劉飛龍

（大唐電力股份有限公司耒陽發(fā)電廠，湖南 耒陽 421800）

火力發(fā)電廠設(shè)備優(yōu)化檢修模式的研究

劉飛龍

（大唐電力股份有限公司耒陽發(fā)電廠，湖南 耒陽 421800）

針對火力發(fā)電機組傳統(tǒng)的計劃檢修、故障檢修模式，本文在綜合我國火力發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修體制的現(xiàn)狀并進行分析的基礎(chǔ)上，對火力發(fā)電廠設(shè)備實施狀態(tài)檢修的必要性和可行性進行了論述，最后提出了一種以狀態(tài)檢修為主、定期檢修和故障檢修為輔的優(yōu)化檢修模式。（現(xiàn)狀與分析、必要性、可行性、優(yōu)化檢修策略）

火力發(fā)電廠；狀態(tài)檢修；優(yōu)化檢修

隨著電力企業(yè)體制改革的不斷深入和“廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)”格局局面的逐步形成，電力行業(yè)正走向市場化，發(fā)電企業(yè)也逐漸成為獨立的經(jīng)濟實體。統(tǒng)計顯示，2010年，國家五大發(fā)電集團運行的所有火電企業(yè)中，虧損企業(yè)占一半以上，火電虧損額合計達到137.19億元。其中主要原因是電煤價格持續(xù)大幅上漲而電價基本變化不大引起，統(tǒng)計表明，在火力發(fā)電廠中燃料成本要占去全部企業(yè)發(fā)電成本的70%左右，剩余的30%中影響企業(yè)盈利的主要因素就是設(shè)備的檢修和維護方面的費用。

成本決定企業(yè)的興衰、電價決定競爭的強弱、檢修的模型決定發(fā)展，發(fā)電企業(yè)要想科學、合理的發(fā)展，要想在國家煤、電價格聯(lián)動機制未形成前提高自身的競爭力，就必須采用最有效地方法提高設(shè)備的可用率和可靠性以使經(jīng)濟效益最大化。我國火力發(fā)電企業(yè)設(shè)備實行的以經(jīng)驗為導向的定期計劃檢修和故障檢修模式在過去很長一段時間內(nèi)推動了我國發(fā)電行業(yè)的快速增長。然而隨著電力科技的發(fā)展，發(fā)電設(shè)備正朝著智能化、集成化、復(fù)雜化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的檢修模式不論從可靠性還是經(jīng)濟性方面都難以適應(yīng)發(fā)電行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，嚴重阻礙了發(fā)電企業(yè)市場競爭能力的提升，其問題主要表現(xiàn)在：頻發(fā)性故障多、不必要的或保守的預(yù)防性檢修多、檢修目的不明確和對設(shè)備供貨方的過度依賴。因此，發(fā)電企業(yè)設(shè)備維修模式革新已是各發(fā)電企業(yè)一項緊迫的任務(wù)。

1 檢修模式的發(fā)展

設(shè)備檢修模式是社會科學技術(shù)發(fā)展水平的重要體現(xiàn)，它直接關(guān)系到發(fā)電企業(yè)的市場競爭力。就發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修模式而言，可歸納為事后檢修模式和預(yù)防性定期檢修模式和狀態(tài)檢修模式。

2 事后檢修模式

事后檢修模式是指在設(shè)備發(fā)生故障后進行維修，所以也稱之為故障檢修模式，是18世紀第一次產(chǎn)業(yè)革命后主要實施的檢修方式。這種以設(shè)備出現(xiàn)功能性故障為判據(jù)的檢修模式顯然只適用于小規(guī)模的生產(chǎn)或生產(chǎn)力較低的情況，并且這種應(yīng)急補救式維修需付出很大的人力和財力，不但存在對人身和設(shè)備的嚴重安全隱患，而且易導致維修不足。在現(xiàn)代設(shè)備管理模式實行以后，事后維修僅僅用于對生產(chǎn)影響極小的非重點設(shè)備以及有冗余配置的設(shè)備，或者用于采用其他檢修方式更為不經(jīng)濟的情況下的設(shè)備維修。

3 預(yù)防性定期檢修模式

19世紀第二次產(chǎn)業(yè)革命后，科學技術(shù)和社會生產(chǎn)力得到了空前的發(fā)展，事后檢修模式已難以滿足生產(chǎn)力的需求，預(yù)防性定期檢修應(yīng)運而生。這種檢修模式是一種以時間為基礎(chǔ)的預(yù)防性檢修方式，又稱為計劃檢修，它是根據(jù)發(fā)電企業(yè)設(shè)備使用率以及磨損情況的統(tǒng)計規(guī)律，事先確定檢修類別、檢修周期、檢修內(nèi)容和所需配件以及材料儲備等，適用于磨損統(tǒng)計規(guī)律明確且難以臨時進行停機檢修的流程工業(yè)或自動化生產(chǎn)線等發(fā)電設(shè)備。

4 狀態(tài)檢修模式

1954年美國通用電氣公司首先提出把以時間為基礎(chǔ)的預(yù)防維修改為以狀態(tài)為基礎(chǔ)的預(yù)防維修，即所謂的“狀態(tài)基準維修”，簡稱“狀態(tài)維修”或“狀態(tài)檢修”。這種檢修模式利用先進的在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)獲得設(shè)備的“健康”狀態(tài)信息，然后從統(tǒng)計學的角度對設(shè)備進行綜合評價，并根據(jù)評價結(jié)果制定相應(yīng)的檢修計劃。狀態(tài)檢修是通過對設(shè)備實際工作狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)的綜合以達到對未來工作狀態(tài)的預(yù)測，由此可實現(xiàn)對設(shè)備的故障趨勢進行預(yù)判，并根據(jù)設(shè)備使用和故障的統(tǒng)計分析，可在設(shè)備性能下降到一定程度之前進行維修。相比于傳統(tǒng)的故障檢修更為可靠，能盡可能的避免故障的發(fā)生；相比于以時間為周期的計劃檢修更為科學，能盡可能的減少維修的次數(shù)，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

5 狀態(tài)檢修的必要性和可行性

狀態(tài)檢修模式一經(jīng)提出，發(fā)達工業(yè)國家紛紛效仿，日本于1973年開始推行狀態(tài)維修，尤其在電力工業(yè)進行速度很快，特別是在80年代后人工智能技術(shù)的問世進一步推動了測試技術(shù)、儀器信號分析和計算機技術(shù)的進步以及設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)的發(fā)展，很快出現(xiàn)了以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與機組故障診斷技術(shù)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修。2002年，我國國家電力公司在《火力發(fā)電廠實施設(shè)備狀態(tài)檢修的指導意見》中對設(shè)備狀態(tài)檢修給出了更為明確的定義，即設(shè)備狀態(tài)檢修是根據(jù)先進的狀態(tài)監(jiān)視和診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，判斷設(shè)備的異常，預(yù)知設(shè)備的故障，在故障發(fā)生前進行檢修的方式，這種檢修模式實質(zhì)是通過統(tǒng)計預(yù)測設(shè)備的健康狀態(tài)并基于此來安排檢修計劃，實施設(shè)備檢修。

6 狀態(tài)檢修的必要性

實施狀態(tài)檢修的必要性主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面是由于火力發(fā)電機組各部件的功能情況本身或因各種外因的影響而存在極大的差異。首先，進口設(shè)備和國產(chǎn)設(shè)備本身的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量就存在差異。同時，不同廠商生產(chǎn)的相同功能設(shè)備也會因技術(shù)工藝與管理水平的不同而存在差異，就算是同一廠商的同批次產(chǎn)品，也會因為現(xiàn)場環(huán)境的不同和安裝技術(shù)的差異使得該產(chǎn)品的“健康狀況”存在差異。其次，設(shè)備所處的環(huán)境和機組運行管理工作的好壞也將間接影響設(shè)備的功能。設(shè)備處在不同的自然環(huán)境如溫度、濕度、紫外線強度、日照長短、雨雪風霜天氣所占比例等都將和設(shè)備的“健康狀況”存在間接的聯(lián)系。同時，發(fā)電設(shè)備是否長期保持在額定工況下運行也將對設(shè)備的性能產(chǎn)生重要的影響，如發(fā)電機是否頻繁超負荷、鐵芯和線圈是否長期超溫工作、勵磁機是否頻繁過勵磁、氫氣純度是否長期偏低、內(nèi)冷水是否合格、變壓器油雜質(zhì)是否超標等。

另一方面是現(xiàn)行定期計劃檢修模式存在的問題。首先，隨著如今發(fā)電設(shè)備向大容量、高參數(shù)、復(fù)雜化方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的定期計劃檢修必將進一步增加發(fā)電機組的營運成本，降低發(fā)電企業(yè)在競價上網(wǎng)市場體系中的競爭力，影響企業(yè)的經(jīng)營效益。其次，定期計劃檢修模式因未考慮統(tǒng)計設(shè)備的運行情況和“健康狀況”，而是根據(jù)經(jīng)驗對設(shè)備實施大小修計劃，這必將使得一些狀態(tài)良好的設(shè)備在停運、拆卸、檢修和回裝的過程中出現(xiàn)新的故障或存在更多的安全隱患，使得部分設(shè)備在檢修后提高性能的同時降低了某些狀態(tài)良好設(shè)備的性能。

7 狀態(tài)檢修的可行性

一方面，根據(jù)狀態(tài)檢修的定義，對火力發(fā)電設(shè)備實施狀態(tài)檢修在理論上是可行的。一是可提高設(shè)備的安全性。對發(fā)電機組實施狀態(tài)檢修可盡早地識別機器運行所存在的故障和安全隱患，從而及時制定檢修計劃以避免事故的進一步擴大。二是可提高設(shè)備的利用率。由于對機組實施了狀態(tài)檢修，相對于定期的計劃檢修，可有效減少機組的檢修次數(shù)，從而影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。三是能有效減少維修時間和維修費用，通過狀態(tài)檢修模式的實現(xiàn)，可延長主要設(shè)備大修的間隔周期，降低維修所需要的人力和物力，從而降低生產(chǎn)成本提高生產(chǎn)效益。四是能提高設(shè)備的使用壽命。狀態(tài)檢修由于能有效減少檢修次數(shù)，就避免了對集成設(shè)備的頻繁拆裝，從而可提高設(shè)備的使用壽命。另一方面，伴隨著社會科學技術(shù)的進步，發(fā)電設(shè)備也將向著智能化、集成化、復(fù)雜化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的檢修模式難以適應(yīng)技術(shù)的革新。同時，在線監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)也將日趨完善，先進的設(shè)備管理理念和智能的統(tǒng)計綜合分析手段也將初步發(fā)展，這都會為發(fā)電企業(yè)設(shè)備的狀態(tài)檢修模式的實現(xiàn)提高可靠的保障。但同時也必須認識到，由于發(fā)電設(shè)備自身的復(fù)雜性以及實施狀態(tài)檢修所必備的技術(shù)手段在現(xiàn)階段還不夠完善，國內(nèi)一些發(fā)電企業(yè)實踐的結(jié)果也表明，火力發(fā)電企業(yè)要實施狀態(tài)檢修還有很長的一段路要走。

8 優(yōu)化檢修模式

通過對各種檢修模式的分析，結(jié)合發(fā)電機組的復(fù)雜性和現(xiàn)有狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的技術(shù)水平，狀態(tài)檢修還不能完全替代傳統(tǒng)的定期檢修和故障檢修，火力發(fā)電企業(yè)的設(shè)備檢修也不可能在短期內(nèi)由某種特定的檢修模式來完成。因此建立一種融合狀態(tài)檢修、定期檢修和故障檢修為一體的綜合的優(yōu)化檢修模式，從而達到提高設(shè)備可靠性，降低設(shè)備檢修成本以增強發(fā)電企業(yè)市場競爭力的目的。

目前，對于優(yōu)化檢修國際上還未形成統(tǒng)一的標準，主要原因在于各國的設(shè)備檢修技術(shù)發(fā)展不同步，設(shè)備管理理念存在差異使得設(shè)備檢修的側(cè)重點也不同。美國的設(shè)備檢修模式主要以生產(chǎn)為中心，為生產(chǎn)服務(wù)。日本更重視現(xiàn)代管理方法在企業(yè)生產(chǎn)中的綜合運用。德國則以發(fā)揮設(shè)備潛力和延長設(shè)備壽命為目標，以狀態(tài)檢修等計劃性檢修為主，故障檢修為輔。瑞典的檢修模式綜合性較強，以先進的在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)為核心，采用優(yōu)化的檢修模式，以追求設(shè)備可靠性、可用率和運行檢修費用最小為目標。

我國火力發(fā)電企業(yè)應(yīng)該結(jié)合自身的特點和技術(shù)水平，充分發(fā)揮傳統(tǒng)定期檢修所積累的豐富經(jīng)驗，在現(xiàn)行定期檢修為主的基礎(chǔ)上，逐步擴大實施狀態(tài)檢修設(shè)備的比重。首先，發(fā)電企業(yè)必須加強對設(shè)備的綜合管理，充分研究統(tǒng)計設(shè)備的壽命和可靠性之間的聯(lián)系，掌握系統(tǒng)或設(shè)備故障規(guī)律。其次，對于新建的發(fā)電企業(yè)或新上的大容量機組應(yīng)加速推進在線監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，適當加大對狀態(tài)檢修的投資，盡快推動狀態(tài)檢修的實施。而對于發(fā)電設(shè)備陳舊、人員知識老化的老的發(fā)電企業(yè)，應(yīng)綜合考慮安全和穩(wěn)定因素，在一般輔助設(shè)備上嘗試進行狀態(tài)檢修，為新建發(fā)電企業(yè)積累經(jīng)驗。

總之，實施優(yōu)化檢修模式是一個長期的、動態(tài)的、不斷完善的過程，狀態(tài)檢修的實施將有利于縮短電廠大小維周期，提高設(shè)備可靠性和技術(shù)性能，從而增加發(fā)電量、延長設(shè)備壽命、降低發(fā)電企業(yè)的運行成本以達到提高企業(yè)經(jīng)濟效益的目的。

結(jié)語

火力發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修管理工作一直是各個發(fā)電企業(yè)的重要工作，設(shè)備檢修模式的選擇直接關(guān)系到整個企業(yè)的市場競爭力。結(jié)合我國的具體國情改革傳統(tǒng)的檢修體制是大勢所趨，在很長一段時間內(nèi)，我國火力發(fā)電企業(yè)都將對設(shè)備檢修模式進行探討和實踐。在現(xiàn)階段，由于設(shè)備監(jiān)測和故障診斷技術(shù)以及管理體制還不完善，一種結(jié)合狀態(tài)檢修、定期計劃檢修和故障檢修的優(yōu)化檢修模式是當前我國火力發(fā)電企業(yè)的合理選擇。

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TM614

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“可再生能源電力技術(shù)”湖南省重點實驗室開放基金項目（2011KFJJ03）資助課題。