火电厂精密诊断体系的构建与实施

1、火电厂精密诊断体系的构建与实施杨瑞 （华电国际电力股份有限公司邹县发电厂 山东邹城市 273500）摘 要： 本文围绕火力发电厂精密诊断体系构建的必要性，精密点检的实施过程中的相关管理等内容、精密点检的实施效果、精密点检目前存在的问题、精密点检的改进及发展等方面进行了详细的阐述，对于指导火电厂构建与实施精密诊断体系具有重要的参考价值。关键词： 精密点检、精密诊断、体系、诊断技术、诊断中心1、概述1.1精密点检实施为提高设备状态分析的准确性，提高设备检修的针对性，在火电厂生产技术部门（生技部）设立精密诊断中心势在必行，精密诊断中心主要负责振动监测分析、油液监测分析、电机监测分析、红外监测分析、锅

2、炉性能监测、汽机性能监测等六项内容的精密监测和诊断工作，进一步健全状态检修的组织机构，提高状态检修的检测技术水平和整体运作效率。1.2实施精密点检的意义 精密点检是指用标准检测仪器、仪表，对设备进行综合性测试、检查，或在设备未解体情况下运用特殊仪器、工具、诊断技术和其它特殊方法测定设备的振动、温度、裂纹、变形、绝缘等状态量，并将测得的数据对照标准和历史记录进行分析、比较、判别，以确定设备的技术状况和劣化程度的一种检测方法。精密点检是在常规点检工作的基础上进行的细化分析；只有依托常规点检，才能真正做到有的放矢，事半功倍，避免精密点检工作与日常点检和专业点检工作上的不必要重复。精密点检的建立，提高

3、了设备管理的精细化和科学化程度。设备状态的定期监测和分析是及时发现设备异常，掌握设备总体状态，使设备始状态处于“可控”“在控”状态。经过多年的实践和努力，精密点检的状态监测工作已经完全走上了规范化的道路。2.精密点检的实施 2.1精密点检的定位精密点检是指用标准检测仪器、仪表，对设备进行综合性测试、检查，或在设备未解体情况下运用特殊仪器、工具、诊断技术和其它特殊方法测定设备的振动、温度、裂纹、变形、绝缘等状态量，并将测得的数据对照标准和历史记录进行分析、比较、判别，以确定设备的技术状况和劣化程度的一种检测方法1。目前，精密点检的定位有两种形式：A除日常巡检和专业点检外的设备检查活动都可作为精密

4、点检范畴，如设备可靠性、设备精度及性能、技术监督、安全监督、重大危险源识别等数据均可看作是精密点检；即专业内部的精密点检；由于是在本专业内部实施，利于实现闭环控制。B. 我们日常理解的第三层防护体系就是用更加精密的仪器去监测及诊断设备的状态，例如通过振动分析技术、油液分析技术、红外热像技术、超声分析技术等来完成设备的状态监测及诊断，从而实现对设备的状态管理的过程，即相对独立的精密点检。由于是专业点检基层上的更深一部的点检，因此人员的配置层次比专业点检高，否则会出现人员选择的问题导致该项技术的应用彻底失败，从而影响整体精密点检工作的发展。另外，精密点检单独设置，精密点检写入计划的设备由专业负责实

5、施，并反馈处理结果，由于可能影响到专业点检的业绩，因此反馈的结果可能会或多或少地出现失真，因此需要有严格的管理制度来保证精密点检的健康发展。2.2确定精密点检的组织机构框架依据两种精密点检的开展方式，因此对应两种组织机构。专业内部的精密点检，即生技部设置相应专业主管下的点检管理方式。独立的精密点检，单独设置精密点检主管或诊断工程师，技术上接受上级精密点检中心的指导。图1生技部组织机构多年实践表明：振动分析人员严重不足，对该项技术的发展产生了较大影响，因此建议此项技术设置2-3人；其他五项分析技术均设置1名精密点检人员。2.3确定了精密点检主要依托振动分析技术，油液分析技术、红外热成像技术、电机

6、分析技术为辅的组织方式来开展设备的精密点检工作。异常振动为电厂转动设备损坏的主要原因，专业知识性较强。为进一步搞好状态检修，振动分析为重中之重。据统计，旋转机械由于轴承损坏而引起的故障约占70%。而轴承磨损、轴承失效是主要故障模式，因此对轴承状态监测进行深入研究，对提高机组运行可靠性和安全性，具有重要的意义和实用价值。利用振动检测和振动分析技术可以对如下故障进行诊断：转子不平衡；转子弯曲、裂纹；轴系不对中；动静部件摩擦；共振；机械松动；流体引起的振动;滚动轴承、滑动轴承故障；齿轮啮合故障；电机电气故障；皮带松动故障等。2；3电机分析技术是对电机定子温度、定子线圈电流、定子中心磁通、转子轴电压及

7、电流的数据分析，可以判断：转子条断裂或松动故障；偏心转子故障；接头松动或断裂引起的电气相位故障；定子偏心、铁心松动或短路等故障，通过微机对监测数据进行分析以提供有关状态检修的意见。2；3由于机器在不同磨损状态下，会产生出各种不同尺寸、形状、种类和浓度的磨粒，因此，检测和分析润滑油中的这些磨粒、并根据这些磨粒的形态、数量、尺寸大小、材料成分、表面形貌和粒度分布等情况，便可判断机器摩擦副零件表面的磨损状态。这对研究机器摩擦副的摩擦磨损过程、机理、速度和零件表面的工作状态等具有特殊的意义，特别是及时识别磨损过程中各个磨损状态的临界转变点具有重要的技术与经济意义。2；3红外热成像技术是利用现代高科技手

8、段，在设备不停止、正常运行、无接触的情况下，检测设备的运行状况，通过对设备表面温度及其分布的测试，诊断设备外部或内部的缺陷，确定设备状态及异常部位的确切位置，长期的观测分析就可以将部分事故检修转变为预见性检修，实现设备的状态检修。只要物体表面发出的红外辐射不受阻挡，即可以得到探测器温度范围内的任何设备的热像图。红外技术是设备实行状态监测最直观、最有效的方法之一。2；32.4精密点检人员选拔、工作评价及实绩考核精密点检人员素质决定了所从事技术的发展，因此人员的选拔至关重要；对于人员的管理需要建立一套完善的点检员业绩监督考核系统，实时掌握人员工作效率及动态。为了加强对点检员的日常工作绩效管理，对点

9、检员的工作进行动态考核，制订相应的实绩考评办法，每月对点检员进行一次考评。考评内容可以分现场管理、技术管理、基础管理等部分，做到优胜劣汰，奖勤罚懒。2.5制定相关管理标准与技术标准根据各项技术的不同，针对各项技术的监测内容、监测周期、人员分工等编写了标准化作业细则，对工作内容等方面进行了规范；为实现精密诊断的标准化作业，编写了各项技术的作业指导书；编写及规范了各项技术的诊断标准；明确了各技术负责人的工作标准；编制精密诊断中心的管理制度，明确了精密点检人员的考核管理方法，对人员管理作业进一步加强。制定热力试验管理制度，明确了相关部门的试验期间的工作。2.6确定精密点检工作流程，编制巡检路线图2精

10、密点检工作流程精密点检员编制个人巡检路线，严格精密点检计划开展工作；依据工作流程完成精密点检流程。2.7配置相应的精密点检工具2.7.1振动分析工具：能够提供设备分析所必备的图谱（频谱图、时域波形图、伯德图、极坐标图、级联图等）；具备相关、瞬态分析、模态分析等功能；能够采集电动机电流、磁通、轴电压等信息；能够实现数据存储；方便携带及操作。2.7.2油液分析工具：油品分析仪、颗粒度计数器、铁磨损分析仪、数字式粘度计油液分析是检测和分析润滑油中的磨粒，并根据这些磨粒的形态、数量、尺寸大小、材料成分、表面形貌和粒度分布等情况，判断机器摩擦副零件表面的磨损状态。这对研究机器摩擦副的摩擦磨损过程、机理、

11、速度和零件表面的工作状态等具有特殊的意义。特别是及时识别磨损过程中各个磨损状态的临界转变点具有重要的技术与经济意义。2；32.7.3红外热像仪红外分析是红外热成像技术就是通过测量表征被测温度的物理参数来求得被测温度，它不存在接触和热平衡带来的缺点和应用范围的限制。测温速度快、测温范围宽、灵敏度高、对被测温度场无干扰、热惰性误差小，可用于显微和远距离测温，特别是可测二维温度场的温度分布图。只要物体表面发出的红外辐射不受阻挡，即可以得到探测器温度范围内的任何设备的热像图。2；32.7.4电机分析工具：电机定子电流钳、电动机磁通环、电动机轴电压电流采集仪，电动机在线数据采集仪，以及可以现场读取数据、

12、分析数据的掌上电脑。2.8制定信息化平台建设方案采用的精密点检信息平台为独立的软件系统，系统功能按照选用技术分5个子系统分别为：振动分析子系统；电机分析子系统；油液分析子系统；红外分析子系统；故障频率计算系统。图3信息化平台规划信息平台应具备如下功能：在具备点检信息系统数据处理功能的同时应兼容在线、离线诊断系统，能够实现与SIS.、MIS系统数据相互调用，能够初步实现设备的初级诊断，能够充分提供设备诊断所需的技术信息，符合点检管理流程。在实现技术管理功能的同时，应具备人员管理的功能，能够实现人员业绩的综合评定。平台的构建应采用B/S结构：采用B/S结构的优点首先是使用方便，可以使得服务人员对机

13、组的分析诊断做到随时随地，特别是对于现场维护人员以及可能外聘的诊断专家，优势更加明显；其次是维护方便。最后是维护费用大大降低，供应商通过远程维护，可以解决用户系统95%以上的问题，从而降低系统整体费用。提高系统稳定性和可靠性：在硬件的稳定性与可靠方面，系统采用大型的FPGA（大规模可编程逻辑器件）的多CPU风险分散技术；采用多个内置结构调理板，以排除干扰；采用无硬盘、风扇、键盘、鼠标的All in one结构，以减少现场易损部件；并采用完善的系统自检功能，通过面板指示灯，方便了解现场信号及系统自身的故障。在软件的稳定性与可靠性方面，采用LINUX嵌入式实时操作系统，更稳定、更可靠，可完全避免病

14、毒的感染。机组历史数据可以多方冗余存储；同时系统采用标准的TCP/IP网络通讯协议，以提高网络连接的可靠性。采用高保真数据压缩技术：由于采用了大规模、高保真的数据压缩技术，先进系统可以保证大量机组运行数据传输的快速及时性。同时，该系统采用了基于HTTP协议的数据传输方案，大大降低了机组数据接入远程中心的门槛，对于已具备基本局域网条件的企业，其网络投入成本和数据接入工作量为零。能够实现在线监测与离线监测相结合。采用开放式数据输入/输出接口：为方便数据收集、输出与管理，提供包括串行通信(Rs一2 32等)、网络通信(TCPIP)、数据库连接(ODBC)及各类文件输入输出等多种数据接口手段。实现点检

15、数据与SIS系统和EAM系统的数据共享，不断完善点检所需的计算机设备及相关管理软件，使点检数据能够有效地指导设备维护工作。具备远程诊断功能:通过数据服务器提供远程访问接口，可通过电话线或Internet为远程诊断专家提供各类设备状态数据，实现设备的远程诊断。2.9各部门间关系 运行部门日常点检。日常点检是在设备运行期间，运行人员依照制定的巡检路线、巡检标准进行的十二四小时巡回检查，及时发现设备异常、排除小故障的检查活动，使设备处于安全稳定运行水平的管理方法。生技部诊断组专业点检；点检员按区域、或按专业、或按设备进行分工负责对所负责的区域设备按点检计划、点检路线、点检标准、点检要求，依靠经验和仪

16、器进行对设备检查和诊断活动，及时发现设备隐患和劣化的一种设备检查管理办法。生技部精密诊断中心精密点检；在常规点检工作的基础上进行的细化分析；只有依托常规点检，才能真正做到有的放矢，事半功倍，避免精密点检工作与日常点检和专业点检工作上的不必要重复。2.10实现各项诊断技术的综合应用通过在线和离线手段开展振动、电机、红外、油液、性能等监测诊断技术的综合应用，研究现代火力发电厂开展专业化、系统化、标准化状态监测诊断工作的可行性和应用模式，掌握状态监测技术综合应用方法，编制标准化作业指导书、培训教材和故障案例集，吸收并总结先进的应用经验，为开展优化检修提供技术支持。2.10.1主机在线监测数据采集硬件

17、系统配置和完善 依托电科院联合开发了“汽轮发电机组振动监测与诊断专家系统”，不断完善前置设备的性能，优化软件系统，使得系统的安全性、实时性、可靠性、准确性能够得以提高，最大限度地发挥此系统的作用。2.10.2润滑油管理系统的使用及完善发电厂转动机械设备润滑是设备维护管理工作的重要环节，该环节技术要求高，涵盖设备全面细致，管理工作繁杂，是一系统管理过程。发电转动设备因润滑缺陷、缺油，油脂变质或设备使用的润滑材料不符合技术要求以及管理粗放失效，都会导致设备因润滑问题而发生故障，影响正常生产。因此，全面可靠的做好设备润滑管理工作，就是确保设备可靠润滑减少设备磨损与机械故障确保安全生产的重要手段，是必

18、不可少的。2.10.3建立状态监测数据库根据设备的重要程度、设备的相关技术信息等内容确定及建立设备状态监测数据库，按照日常监测计划逐台设备落实相关状态数据，并上传至离线诊断服务器，在由客户端调用数据进行分析，并能够做到数据共享。2.10.4设备分级及测点、测试参数等确定，作业指导书编制制定相关的诊断管理制度及标准，修编完善了诊断作业指导书及各项状态诊断技术标准，努力使状态监测制度化、规范化；同时做好各类状态监测设备的台帐、报告、总结的收集整理工作；不断地对数据库进行补充和完善。根据影响机组运行、影响机组负荷和不影响机组负荷情况，详细制定了设备分级定期监测周期；一类定期监测周期为每月二次；二类监

19、测周期为每月一次；三类监测周期为二月一次。对于故障率高的设备可进行加权。设备状态定义为A、B、C、D四级，A级为运行状态正常的设备，B级为设备运行状态已出现劣化的设备，C级为已超出设备正常标准的设备，D级为已出现故障特征的设备。对于设备分析中发现的异常问题及时向所属专业发设备异常通知单，并加以必要的文字说明和分析；同时需对该设备进行连续地跟踪监测，以利用问题及早处理。各设备基础数据统计及报警标准、限值的制订相应设备的报警及限制沿用国家标准。振动：沿用国家标准GB6075.2-2002、GB10068-2000、GB/T11348.2-1997等。红外：沿用国家DL/T664-1999油液：沿用

20、国家JB/T9591.3-1999、GB/T7596-2000等。2.10.6数据采集和数据库管理设备振动数据获取有两种形式：连续在线监测（主机在线振动诊断系统）和便携仪表采集。在线系统记录数据齐全，连续，可以减少人力，但仅依靠在线数据不够。对于那些没有配置TSI的设备，如风机、循泵等，便携仪表采集数据是一个重要的手段。2.10.7数据分析状态监测技术除了包括前端一次信号的数据采集，还包括信号分析与数据处理。以FFT为主的频谱分析是当前主要使用的信号分析与数据处理方法，此外还有：倒谱分析、细化谱分析、相关分析、相干分析、时间序列分析、包络分析等。数据分析依据平台软件进行，主要分析方法仍是振动分

21、析为主，电流、磁通分析为辅，部分数据实时趋势跟踪。精密点检、设备劣化倾向分析、性能测试及设备状态评估生技部精密诊断中心依据标准化作业细则，利用现有在线和离线监测诊断技术开展振动、油液、马达、性能、红外五项状态监测技术的应用。 通过定期监测，发现异常及时发给专业点检异常通知单；根据点检要求，对异常设备进行状态监测并编写设备异常诊断报告；根据监测情况，分析月度设备状态，编写设备月度精密诊断报告；根据轴承等旋转设备设计和运行情况进行旋转设备劣化倾向分析，预测设备状况；根据设备大小修情况，进行检修前后设备状态评估，提供修前检修建议并进行检修后效果评估。对旋转机械进行以振动为主的离线和连续在线状态监测、

22、数据存储、分析和故障诊断；掌握旋转机械设备状况；通过振动和相关参数的监测，及时地对出现异常的设备进行安全性评估；及早发现设备异常；判断设备状况，对设备问题提出处理意见，提高设备可靠性；利用长期监测的数据积累和分析，为实施状态检修提供依据，对设备检修工作提供的分析参考意见和建议2.10.9故障设备的检修和消缺方案制订依据设备状态诊断结果，随时联系相关专业落实设备的相关检修项目，不能够及时落实的检修内容由专业根据工作情况安排检修消缺工作，充分保证设备的安全性、可靠性。2.10.10人员技术培训推行状态检修要有一支高素质的职工队伍，特别是要有一支高素质的状态诊断队伍作保障。一方面我们按严格的标准、程

23、序在全厂范围内公开招聘思想、业务和作风过硬的状态诊断工，保证工作人员的高起点、高素质;另一方面积极探索状态检修技术培训模式。根据专业性质的不同,对相关诊断技术亦制定了培训科目及计划。2.10.11 探讨专业化、系统化、标准化状态监测诊断工作的可行性和应用模式专业化：各项技术使用效果的不同是由各技术负责人的专业水平所决定的，因此，要做到专业化，必须有高素质、高技能、专业性强的人员才能够保证技术的实施效果。由于各技术负责人技术水平参差不齐,需要建立优胜劣汰的竞争机制。系统化：为做到系统化的技术要求，技术人员必须具备一专多能的本领，能够多技术、多角度地来分析问题。对状态诊断来讲就是具有振动、油液、红

24、外等分析技能，因此对人员提出了更高的要求；同时为保证各项技术的健康发展，各技术采用了闭环的工作方法，即发现问题现场验证学习提高发现问题的循环过程。标准化：各技术采用统一的工作时间及工作步骤，统一数据采集与上传、统一报告格式，统一自我培训方式，能够保证工作步调的一致性；但是，技术分析的角度不同，使用的分析知识的差别导致了各项技术在分析、处理问题过程中实施统一的标准化作业过程的难度。3、精密点检实施效果3.1提高了整体点检工作的实施效果。减少了许多不必要的设备解体工作，为专业处理具体问题指明了方向，提高了整体点检工作的实施效果。3.2提高了发现设备缺陷能力。每年通过各项诊断技术发现设备缺陷多达50

25、0余条，设备缺陷得到及时治理，提高了设备可靠性。3.3提高了检修质量和检修标准。通过实施设备诊断后评估制度，设备管理人员从修前检测、状态诊断、提出检修建议、检修中的监督验证以及修后运行状态全过程进行跟踪，促进了检修质量的提高。3.4有效降低检修成本。通过开展设备状态监测，对主要辅机基本实现了状态检修，经济指标逐年改善，企业核心竞争力逐步增强。3.5提高了设备可靠性。实现了设备管理的“可控、在控”，设备的等效可用系数不断提高。4.目前存在的主要问题4.1.技术人员缺乏实施精密点检的相关技术人员缺乏，缺少必需的点检人员，设备的状态跟踪及分析工作被动。4.2人员素质有待提高各项监测技术运用好坏取决于

26、专业人员的素质高低，直接影响到各项技术的开展。4.3精密点检与日常点检的关系需理顺检修管理通常可分为日常点检和精密点检两类。日常点检是指在日常工作中持续对设备进行常规检查，完成状态数据的采集和分析，是精密点检工作开展的基础。日常点检工作的开展，构成了点检工作的基本框架。精密点检是对已出现问题的设备做出精细的调查、测定、分析。它是日常点检工作的延伸。精密点检是针对日常点检所提出的问题进行细化分析，找出问题的原因，查找处理问题的措施。精密点检是在常规点检工作的基础上进行的二次诊断；只有依托常规点检，才能真正做到目的明确。5、精密点检实施的改进与发展5.1进一步深化点检定修的思路和方向组织结构上,应强化点检员设备管理的核心地位,通过技术监督和技术管理职能的分离，实现设备管理结构扁平化和设备