0刖目長期以來電力系統一直采用定期檢修的管理方式。隨著機組容量的增大和科學技術的發展,這種檢修管理方式己越來越不能滿足現代化生產的需要,電廠管理正在向狀態檢修模式過渡。 狀態檢修,又稱預知性維修(PDM),是新近發展起來的、多門學科綜合在一起的一門技術,是指利用先進儀器和設備對機組狀態進行實時監測和診斷,根據機組實際情況合理安排檢修項目和時間,從而使檢修工作做到有針對性,達到降低檢修費用、減少設備非計劃停運時間和延長設備使用壽命的目的。 1986年美國國家電力研宄院(EPRI)所屬的監測與診斷中心(M D)在美國的費城成立。該中心在艾迪斯通電廠開展了狀態檢修工作,采用40多種監測診斷技術對該電廠的設備狀況進行評估和論證,經過一段時間的努力取得了明顯效果。據統計原來需4~5年大修的汽輪機,現在己延長到6~8年,檢修時間由原來的8周減少到4周,延長設備壽命10%~15%,提高運行能力10%~30%.上世紀90年代中期,我國提出了在電力系統開展狀態檢修的設想,并在國內幾個電廠進行試點,取得了一定成績。 本文結合國內外電力系統汽輪發電機組及其輔機狀態檢修工作開展情況,論述了狀態檢修現狀,提出了狀態檢修工作的一些設想,指出了狀態檢修工作急需解決的若干問1汽輪發電機組狀態檢修常用技術目前電廠大多配備了一些儀器設備,可以對機組狀態進行監測,常見的包括振動分析技術、油液分析技術、聲發射技術、馬達監測技術、閥門監測技術等,下面分別加以簡單介紹。 1.1振動分析技術振動分析是一項比較成熟的技術。通常情況下設備的損壞都會在振動強度上有所表現,因此通過測量設備振動變化情況就可以對機組狀態有一個大致了解。 1.2油液分析技術油液分析技術是根據潤滑劑質量變化和所攜帶的磨粒特征等來識別機器故障。油液分析包括油品質、油污染度、機械磨損等方面的測試。油液系統包括數字粘度計、顆粒計數器、色譜分析儀、顯微鏡、油液分析軟件等。油分析和振動分析結合將大大提高分析判斷效果。 1.3聲發射技術火力發電機組的高加、低加是電廠的主要承壓部件,容易發生泄漏,影響機組運行經濟性。由于高加和疏水冷卻器、蒸汽冷卻器由疏水管道等串聯,當某處發生泄漏時,傳統方法很難及時準確地查出漏點。但是應用聲發射技術卻可以及時發現漏點。這是因為高、低加管束在高溫、高壓條件下容易疲勞、腐蝕形成裂紋。裂紋開裂前金屬內部的晶粒將發生重新排列及滑移,此時會產生微弱聲發射信號。當管子金屬應力集中維持到一定程度時,裂紋開裂并釋放大量應變從國內外5開a展修工作i驗i狀Mshlg家t電廠lg得i廣泛用國內面工le開bookmark8能,產生很大的聲發射信號。此后管內的高壓流體由裂縫處向外噴射,形成高速射流,高速流體對壁面產生激勵作用和摩擦,產生聲發射聲波。這些彈性波沿金屬表面傳播,在遇到界面后發生反射和折射,最終傳播到進出口水管的管壁板上。根據信號的有無、強弱可判斷是否產生泄漏及泄漏程度的大小。因此,應用聲發射技術可以對發電機組的高、低加進行實時在線監測,準確判斷泄漏部位及泄漏時間,為機組實施狀態檢修提供依據。 聲發射技術監測的參數主要包括計數率、信號幅度及其分布、頻譜和波形等。 聲發射技術同樣可以用于軸承磨損、動靜部件摩擦等故障的監測。 聲發射技術需要解決的一個關鍵技術難題就是如何將聲發射信號與現場環境噪音分離開來。如果能解決這個問題,那么聲發射技術的實用性將大大提高。 1.4馬達監測技術主要用于對電機電流、磁通、振動的頻譜分析,診斷轉子的相關問題及電氣故障。 1.5葉片和轉子應力監測技術葉片故障是造成汽輪機非計劃停機的首要原因。目前國外己有葉片壽命動態評估軟件,可以用于對葉片壽命進行評估。它根據葉片尺寸數據,計算葉片靜態和動態應力和振動特性,材質性能下降以及蒸汽擾動力的影響。 汽輪發電機組轉子應力及斷裂評估技術是根據熱彈性應力和斷裂力學基本理論,計算轉子在不同工況下的溫度及應力分布,指導機組開機和帶負荷過程,并推算轉子壽命。 1.6閥門監測技術通過閥門上安裝的應變計測出閥門承受的應力,監測磨損、潤滑等故障。通過監測驅動閥門的電動機電流信號特征來診斷閥門存在的各類問題。 2汽輪發電機組狀態檢修框架目前電廠雖然配備了大量的儀器設備用于機組狀態監測,但總的來說,這些工作開展得比較零碎,沒有形成一個有機的整體。如果能將這些儀器設備組織起來,在狀態檢修這么一個大模式下協調工作,制定相應的規范,把這些數據充分利用起來,必將大大提高儀器設備的使用價值。 下面結合汽輪發電機組,對狀態檢修框架作一些分析。2.1制定良好的狀態檢修管理模式一個好的管理模式是開展狀態檢修工作的前提。從電廠來講,狀態檢修管理可分為決策層、管理層、檢修層和班組4級。 決策層決定檢修項目、檢修部門、檢修時間和檢修方式。 管理層獲取設備狀態信息,根據狀態檢測技術標準和管理制度提出檢修建議,制定或審查檢修方案、工藝等,負責工作的實施監督和驗收。檢修層接受檢修任務和維護設備,發現和消除設備缺陷,制訂檢修項目實施方案。班組掌握設備運行狀態,及時向上級匯報,按檢修技術標準和工藝標準進行設備的檢修和維護。工作必須得到電廠管理部門的大力重視。高、精設備雖然是狀態檢修工作的基礎,但是優秀的技術人員和良好的管理制度卻是狀態檢修工作成功與否的保障。狀態檢修工作必須充分調動各個層次技術人員的積極性,全民動員,才能取得好的效果。 2.2確定狀態檢修對象目前國內外對機組狀態檢修工作應該首先針對主機還是輔機進行這一問題還有很大爭議。例如,日本電廠輔機狀態檢修工作開展得非常好,有資料表明,電廠輔機己基本實現了狀態檢修。與此同時,歐美一些電廠則是首先從主機做起。 狀態檢修需要電廠前期投入巨資,配備大量的儀器設備,在輔機上開展狀態檢修工作的經濟受益不如主機。但是另外一方面,在主機上開展狀態檢修工作缺少成熟經驗,有一定風險,而輔機開展狀態檢修的風險較小。從受益與風險上來看,兩者各有利弊。 綜合多方面因素,我們認為,國內電廠輔機大多具有備機,開展狀態檢修工作的重要性和受益相對較低,因此狀態檢修工作還是應該首先針對主機進行。 2.3確定狀態檢修所要收集的設備信息狀態檢修系統必須將能夠獲得的系統信息盡可能地包含進來。我們認為狀態檢修系統應該包括:1)實時運行數據;(2)歷史數據;(3)巡檢和點檢數據;(4)設備檢修和消缺數據;(5)歷次故障數據;(6)同型機組情況;(7)技術監督數據和標準;(8)機組動力學和熱力學模型;(9)制造安裝數據等。 2.4完善設備點檢制設備點檢是一套比較完善的設備管理方法,是狀態檢修系統的最底層,同時也是狀態檢修工作的基礎。 設備點檢制是指按照事先設定的周期和方法對設備進行周密檢查,使設備隱患能夠在早期得到發現、預防和處理。 它包括運行人員的日常點檢、點檢人員的定期專業點檢和精密點檢3個層次。點檢人員應做到認真填寫點檢日志和設備分析報告。在此基礎上對點檢結果進行分析,掌握設備部件的劣化程度,適時安排故障臨修,結合計劃檢修,有效實施設備維修,使設備檢修從預防性檢修向預知性檢修轉變。 為使點檢定修制能有效實施,必須制定較為詳細的規范,如:設備點檢工作管理辦法、設備日常點檢工作管理規定、點檢員崗位責任制、設備分工管理辦法、設備消缺管理辦法等有關制度。 2.5開發檢修管理系統電廠設備很多,檢修所涉及的信息量非常巨大,非常需要有一套計算機化系統來管理。檢修管理系統應能記錄并管理設備歷史信息、相關檢修信息,制定檢修流程、安排檢修任務和人員,對檢修質量進行驗收和把關,做好物資管理、檢修費用核算等工作。 設備檢修管理系統絕不僅僅是大量數據的簡單收集、整理和輸入的過程,更重要的是應能對檢修管理方式進行檢查,建立起一套有效的現代化檢修管理制度。 設備檢修管理系統是電廠檢修管理的一套基礎工具,在展得很少。 為了對新工人進行技術培訓和考核,還可在上述工作基礎上開發檢修仿真與培訓系統。該系統可以與電廠現有的運行仿真培訓系統結合起來,構成一個比較全面的電廠培訓體系。 2.建立狀態檢修工作站。 設備狀態檢修工作站主要用來接受狀態監測系統傳來的大量信息,對這些信息進行綜合處理,提出設備狀態報告、發展趨勢和檢修建議,自動生成機組狀態報告,對所作出的結論根據需要加以解釋。 技術人員在對機組運行狀況進行分析時,經常需要將多種被監測參數綜合起來分析。例如將振動、油液分析、潤滑油溫、烏金溫度、頂軸油壓等參數綜合在一起分析就可以對軸承狀態有一個比較明確的了解。因此要求工作站必須具備一定的智能性,即能自動判定參數相互之間的關系,從人工智能的高度準確地判斷設備的狀態。當然在目前情況下工作站所作出的一切結論仍需要經過技術人員的驗證。 工作站可以放在電廠,也可以設在某個診斷中心,將相關技術人員集中起來進行分析。 3狀態檢修急需解決的任務我國電力系統技術和管理水平距離實現機組狀態檢修還有一定距離,但是我們應該朝著這一目標努九逐步完善和提高監測、診斷技術,研制符合國情的狀態監測系統。目前開展狀態檢修工作急需解決的一些問題包括:完善狀態檢修管理制度。如電廠設備巡檢和點檢管理制度、電廠金屬試驗管理制度、電廠技術監督管理制度、電廠熱力試驗管理制度和各級人員管理制度等。 確定狀態檢修技術規范和標準,在此基礎上制定狀態檢修作業指導書。 研宄信息融合技術。狀態檢修系統里包含了大量數據,如何從這些數據中提取出反映系統狀態的特征信息直接關系到狀態檢修系統對機組狀態的判斷。信息融合技術是一項新型技術,近十多年來得到迅猛發展。信息融合技術在狀態檢修領域里蘊涵著巨大的潛力,但是目前距離實際應用還有較大距離,需要人們花大力氣去研宄。 狀態檢修系統的智能化。狀態檢修系統絕不是數據的簡單累加。狀態檢修系統要能模擬人的思維方式對機組運行狀態作出判斷。這就要求狀態檢修系統必須將人工智能技術有機地融合進來,提高狀態檢修系統地檔次。這項工作需要狀態檢修開發人員、電廠相關領域技術人員、人工智能專家與計算機編程人員的緊密結合。 4結論狀態檢修蘊藏著巨大的經濟潛力。實施狀態檢修不僅僅是配置一些監測設備,更重要的是要建立一套相應的檢修管理體制來保證先進檢修策略的實施,以實現對設備運行、檢修的全方位的現代化的管理。狀態檢修系統應具備一定的智能性。狀態檢修系統內容很多,不可能一開始就做得很大、很好,應根據實施效果和實際情況不斷進行調整和完善。 (上接第221頁)外露軸段上加裝阻汽環,以阻隔汽封漏汽竄入軸承箱內;其四,加強設備運行中的監視和調整。如,供給汽輪機端部汽封裝置的蒸汽壓力要適當并符合規程要求,冷油器油側的油壓必須大于水側的水壓,防止因其管束破損使水進入油系統中。 汽輪機在低負荷時,軸封汽來自軸封汽調節站,調節站來的汽源品質靠調節閥自動調節。所以,調節閥調節性能的好壞直接關系到軸封系統工作。 管理維持好軸封調節站是解決汽輪機低負荷時油中進水的關鍵。這里包括軸封汽溫度、壓力調節閥調節性能、溢流調節閥調節性能和排放管的排放能力、調節控制策略、變負荷響應速率等。 3.2保證檢修質量隨著機組運行水平的提高,機組大修的周期越來越長,檢修質量對機組經濟性、安全性的影響也越來越大,抓好設備檢修質量就顯得更為重要。在檢修中,必須要嚴格執行檢修技術標準,提高檢修質量。 完善油箱負壓系統以及軸承油封結構的設計,合理控制機組油系統的負壓。在油箱排煙風機檢修后要測量系統負壓,系統負壓不宜過高,以軸承油封不漏油即可,一般控制在之間。 設備保溫工作在發電廠設備檢修中往往是被忽視的一項工作,但保溫質量的好壞對設備安全運行是很重要的。在進行軸封體處的保溫必須要與軸承有足夠的間距,以保證由于軸封汽外泄時,蒸汽不被油系統負壓吸入到油系統中去。 油系統是汽輪發電機組十分重要的一個系統,就好像血液系統對人類一樣的重要。對油系統運行中出現的各種問題及大小事故及時總結分析,以防止同樣事故再次發生是十分必要的。油務工作的好壞、油質合格與否,直接關系到電力系統用油設備的使用壽命、電力生產的安全運行和經濟效益。特別是近年來,隨著大容量、高參數機組的投運,給電力系統的油務工作提出了更高的要求,應該健全油務監督、管理機構,加強對油質的管理、監督和維護。