龍偉華

摘 要：通過對(duì)幾種常用發(fā)電設(shè)備檢修模式進(jìn)行比較，說明了實(shí)施狀態(tài)檢修的必要性，并就檢修發(fā)電設(shè)備過程中的故障診斷和在線監(jiān)測中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行探討和研究。

關(guān)鍵詞：發(fā)電設(shè)備；狀態(tài)檢修；狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷

中圖分類號(hào)：TM621.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）05-0013-02

據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)電成本中檢修成本已超過20%，因此科學(xué)的檢修方式對(duì)提高發(fā)電廠效率具有重要的意義。狀態(tài)檢修作為一種以當(dāng)前設(shè)備實(shí)際工況為依據(jù)的相對(duì)靈活自由的檢修方式，能夠有針對(duì)性地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，有效降低檢修成本。因此，對(duì)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修是非常必要的。

1 實(shí)施狀態(tài)檢修思路

狀態(tài)檢修通過先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測手段、可靠的評(píng)價(jià)手段和壽命預(yù)測手段能夠判斷設(shè)備的狀態(tài)，識(shí)別設(shè)備的早期征兆，對(duì)故障部位及其嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢作出判斷，并根據(jù)分析診斷結(jié)果在設(shè)備性能下降到一定程度或故障發(fā)生之前進(jìn)行維修。具體實(shí)施步驟如下圖1所示。

圖1 發(fā)電設(shè)備狀態(tài)檢修工作內(nèi)容簡圖

2 狀態(tài)檢修操作流程

以火電廠發(fā)電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修為例。

2.1 信息收集與分析

在檢修發(fā)電設(shè)備過程中，需要對(duì)歷史數(shù)據(jù)和近期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較，及時(shí)、準(zhǔn)確地收集設(shè)備狀態(tài)的信息參數(shù)，這是開展設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。

2.2 評(píng)估設(shè)備

評(píng)估發(fā)電設(shè)備在整體運(yùn)行系統(tǒng)中的重要程度有利于在檢修時(shí)分清輕重緩急。重要程度不同的發(fā)電設(shè)備直接影響狀態(tài)監(jiān)測的方法、頻率和安排檢修計(jì)劃的先后次序等。

2.3 確定狀態(tài)監(jiān)測的方法和頻率

2.3.1 狀態(tài)監(jiān)測方法

發(fā)電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測可分為離線狀態(tài)監(jiān)測和在線狀態(tài)監(jiān)測兩種。發(fā)電機(jī)組廣泛采用的DAS系統(tǒng)、汽輪機(jī)采用的TSI系統(tǒng)均屬于在線監(jiān)測系統(tǒng)。在線檢測設(shè)備因其對(duì)故障反應(yīng)的速度快、處理數(shù)據(jù)量大和具有連續(xù)信息記錄等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于發(fā)電企業(yè)的重要設(shè)備和主機(jī)中。因此，此次狀態(tài)檢修將采用在線狀態(tài)監(jiān)測方法進(jìn)行監(jiān)測。

2.3.2 狀態(tài)監(jiān)測頻率

綜合考慮設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、在系統(tǒng)中的重要性和管理應(yīng)急能力等因素，利用設(shè)備檢修和設(shè)備運(yùn)行的管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置和安排。理論上監(jiān)測頻度應(yīng)根據(jù)設(shè)備故障的P-F間隔制訂，通常可在一個(gè)P-F間隔內(nèi)選取5～20個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。在實(shí)際操作過程中，應(yīng)充分考慮監(jiān)測設(shè)備的技術(shù)限制，合理安排監(jiān)測頻度。通常檢測設(shè)備在剛投入運(yùn)行時(shí)，稍微提高監(jiān)測頻度，待累積了一定的經(jīng)驗(yàn)后，可以及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，例如對(duì)出現(xiàn)故障征兆但又不能停機(jī)檢修的設(shè)備需增加監(jiān)測次數(shù)并做好預(yù)警應(yīng)急措施。

2.4 故障檢修與診斷

故障診斷就是通過分析、利用設(shè)備監(jiān)測信息，及時(shí)捕捉設(shè)備發(fā)生故障前由于各種物理和化學(xué)參數(shù)的變化而發(fā)出的多種信息。依據(jù)診斷知識(shí)，對(duì)設(shè)備故障的類別、部位、程度及其發(fā)展趨勢進(jìn)行判斷，給出相關(guān)指導(dǎo)信息指導(dǎo)其運(yùn)行、操作，避免故障的發(fā)生或?qū)⑵鋵?duì)設(shè)備的影響最小化，并為維護(hù)決策提供依據(jù)，使維修工作目的明確、方法科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理。

故障檢修與診斷常用方法如下：①基于傳統(tǒng)故障診斷機(jī)理分析的方法。以數(shù)據(jù)處理為核心，利用傳感技術(shù)、動(dòng)態(tài)測試技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究、計(jì)算分析、統(tǒng)計(jì)歸納等方

法建立起故障征兆與故障集合之間的映射關(guān)系，從而只需將實(shí)際運(yùn)行征兆與基準(zhǔn)征兆進(jìn)行對(duì)比，便可分析故障原因。②基于邏輯的方法。故障樹是一種演繹故障事件發(fā)生原因和邏輯關(guān)系的邏輯圖。但由于傳統(tǒng)的故障樹分析法是針對(duì)確定性事件，而設(shè)備故障往往存在隨機(jī)性和模糊性，因而有學(xué)者研究提出了模糊故障樹方法，即在傳統(tǒng)故障樹分析法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用故障樹的定義、構(gòu)造和分析方法，考慮某些模糊事件和某些事件信息表達(dá)的模糊性，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法和知識(shí)，對(duì)整個(gè)事件發(fā)生的概率進(jìn)行計(jì)算。③基于解析模型的方法?；诮馕瞿Ｐ偷姆椒ǎ⑾到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)的輸入、輸出關(guān)系發(fā)生改變時(shí)，通過觀測系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的參數(shù)變化，判斷系統(tǒng)故障。目前，采用的方法有狀態(tài)估計(jì)法、等價(jià)空間法和參數(shù)估計(jì)法等，該方法更加深入地闡述了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化特性，并能更加準(zhǔn)確地進(jìn)行故障的定位和故障幅值的估計(jì)。④基于統(tǒng)計(jì)的方法。將所取得的征兆構(gòu)成一個(gè)模式向量，并用距離函數(shù)將此模式向量歸為某一基準(zhǔn)故障模式。這種方法需預(yù)先為各種故障確定先驗(yàn)概率，常見的有專家系統(tǒng)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。前者基于專家經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)在知識(shí)庫的建立，實(shí)用性強(qiáng)，但存在缺乏系統(tǒng)性、信息量少、故障模型不準(zhǔn)確等問題；后者有較強(qiáng)的在線學(xué)習(xí)能力，具有非線性映射能力、聯(lián)想記憶能力等特點(diǎn)，能夠更加準(zhǔn)確地描述故障，但由于智能算法的計(jì)算量大、計(jì)算耗時(shí)長，尚處于實(shí)驗(yàn)階段，離在線實(shí)時(shí)診斷應(yīng)用還有一定的距離。⑤基于模糊數(shù)學(xué)的方法。由于電力設(shè)備故障診斷中存在大量的隨機(jī)性和模糊性。利用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判的理論，用數(shù)學(xué)公式將故障診斷中模糊不清的概念清晰化、合理量化。該方法可對(duì)多因子故障進(jìn)行分類和模型判別，在電力系統(tǒng)中已有一定的應(yīng)用，但因?yàn)槟：碚撊源嬖诓煌晟浦?，其?yīng)用也受到了一定程度的限制。

2.5 檢修決策

對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷后就進(jìn)入檢修決策階段。狀態(tài)檢修決策優(yōu)化模型的理論基礎(chǔ)主要是數(shù)理統(tǒng)計(jì)和隨機(jī)過程理論，包括隨機(jī)濾波模型、時(shí)間延遲模型、PHM模型、PIM模型、Levy過程模型和馬爾可夫決策模型等。

2.6 技術(shù)與管理體制革新

先進(jìn)的技術(shù)是高水平設(shè)備狀態(tài)檢修工作的基礎(chǔ)，要實(shí)現(xiàn)預(yù)期的檢修目標(biāo)，就必須對(duì)實(shí)施檢修的工作人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，及時(shí)學(xué)習(xí)更新在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)等。狀態(tài)檢修不是一蹴而就的，是一個(gè)逐步發(fā)展和完善的過程，每經(jīng)過一段時(shí)間的狀態(tài)檢修工作，應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、汲取教訓(xùn)，綜合考慮各類型設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和近期企業(yè)目標(biāo)，調(diào)整狀態(tài)檢修的框架和具體思路，改善監(jiān)測頻度，改進(jìn)故障分析技術(shù)，加強(qiáng)應(yīng)急措施和改進(jìn)檢修決策。此外，完善的管理體系是實(shí)現(xiàn)高水平設(shè)備狀態(tài)檢修的補(bǔ)充和保障。

3 發(fā)電企業(yè)實(shí)施設(shè)備檢修工作建議

3.1 革新企業(yè)檢修模式

我國發(fā)電企業(yè)主要采用“定期檢修為主，狀態(tài)檢修為輔”的檢修方式，推行狀態(tài)檢修工作勢必對(duì)定期檢修管理體制造成巨大沖擊，將變革原有的檢修管理制度。在制訂新的檢修管理體制的過程中，應(yīng)注意因地制宜，開拓創(chuàng)新，循序漸進(jìn)，建立職責(zé)明晰的設(shè)備狀態(tài)檢修單位負(fù)責(zé)小組，有效調(diào)動(dòng)員工積極性，利用開放、計(jì)算機(jī)化的電廠運(yùn)行和檢修管理信息集成分析診斷系統(tǒng)，切實(shí)落實(shí)設(shè)備狀態(tài)的檢測和趨勢掌控，及時(shí)、高效應(yīng)對(duì)緊急預(yù)警事件，合理制訂狀態(tài)檢修計(jì)劃。對(duì)處于狀態(tài)檢修初級(jí)階段的發(fā)電企業(yè)，以點(diǎn)檢定修制為基礎(chǔ)，全面落實(shí)設(shè)備責(zé)任制，提高全員狀態(tài)檢修技術(shù)，逐步引進(jìn)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的分析和診斷，逐漸向全面、高水平的狀態(tài)檢修靠攏。對(duì)管理比較先進(jìn)的發(fā)電廠，可設(shè)置高標(biāo)準(zhǔn)、高效率、高品質(zhì)的設(shè)備狀態(tài)檢修要求。

3.2 科學(xué)定位狀態(tài)檢修

實(shí)施發(fā)電設(shè)備狀態(tài)檢修，實(shí)際上是集設(shè)備故障檢修、定期檢修、狀態(tài)檢修和改進(jìn)性檢修等多種檢修方式的優(yōu)化組合。要對(duì)狀態(tài)檢修予以科學(xué)的定位，摒棄一些片面認(rèn)識(shí)。

推行狀態(tài)檢修必須克服以下認(rèn)識(shí)誤區(qū)：①修比不修強(qiáng)。對(duì)磨損性、腐蝕性設(shè)備應(yīng)堅(jiān)持修好；但對(duì)于高精尖設(shè)備，比如汽輪發(fā)電機(jī)等較精密設(shè)備，如果頻繁維修，會(huì)減少機(jī)械壽命，所以應(yīng)延長檢修間隔。②狀態(tài)檢修一哄而上。狀態(tài)檢修并不適合所有設(shè)備，不能以偏概全，例如企業(yè)是在保證安全生產(chǎn)的前提下，以降低生產(chǎn)成本為目的的，有些對(duì)生產(chǎn)影響極小的非重點(diǎn)設(shè)備綜合考慮經(jīng)濟(jì)性后，可能在事后進(jìn)行檢修更合理。③設(shè)備定期檢修就是定期進(jìn)行檢修。其實(shí)，定期檢修也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，其周期是變化的，定期檢修中也有狀態(tài)監(jiān)測成分，特別是尚未摸索出合適的檢修間隔的設(shè)備。

3.3 建立可靠的分析診斷系統(tǒng)

這是取得狀態(tài)檢修成效的重要條件。在實(shí)際選擇時(shí)，對(duì)不同情況要區(qū)別對(duì)待。對(duì)于正在轉(zhuǎn)型的老發(fā)電廠，可先安裝自動(dòng)化程度不太高的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測分析設(shè)備，充分利用離線監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合在線監(jiān)測結(jié)果，執(zhí)行狀態(tài)檢修工作，逐步實(shí)現(xiàn)利用先進(jìn)儀器監(jiān)測為主、高度計(jì)算機(jī)化的設(shè)備狀態(tài)檢修。同時(shí)，選擇開放式、高度集成、兼容性強(qiáng)的分析診斷系統(tǒng)，能夠更全面地記錄設(shè)備特征參數(shù)，提供更直觀的診斷結(jié)果，便于升級(jí)系統(tǒng)、引入新設(shè)備等。

3.4 不斷完善狀態(tài)檢修策略

狀態(tài)檢修工作是一項(xiàng)逐步發(fā)展和完善的過程。狀態(tài)檢修策略經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)施后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行總結(jié)和評(píng)估工作，對(duì)存在的不足和有待改進(jìn)的環(huán)節(jié)進(jìn)行審視、修正和改進(jìn)。另一方面，設(shè)備的各種邊界條件也會(huì)隨時(shí)間變化，因此，需要定期對(duì)監(jiān)測頻度、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正，甚至調(diào)整監(jiān)測重點(diǎn)和方式，不斷優(yōu)化狀態(tài)檢修的策略。

4 結(jié)束語

狀態(tài)檢修不僅能夠保證生產(chǎn)安全，還能減少檢修工作量，提高設(shè)備利用率，促進(jìn)企業(yè)健康、長足的發(fā)展。因此要采用科學(xué)的新技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、評(píng)估和研究，制訂更合理、更高效、更經(jīng)濟(jì)的維修決策，不斷優(yōu)化現(xiàn)有的檢修工作。

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〔編輯：王霞〕

Description of Condition-based Maintenance of Power Generation Equipment and Suggestions

Long Weihua

Abstract： Several commonly used to compare power equipment maintenance mode， shows the necessity to implement condition-based maintenance， and repair of power generation equipment on the process of troubleshooting and on-line monitoring prone to explore and study problems.

Key words： power generation equipment； state maintenance； condition monitoring； fault diagnosis