火力发电厂设备检修管理探讨.ppt

火力发电厂设备检修管理探讨 华能安源发电厂文力明 前言 众所周知 随着我国电力工业的发展 电力设备趋向于高参数 大容量 复杂化 其运行的安全性 经济性对社会的影响也越来越大 检修投入必然大幅度上升 同时 面对这种情况 现行检修体制的缺陷亦明显地暴露出来 因此 摸索 引进 借鉴先进的检修方式和检修管理体制代替或补充现有的检修体制已势在必行 本次交流的主要内容 一 检修方式简介二 检修体制改革的必要性三 关于检修体制改革的几点建议四 影响状态检修的几个因素五 结束语 现代科学技术和现代化管理不仅是提高经济效益的决定性因素 也是确保企业安全的前提条件 发电厂的设备检修管理科学化是现代企业组织生产和管理的重要手段 也是我国电力企业坚持自力更生方针 走向管理现代化的一项重要技术经济政策 搞好发电厂的检修管理工作是保证发电设备安全 经济运行的重要措施之一 也是设备全过程管理中的重要环节 如何更科学地管理好设备 提高设备利用率和安全可靠性 降低检修费用 已成为摆在电力企业面前不容回避的问题 随着设备管理理论的发展 科学技术的进步和制造工艺的提高 传统的纯计划检修管理模式的弊端已经逐步显现出来 其不科学性 不经济性制约了电厂的生产经营管理水平 造成设备 过检修 或 欠检修 使设备的可靠性降低 运行维修的经济性变差 是沿用传统的以周期为标准的计划性检修制度 还是在实践中探索出一条以设备实际状态为标准的状态检修制度 需要做出正确的判断和合理的决策 电厂设备检修的过程管理有两个关键的环节 检修方式的优化选择和检修工作的实施管理 一 检修方式简介 1 国际TPM设备维修体制简介TPM TotalProductiveMaintenance 的意思就是 全员生产维修 是一种全员参与的生产维修方式 其主要点就在 生产维修 及 全员参与 上 通过建立一个全系统员工参与的生产维修活动 使设备性能达到最优 事后维修 BM BreakdownMaintenance 这是最早期的维修方式 即出了故障再修 不坏不修 预防维修 PM PreventiveMaintanance 这是以检查为基础的维修 利用状态监测和故障诊断技术对设备进行预测 有针对性地对故障隐患加以排除 从而避免和减少停机损失 分定期维修和预知维修两种方式 维修预防 MP MaintenancePrevention 维修预防实际就是可维修性设计 提倡在设计阶段就认真考虑设备的可靠性和维修性问题 从设计 生产上提高设备素质 从根本上防止故障和事故的发生 减少和避免维修 改善维修 CM CorrectiveMaintanance 改善维修是不断地利用先进的工艺方法和技术 改正设备的某些缺陷和先天不足 提高设备的先进性 可靠性及维修性 提高设备的利用率 生产维修 PM ProductiveMaintenance 是一种以生产为中心 为生产服务的一种维修体制 它包含了以上四种维修方式的具体内容 对不重要的设备仍然实行事后维修 对重要设备则实行预防维修 同时在修理中对设备进行改善维修 设备选型或自行开发设备时则注重设备的维修性 维修预防 2 我国设备维修体制简介1 检修方式目前世界上设备管理的学者 对设备检修方式有多种多样的提法 有些是相类似的 仅存在文字翻译上的差异 有些则是同样的内涵而提法不同 我国发电设备的检修方式目前可以归纳为四大类 就是电力行业标准 DL T838 2003发电企业设备检修导则 中的提法 即定期检修 状态检修 改进性检修和故障检修 定期检修 TBM TimeBasedMaintenance 也叫预防性检修 这一类检修方式是指以时间间隔为基准 但具体项目还可以随状态而调整 又称为以时间周期为主 状态为辅的一种预防性检修方式 目前这一类检修方式国内外还在普遍应用 主要应用于像发电厂这样庞大的连续生产系统 有差异也仅是由于诊断技术的差异引起的检修项目的变化和时间间隔的不同而已 改进性维修 PAM ProactiveMaintenance 是为了消除设备的先天性缺陷或频发故障 按照当前设备技术水平和发展均势进行改造 从根本上消除设备缺陷 以提高设备的技术性能和可用率 并结合修理过程实施的检修方式 它同时也是预防维修的一项重要工作内容 状态检修 CBM ConditionBasedMaintenance 是以设备技术状态为基础的预防维修方式 也叫预知维修 它是根据设备的日常点检 定期检查 状态监测和诊断提供的信息 经统计分析处理 来判断设备的劣化程度 并在故障发生前有计划地进行适当维修 由于这种维修方式对设备适时地 有针对性地进行维修 不但能保证设备经常处于完好状态 而且能充分延长零件寿命 因此比定期维修更为合理 但因进行状态监测往往需要使用价格昂贵的监测仪器 故它主要适用于连续运转的 利用率高的重点设备和关键设备 早在20世纪70年代 世界上一些发达国家已广泛应用这种检修方式 故障检修 RTF RunTillMaintenance 是在设备发生故障后再进行检修 由于制造业水平的提升 设备无故障运行的时间大大提高 同时又由于设备管理者的优化检修策略 使故障检修得到了广泛的应用 分析表明 有相当一部分设备在发生故障后 对连续生产系统不构成威胁 采用设备坏了再检修的方式即故障检修的方式 可以节约大量的人力 物力和财力 目前我国电力行业标准 DL T870 2004火力发电企业设备点检定修管理导则 明确了发电生产系统中的C类设备 宜采用故障检修的策略 故障检修可大大减轻维护工人的劳动强度 并节省一笔可观的维护费用 2 检修等级是以机组检修规模和停用时间为原则 发电企业机组的检修分为A B C D四个等级 A级检修 AClassMaintenanceA级检修是指对发电机组进行全面的解体检查和修理 以保持 恢复或提高设备性能 B级检修 BClassMaintenanceB级检修是指针对机组某些设备存在问题 对机组部分设备进行解体检查和修理 可根据机组设备状态评估结果 有针对性地实施部分A级检修项目或定期滚动检修项目 C级检修 CClassMaintenanceC级检修是指根据设备的磨损 老化规律 有重点地对机组进行检查 评估 修理 清扫 C级检修可进行少量零件的更换 设备的消缺 调整 预防性试验等作业以及实施部分A级检修项目或定期滚动检修项目 D级检修 DClassMaintenanceD级检修是指当机组总体运行状况良好 而对主要设备的附属系统和设备进行消缺 D级检修除进行附属系统和设备的消缺外 还可根据设备状态的评估结果 安排部分C级检修项目 3 计划性检修制度的弊端 目前 各发电厂均按照原电力工业部颁布的 发电厂检修规程 执行计划性检修 规程 规定 发电厂机组大修一般4 6年一次 每次50 80天 小修每年2次 每次10 20天 视具体机型而定 并规定 到期必修 修必修好 用以指导检修安排的依据就是这些时间量 只要检修周期已到 不管设备好坏 运行状态如何 就要检修 显然 这种检修制度有失科学性 而且存在如下负面影响 1 不利于延长设备的使用寿命在计划性检修制度下 往往会导致如下的现象 一是检修项目抓不住重点 分不清主次 不是检修过剩就是检修不足 二是由于计划检修时间安排一般情况都较充裕 有缺陷大修理 没有缺陷也修理 本来设备状态还比较好 还有潜力可挖 定期修理的时间到了 还是拆开修理为好 怕的是以后设备出了问题说不清楚 三是由于过多的检修拆装 加速了拆装的磨损 本来好端端的设备越修越糟 人为地缩短了设备的使用寿命 2 淡化技术管理责任 不利于开拓进取在传统的计划检修制度下 到期必修 按部就班 周而复始 反复拆装 没有任何灵活的余地 在很大程度上导致了技术管理人员不思开拓进取 技术管理工作在原地踏步 僵化了技术人员的思维方式 淡化了设备管理人员的责任 设备出问题了 往 设备事故 上一推了事 3 不利于提高企业的经济效益由于计划性检修针对性不强 盲目检修过多 降低了设备利用率 浪费了大量的人力 还增加了大量检修费用的无效支出 影响了企业的整体经济效益 4 实施状态检修的优点 发电设备状态检修能有效地克服定期检修造成设备过修或欠修的问题 提高设备的安全性和可靠性 而在火力发电厂实施设备状态检修是企业实现管理现代化 提高综合实力的有效途径之一 是管理创新 技术创新的具体体现 状态检修就是对设备进行全方位状态监督 对设备运行状态 影响安全经济 可靠运行的因素进行综合分析 并对设备进行趋势预测 根据结果再拟定检修内容和确定 检修时间 真正做到 应修必修 修必修好 实施状态检修的目的就是科学保养设备 在保障设备安全 经济 可靠的前提下 最大限度地提高发电设备的利用率 降低检修人 财 物的浪费和检修磨损 提高企业经济效益 以滚动轴承为例 据有关资料统计 同一批轴承在相仿的运行条件下 首先破坏的轴承与最后破坏的轴承其寿命相差可达25倍 一般说来 在达到寿命之前 约有10 的轴承损坏 其余的90 的轴承寿命均大大超过额定值 因此 按运行时间或额定寿命定期更换滚动轴承是不合理的 通过使用先进仪器 比如电脑轴承分析仪 对轴承进行运行检测 判断准确率可达90 左右 5 国外状态检修的发展状况 状态检修随着维修管理水平的提高和故障诊断技术的发展而逐渐进入实用化 它给企业带来的收益超过预防性定修和传统的主动维修 因此在世界范围内引起了广泛的重视 理论研究和生产实践都在不断深入 有的已取得了丰硕成果 在电力行业推广状态检修 其经济效益和社会效益都将是巨大的 所以最新的有关状态检修的技术和管理思想都在电力行业中有反映 大量从事故障诊断和维修管理的公司也在努力进入电力生产领域 目前 国外在状态检修体制以及相关支持技术方面的研究与实践 都已取得了长足的进展 美国 日本 欧洲都有这方面大量报道 奥地利维也纳大学的Mueller H 1983年就开始研究火电厂的计算机辅助维修管理 加拿大的Billinton R 等1984年发表了在考虑电网互连影响的情况下优化发电设备检修计划的文章 英国中央发电局 CEGB Centra1ElectricityGenerationBoard 的Low M B J 等发表论文 总结中央发电局的状态监测工作 对比研究了状态检修和现有检修方式的优劣 同年 在美国西海岸第49届电力工程和运行年会上就有电力设备状态检修的相关文章发表 进入90年代 有关研究集中到以可靠性为中心的维修 RCM 诊断技术与状态检修 电力系统检修计划优化等问题上 1990年 苏格兰电力公司的Brook R N T 等介绍了实施汽轮发电机组振动状态在线监测 推进状态检修的情况 GeneralPhysicat公司的Cipriano JamesJ 等研究了延长发电设备寿命以及优化寿命管理中的电厂设备状态评价问题 探讨了状态检修技术的另一个方面 ASME开始在核电站推行RCM 提出了一套实施程序InserviceTestingCode 核电站可以根据实际情况修改和扩展这个程序 采用RCM后 核电站的设备可用率由不足80 提高到80 90 日本发电设备检修协会也对在日本核电站开展状态检修工作进行了专题研究 重点进行了RCM对于本国技术特点适用性的研究 并在检修中采用设备诊断和寿命评估技术 状态检修在美国已经是一项被广泛应用的技术 据统计 美国1000家最大公司中 68 的公司使用了有关故障诊断的产品 正在逐步实施状态检修 这些公司涉及的行业包括能源 交通 冶金 汽车 石化 造纸 食品等 美国70 的电站 电网不同程度地使用了状态检修技术 国外已经进入中国市场的 在开发和推广应用状态检修技术方面比较著名的机构有 美国电力研究院以及其监测诊断中心 EPRIM DCenter 美国CSI公司 美国ENTEK IRD公司 以及一些仪器公司 如Bently公司 BMAAdvanceMaintenance Cleaning公司 西马力 其他主要以红外测温设备为主的公司等 它们已将多种诊断和检系统运用于电厂锅炉 汽轮机 发电机系统 辅机系统 以及输变电网站上 6 国内状态检修系统技术展望 国内推行状态检修的工作虽然刚刚起步 但已引起国家有关部门的高度重视 早在1987年 国务院在颁布的 全民所有制工业交通设备管理条例 中指出 应采用以设备状态监测为基础的方法 不断提高设备管理和维修现代化水平 近几年 我国也已经有部分研究单位和企业在开展这方面的理论研究与试点应用工作 但实质性的工作开展还不够 现阶段 我国推行发电设备状态检修体制还是取得了一定的进展 例如 实施案例一 实施状态检修的部分大型电厂 见下表 续上表 实践案例二 在电机检修方面 状态检修的经济效益最为明显 国电集团某电厂根据机组平时运行状况 综合判断分析后 两台发电机大修分别延长了2年 1年 取得可靠性与经济性的良好平衡 公用系统共有194台低压电机 实行状态检修前全年共进行大修52台 次 小修96台 次 实行状态检修后1年内只进行电机大修22台 次 小修43台 次 实施状态检修后 电机维修量减少了50 相应地降低了人力 财力 物力的支出 二 火电厂状态检修的必要性 随着社会主义市场经济体制的建立 多家办电 发电侧市场的开放 发电企业逐渐成为按现代企业制度运作的自主经营 自负盈亏 自我约束 自我发展的市场主体 以经济效益为中心 成为企业追求的目标 要实现这个目标 就必须进行一系列的创新实践 包括理论创新 体制创新和技术创新 为此国内一些发电企业在其主管机关和研究机构的支持下 先后引进并开发了一些先进的检修管理方式和检测技术 计算机维修管理系统 CMMS 的应用 锅炉四管泄露在线检测技术 电气绝缘在线检测技术 远红外成像技术 油质在线监测系统 经济运行专家系统 蠕变在线监测等监测与诊断技术的发展和应用 都为实施发电设备状态检修的改革打下了基础 同时总结国内外的实践经验 在电力行业推行状态检修具有直接的效益 延长了设备定期检修间隔 减少了总的检修时间 节省了大量的维修费用 提高了电力设备可用系数 增加了发电能力 延长了设备使用寿命 确保了发供电可靠性 降低了维修成本 减少了维修风险 如山东省电力局1995年制订了供电系统设备维修管理办法 逐步推行供电设备的状态检修 取得了可观的效益 使设备临修减少10 大修工作量减少20 部分维修工作周期大大延长 所以 状态检修具有很大的优越性和良好的经济效益 三 火电厂实施状态检修面临的问题 1 管理方面要解决的问题A 思想观念需要更新 过去一段时间由于设备技术水平限制以及计划经济体制下长期缺电 在强调安全的同时 忽视经济性 科学性 没有重视维修工作综合效益 状态检修要求企业及管理部门的思想观念应该向先进维修管思想转变 B 人员技术素质有待提高 现有运行检修人员还不完全具备实施状态检修所需要掌握的较全面的技术知识 对状态信息的收集方法 有关文档的整理规则 状态检修的组织和实施过程尚不熟悉 C 数据资料缺乏 有关设备的设计 制造 安装 运行 维护的历史数据记录零散不全 尤其是缺乏全国范围的同类型设备及部件的可靠性统计数据 D 设备基础管理现代化的步伐要加快 设备基础管理应规范化 科学化 信息化 维修管理应积极采用CMMS系统 现行检修管理体制需要完善 现行检修工作的计划制定 决策实施 经费拨付 效益评定等方式都不利于发电厂发挥自身积极性和积极采用新的检修技术和体制 2 技术方面要解决的问题 a 状态监测与故障诊断技术正逐步在发电设备中得到广泛应用 但离状态检修工作的要求还有一定距离 这方面基础研究工作开展较好的有清华大学 华中理工大学 哈尔滨工业大学 东南大学 西安交通大学 西安热工研究院 机械部有关院所等 这些单位在国家的组织下或电力企业的支持下 研究开发了许多状态监测与故障诊断专家系统 成功应用于各种容量的发电机组 在生产实践中起到了积极的作用 但这些研究工作以及开发的系统普遍考虑较多的是设备的安全性 并没有站在设备状态检修 以及检修管理与检修决策的高度来开发 应用 集成这些技术 还不能完全满足发电厂设备状态检修的需要 而且 现有监测与诊断技术对作为发电厂核心的设备如锅炉 汽轮发电机组 水轮发电机组的很多故障机理研究尚不够透彻 监测与诊断的手段不多 获取的信息也不够全面 在故障的诊断率 诊断的正确率 监测诊断系统的稳定性等方面还存在不少问题 b 应用可靠性技术支持状态检修的研究和应用不够 可靠性技术在我国电力生产与管理中正在得到重视 有关机构得到健全 已成立了国家电力可靠性管理中心 但复杂系统的可靠性预测技术与方法还需要进一步研究 可靠性技术在发电设备检修中的运用有待探索 应用的深度与广度也有待加强 以可靠性为中心的维修方式的具体实施过程和经验有待提炼和总结 c 寿命管理与预测技术在取得实际运用成绩的同时 要想成功地运用于状态检修工作中 还需要解决一些问题 如设备寿命计算中复杂边界条件的确定 寿命损耗累积原则的确定 材料在不同温度 应力条件下的寿命损耗特性 剩余寿命评价等 d 其他相关技术问题需要逐步解决 如基于多目标优化的维修智能决策技术 仿真技术在状态检修中的运用等都需要开展进一步研究与探讨 根据设备特点和系统复杂程度 从整个电力系统看 发电厂设备的状态检修难度是相对较大的 比如火电厂的锅炉及其系统 汽轮机及其系统等 正因为如此 发电设备状态检修工作也相对滞后 我国电力装机容量以火电为主 目前火电占全国总装机容量70 因此 开展火电设备状态检修潜力巨大 世界范围的统计数据表明 火电厂维修费用最大的是锅炉 其次是汽轮机 可见 在火电厂中应把三大主机放在状态检修的主要位置 而对锅炉和汽轮机尤其应该重视 尽管目前直接在主要设备上推行状态检修尚有困难 但是应该向这个方向努力 促进技术的发展 四 实施状态检修的总体思路 4 1完善管理体制4 2加强对有关人员的培训4 3寻求先进技术和现代化管理系统的支持4 4建立优化检修的思想 4 1完善管理体制 状态检修的实施是涉及经营 管理 技术的综合性问题 总结国内外的实践经验 状态检修的实施 50 以上要取决于管理工作 现有体制是每年由发电企业上报年度检修计划 项目 费用申请 由省公司或董事会核定费用 一般核定后就不再变动 这样往往存在过修或欠修 不利于状态检修 应将现有体制改为省公司或董事会规定年度发电量和总成本 或总利润 指标及其奖罚条件 由发电企业或经营班子根据设备状况和状态检修的要求 确定检修实施计划 省公司或董事会负责监督 从而更有利于状态检修的实施 4 2加强对有关人员的培训 具体实施人员对状态检修知识的掌握程度是确保状态检修计划和技术实施成功的关键因素之一 在实施状态检修前 应组织尽可能多的人参加培训 其中包括点检员 检修人员 运行人员 管理人员 培训的重点应放在状态检修的基本原理 实施过程 尤其是技术的应用上 例如 常见的静态诊断仪器的使用 如红外线成像仪的使用 润滑油分析技术 在线监测诊断系统 如在线连续振动监测与诊断专家系统 的使用及其他一些相关的新技术知识 使他们尽快掌握状态检修信息的收集 整理 规划 寿命管理和状态检修决策方法等 4 3寻求先进技术和现代化管理系统的支持 随着远红外成像技术 油质在线监测系统 经济运行专家系统 蠕变在线监测等监测与诊断技术的发展和应用 状态技术已初具规模 但离所有设备进行状态检修的需要还有很远的距离 由于对许多设备故障机理研究不够 检测手段不足 获取的信息不全 寿命管理的计算边界 计算原则和评价标准等还有待进一步的深入研究 因此 需要开发先进的监测系统和故障诊断 分析系统 充分积累设备的信息资料 发电企业应充分应用现有的CMMS等系统进行设备状态管理 同时研究开发和委托研究开发状态检修风险预测分析 状态检修决策系统 使用可靠性和寿命管理辅助支持系统 使状态检修管理不断完善 4 4建立优化检修的思想 在改进现行的检修体制时 应选择合理的检修策略 不必受哪一种特定维修体系的约束 也不能简单地用某一种方式来完全取代 合理的检修策略应融故障检修 定期检修 状态检修为一体 将各种检修方式优化组合 在保证合理的可靠性的前提下降低检修成本 也就是说 推行状态检修 不局限于状态检修本身 而应有全面优化检修的思想 针对我国现有的管理水平和技术水平 充分发挥传统计划检修体制积累的丰富经验 结合状态检修实现全面优化检修的思想 循序渐进 先辅机后主机 先简单后复杂 不能在不具备条件的情况下盲目实施 五 如何开展设备状态检修 5 1收集资料5 2监测运行5 3建立诊断专家系统5 4采用预测技术推断机组运行状态和检修时间5 5定期召开状态检修专家论证会 修改偏差 状态检修的实施可以简单概括为检测 收集资料 分析和诊断 预测 检修决策 检修实施 检修评价 可表示为如下工作框图 5 1收集资料收集影响机组安全稳定运行的有关资料 进行现状评估 5 2监测运行要通过在线和离线监测技术 监测机组的运行状态 广泛利用计算机监控系统对机组运行稳定性和经济运行指标等参数进行监测 趋势分析 5 3建立诊断专家系统专家系统是根据已掌握或监测到的机组实际运行状态 数据库 提取征兆信号经过智能推理 诊断分析 用可靠性理论 分析设备状况 判断机组的实际运行状态 5 4采用预测技术推断机组运行状态和检修时间在实际工作中 应借助本企业专家系统提供的资料 凭借多年的实际经验及对预测对象的透彻了解 定期对设备当前的运行状态进行全面分析 正确判断机组的实际运行状态 并对机组未来的运行情况进行推测 这项工作开展的如何是决定机组能否真正做到状态检修的关键 5 5定期召开状态检修专家论证会 修改偏差每年召开一次状态检修专家论证会 对机组未来的运行情况进行综合评价及预测 用安全和经济的原则 不修损失费用与检修费用作比较 进而合理安排机组的检修计划 使机组检修达到受控状态 六 影响状态检修的几个因素 6 1状态检修的建立平台6 2状态检修的目标6 3状态检修的存在基础6 4状态检修的实际开展 6 1状态检修的建立平台 状态检修是建立在准确的状态诊断基础上的 而状态检修诊断的基础是状态检测技术的应用 设备状态评估和状态劣化趋势分析 状态检测技术的应用 需要必要的培训和长时间的经验积累 状态检修能否收到较好的效果 发挥应有的作用 设备状态诊断分析水平是至关重要的 只有坚持积极组织培训 学习 开展设备状态趋势分析工作 积累分析经验 才能逐步提高设备分析和状态评估水平 6 2状态检修的目标 状态检修是以设备为目标的 实行设备状态检修和机组计划检修存在矛盾 目前大