门没有全开或卡涉增大 检修汽阀门 3 1 3 提高汽轮机组质量和可靠性改进方案研究 3 3 1 总体改进方向 汽轮机组的质量问题己基本查清，已经受到各有关方面的重视。有些也正在解 决中，先就根本性问题，提出以下意见： 1 必须切实加强新设备的前期工作 ( 1 ) 设备的设计、制造、选型配套和安装调试是前期工作的主要环节。因此， 应严格推行全面质量管理，强化各环节工作人员的质量意识。以设备投产初期的实 际运行效果来检验制造、设计、安装、调试的质量和业绩，并与济济利益挂钩。 - 1 4 垄圣垄兰三垦堡主兰竺堡墨 ( 2 ) 应提高产品的设计质量。产品设计先天不足或存在某些缺陷，即使制造质 量和运行操作百分之百符合要求，产品的使用质量仍然不会好。目前，我们已经掌 握并引进了一些国外的先进技术，应有计划、有步骤地消化、吸收和移植，及时改 进设计，不断提高产品质量。 ( 3 ) 严格工艺，加强工艺纪律 2 改进现有设备，提高健康水平 ( 1 ) 由电厂与制造厂以鉴定协议的方式确定要解决的具体问题和措施，并要求 汽机检修分公司结合实际情况，制定整顿设备，提高健康水平以尽快早达到安全、 满发经济运行和无泄漏的计划。 ( 2 ) 尽快恢复设备的额定出力。现有的2 0 0 m w 汽轮机组都是当前主力发电设 备。对部分限出力( 不能达到额定出力) 的机组应尽快恢复到额定出力。 其中限制出力原因最多的是： 1 ) 省局调度下达的负荷曲线不是机组额定负荷的总和； 2 ) 高压加热器有时不能正常投运； 3 ) 机组真空度低； 4 ) 凝汽器管束脏污，冷却效果降低，端差大； 5 ) 汽轮机叶片短缺等。 对所有限制出力的机组，应作定性、定量的分析，找出原因，以期达到最佳出力。 3 3 2 可靠性改进方案研究 1 ) 轴系振动问题 轴系振动问题是大型火电机组的共性问题之一。许多国产大型火电机组的轴系 振动大。其中设计、制造、安装、运行、检修等的失误均有可能引起轴系振动，轴 系振动还与安装质量、动平衡有关，影响振动的因数极为复杂。因此，必须深入的 研究轴系振动的机理和测试诊断技术。 2 ) 调节保安和油系统问题 从理论上讲，国产汽轮机的液压调节保安系统的静态、动态特性是好的，没有 太多的设计问题。但在实际问题中，由于油质差，加之运行和检修等因素的问题， 运行机组存在负荷摆动、摔负荷、阀杆断裂、调节阀卡涩等等问题。油系统的主要 武汉大学工程硕士学位论文 缺陷是主油泵推力瓦磨损、油中带水、主油泵与高压启动油泵切换困难等。因此， 制造和使用部门应该应用可靠性技术对调节保安系统的部件和系统进行可靠性试 验和可靠性设计改进，有可能取得良好的效果。 3 ) 机组膨胀不畅问题 汽轮机的高、中压缸膨胀不畅也是国产机组的共性问题之一。机组的热膨胀不 畅问题，首先是结构设计上的问题，另外还在与安装、检修质量和运行维护各个环 节有关。除了要改进结构外，电厂还应制定完善的检修工艺规程，运行中的滑动部 位要定期打压高温润滑脂，精心维护。 4 ) 大轴弯曲和轴瓦损坏问题 大轴弯曲的直接责任是运行操作不当。许多轴损坏是由于运行操作不当和检修 失误造成的，也有一些是由于油系统部件造成制造问题引起的。因此，严格工艺规 程，配置监测、诊断和报警装置也是一项重要工作。 运用可靠性维修原理，可以大大减少预防性维修的项目，逐渐以视情维修、改 善维修或主动维修取代大量盲目的预防性维修项目。维修方式选择的技术可行性和 维修效果与预防性维修的必要性关系见图3 - 1 。 3 4 小结 本章结论如下： ( 1 ) 全面分析和总结汽轮发电机组主机和主要辅机的薄弱环节，故障特征以及 相应的处理措施和预防方法，指出汽轮发电机组设备维修管理工作的重点，可作为 针对性维修时，对具体设备选择具体的维修方式的参考。 ( 2 ) 为汽轮发电机组开展以可靠性为中心的维修提供了理论基础，对上述关键 设备进行监测，采用预知维修方式能够及早地发现故障隐患，安排维修时间，有助 于减少故障发生机率，提高设备的利用律，并能直接减少维修费用。 ( 3 ) 以可靠性维修理论为基础提出了汽轮发电机组设备的维修改进方案，从故 障特点出发，给出设备维修改进的具体方法，为汽轮发电机组开展可靠性维修提供 了参考依据。 1 6 壅圣垄鲎三壁塑主兰垒堕查 一 是戮黪i l 蔫挚萤、j l 4 二i 妻它维修方法i 。1 上 骖精塞耩巍。l 否 是 定时维修技术可行预知维修技术可行隐患检测技术可行 设备有确定的损设备劣化可以预可以通过目前的 耗周期设备零测，设备存在潜 各种手段检测到 件大部分能工作 在故障状态，从 隐蔽功能故障， 到这个时间，能 潜在故障状态发 将损耗零件修复 展到功能故障有 可以检测各种潜 较长时间过程 在故障 1 l 、r i 德套青壤掺蠖豢? |，| | 蘸进馥耱i 卜罐黪； 爱可将雾豢簇、环簿孽釉i 黔晦 臻暴敢l 孵霉霉障撅鬻曦低封可以接 i 受的泶鬻囊 l | i_ i 土 | 蓣鹾囊藏謦簇鬣 图3 1预防性维修的必要性分析图 1 7 武汉大学工程硕士学位论文 4以可靠性为中心的维修理论在汽轮机组中的应用 以可靠性为中心的维修管理( r e l i a b i l i t yc e n t e r e dm a i n t e n a n c e 简称r c m ) 属 于第三代维修管理具有代表性的模式，它强调以设备的可靠性、设备故障后果及规 律作为制订维修策略的主要依据。按照以可靠性为中心的维修管理模式，首先应对 设备的故障后果进行评价、分析并综合出一个有关安全、运行经济和维修费用节省 的策略；另外，在制定维修策略时，自觉地以故障规律的最新探索成果作为依据。 也就是说，以可靠性为中心的维修管理是综合了故障后果和故障规律的有关信息， 以运行经济性为出发点的维修管理模式。 4 1 以可靠性为中心的维修管理原理日1 根据设备的可靠性状况，以最少的维修资源消耗，运用逻辑判断分析法来确定 所需的维修内容、维修类型、维修间隔期和维修级别等，制定出预防维修大纲，从 而达到优化达到优化维修的目的。对于可靠性维修有如下维修原理： 原理1 ：设备故障与使用时间一般没有直接关系，定时维修不一定普遍适用。 设备的盆浴曲线( 故障率曲线) 随时间的变化情况如图4 - l ”1 ( 1 ) 图4 - l浴盆曲线 其原因： ( 1 ) 现代设备的可靠性提高，使有形磨损速度降低，无形磨损速度相对加大。 ( 2 ) 复杂设备故障定律( 得雷尼克定律) ：可修复的复杂设备，故障部件修复 或更新之后，其故障率随着时间的增加而趋于常数。 原理2 ：r c m 提出设备潜在故障的概念，可使设备在不发生功能故障的前提 1 8 - 查圣垄兰三堡堡主兰堡垒查一 下得到充分的利用，达到既安全又经济的目的，其发展趋势如图4 - 2 所示。 潜在故障的内涵为：临近功能故障，处于渐变状态，可观察，可检测，可鉴别。 时间 l 图4 2 潜在故障的p t 间隔示意图 图4 2 中a 为故障开始发生点，p 为能检测到的潜在故障点，f 为功能故障发 生点。设备虽然在a 点开始发生故障异常，但只有到p 点才能观察检测到。从p 点到功能故障发生点f ，称为p f k 为预知维修检测间隔期，仅当t c t ，时，才能 在功能故障发生之前检测到故障，以便及时进行视情维修。当t c t 时，则潜在故障难以及时发现，要 改进检测方法、手段。 原理3 ：检查和排除隐藏功能故障是预防多重故障的严重后果的必要措施。隐 蔽功能故障的内涵为： ( 1 ) 正常运转情况下工作的设施对于使用设备的人是不明显的故障( 如动力设 备的振动探测器，振动小时难以发现问题) 。 ( 2 ) 正常运转情况下不工作的设施，使用时是否良好，对于设备使用人员不明 显( 如配合火警系统的灭火装置，只有在灭火时才能发现问题) 。 多重故障是由连续发生的两个或两个以上独立故障所组成的故障事件。降低隐 蔽功能故障发展成为多重故障可能性的措施： ( 1 ) 适当增加检测的频率，使隐蔽功能故障及时发现； ( 2 ) 改进设计，增加冗余保护，把多重故障概率降低到可以接受的水平。 原理4 ：预防性维修仅能保持设备固有的可靠性，不能改善设备的可靠性。如 果要改善设备可靠性，只能改善维修或主动维修策略。 原理5 ：预防性维修能降低故障发生频率，但不能改变故障效果，只有通过改 变设计才能改变故障后果。 1 9 武汉大学_ t - 程硕士学住论文 原理6 ：预防性维修是根据故障后果，本着既要技术可行又要有实际效果的原 则进行。否则，放弃预防性维修考虑更改设计。 4 2 可维修系统的可靠性的评定 通过统计和分析，确定了2 0 0 m w 汽轮机组的关键设备的故障征兆和维修措旃 后，就需要从设备的可靠性来分析设备的可用度。通过维修设备的可靠性得以拓展 和补充，使设备的可靠性重新建立起来，对于设备维修管理工作来说，应以定性定 量的方式来描述维修对于设备可靠性的影响。 4 2 1 维修度州t ) j 铂修复率( 0 t 7 1 设备系统或其部件，在发生故障之后是否能够恢复，是由许多因数确定的，例 如： ( 1 ) 机械设备机器零部件修理的工艺性好坏： ( 2 ) 维修工作条件的完善与否( 备品备件、维修组织、维修技术等等) ； ( 3 ) 故障诊断的程度和水平； ( 4 ) 进行维修的计划安排及时间