柯愈龍，陳光，吳崢峰，賀軍

（華電電力科學(xué)研究院，杭州 310030）

火力發(fā)電廠設(shè)備精密點(diǎn)檢體系及其應(yīng)用

柯愈龍，陳光，吳崢峰，賀軍

（華電電力科學(xué)研究院，杭州 310030）

國內(nèi)火力發(fā)電廠一直存在設(shè)備檢修過剩和檢修不足的問題。介紹了中國華電集團(tuán)公司的精密點(diǎn)檢體系，結(jié)合振動(dòng)分析、紅外分析、超聲分析、油液分析和電機(jī)電流分析5種技術(shù)手段，全面、準(zhǔn)確地掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。電廠應(yīng)用結(jié)果表明，精密點(diǎn)檢發(fā)現(xiàn)并消除了大量的設(shè)備缺陷，大幅減少了設(shè)備緊急搶修情況，多次避免了機(jī)組降出力和非計(jì)劃停運(yùn)事件，有效提升了火力發(fā)電廠的設(shè)備管理水平。

火電廠；狀態(tài)檢修；故障診斷；精密點(diǎn)檢；設(shè)備管理

0 引言

長期以來，國內(nèi)火力發(fā)電廠的設(shè)備檢修基本采用計(jì)劃檢修模式，按照一定的檢修周期進(jìn)行預(yù)防性檢修。這種檢修方式存在針對(duì)性不強(qiáng)、工作量大等問題，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備檢修過?；驒z修不足的情況［1］。檢修過剩浪費(fèi)了大量的檢修費(fèi)用，過多的檢修拆裝還會(huì)加速設(shè)備磨損，縮短設(shè)備的使用壽命；檢修不足是因?yàn)椴涣私庠O(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備容易出現(xiàn)突發(fā)狀況而停機(jī)，被動(dòng)搶修的情況經(jīng)常發(fā)生，影響機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

為尋求更合理的設(shè)備檢修模式，我國電力行業(yè)進(jìn)行了積極的探索和實(shí)踐，狀態(tài)檢修正是在這種背景下誕生的。狀態(tài)檢修依據(jù)各種設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合評(píng)估設(shè)備的健康狀況，真正做到“應(yīng)修必修、修必修好”，由預(yù)防性檢修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)知性檢修，由被動(dòng)搶修轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)維修。

1 華電精密點(diǎn)檢體系

為提高火力發(fā)電設(shè)備的可靠性，提高檢修的針對(duì)性，延長機(jī)組大修周期，降低檢修維護(hù)成本，在總結(jié)點(diǎn)檢定修和狀態(tài)檢修工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，中國華電集團(tuán)公司經(jīng)過認(rèn)真論證，結(jié)合自身特點(diǎn)建立了華電精密點(diǎn)檢體系，自2009年起開始在所屬發(fā)電企業(yè)試點(diǎn)并推廣。

精密點(diǎn)檢運(yùn)用振動(dòng)分析、紅外分析、超聲分析、油液分析、電機(jī)電流分析5種技術(shù)手段，對(duì)設(shè)備進(jìn)行全方位的體檢，發(fā)現(xiàn)問題并找出問題的根源；針對(duì)故障的根源性原因提出改善建議并指導(dǎo)維修；建立完善科學(xué)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，預(yù)測(cè)故障發(fā)生的趨勢(shì)；采取標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)知保養(yǎng)方法，建立詳盡的設(shè)備全壽命周期管理檔案；實(shí)現(xiàn)精密點(diǎn)檢工作的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，建立“常點(diǎn)檢，定期體檢，精密診斷跟蹤”設(shè)備管理模式；開發(fā)精密點(diǎn)檢與遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)，電科院可以遠(yuǎn)程跟蹤設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，電廠診斷存在困難時(shí)可提供遠(yuǎn)程診斷技術(shù)服務(wù)。電廠精密點(diǎn)檢工作流程如圖1所示。

圖1 精密點(diǎn)檢工作流程

2 精密點(diǎn)檢技術(shù)手段

華電精密點(diǎn)檢體系涵蓋的5種技術(shù)手段均為目前成熟且廣泛應(yīng)用的故障診斷技術(shù)。根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)，使用其中一種或多種技術(shù)，為設(shè)備制訂具有針對(duì)性的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方案，力求全面、準(zhǔn)確評(píng)估設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)同一臺(tái)設(shè)備采用多種技術(shù)手段進(jìn)行診斷，既可以從多角度了解設(shè)備的故障情況，還可以相互印證各技術(shù)手段，確保故障診斷的準(zhǔn)確性。

2.1 振動(dòng)故障診斷技術(shù)

火力發(fā)電廠轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械較多［2］，其振動(dòng)故障多且不易處理。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的故障往往都以異常振動(dòng)的形式表現(xiàn)出來，通過采集振動(dòng)信號(hào)并進(jìn)行頻譜分析，可以判斷引起振動(dòng)故障的原因。精密點(diǎn)檢配備了先進(jìn)的振動(dòng)頻譜分析儀，內(nèi)嵌專家系統(tǒng)，能自動(dòng)進(jìn)行故障診斷，結(jié)合人工分析可提高故障診斷的效率和準(zhǔn)確率。振動(dòng)分析技術(shù)可以診斷轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡、不對(duì)中及松動(dòng)等常見故障；通過特征頻譜識(shí)別，還可以發(fā)現(xiàn)軸承磨損、齒輪磨損等難以準(zhǔn)確診斷的問題。

2.2 紅外故障診斷技術(shù)

紅外故障診斷技術(shù)利用紅外熱成像原理顯示設(shè)備表面溫度分布情況，以判斷設(shè)備內(nèi)部狀況，具有圖形直觀、判斷準(zhǔn)確、安全可靠、診斷效率高等特點(diǎn)［3］，在電氣設(shè)備的預(yù)防性檢修中發(fā)揮了重要作用。精密點(diǎn)檢配備了先進(jìn)的紅外熱成像儀，用于檢測(cè)輸變電設(shè)備電壓致熱或電流致熱型缺陷，如主變壓器、互感器、避雷器等設(shè)備的引線接觸不良問題；還用于快速檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)行時(shí)的溫度異常，如軸承和齒輪等轉(zhuǎn)動(dòng)部件溫度異常、潤滑和冷卻系統(tǒng)溫度異常，幫助判斷轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備故障原因。

2.3 超聲故障診斷技術(shù)

超聲故障診斷技術(shù)通過接收設(shè)備故障時(shí)產(chǎn)生的超聲波并進(jìn)行分析，判斷設(shè)備存在的缺陷，應(yīng)用廣泛。超聲可用于輸變電設(shè)備局部放電檢測(cè)，判斷絕緣狀態(tài)；也可以用于壓力容器及管道的泄漏檢測(cè)，可以迅速定位噪聲來源，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)泄漏部位；還可用于判斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件故障，如軸承壽命早期出現(xiàn)的輕微磨損、潤滑不良問題。軸承故障通常采用振動(dòng)監(jiān)測(cè)的方法［4］，由于振動(dòng)探頭的頻率響應(yīng)范圍在20 kHz以下，只能發(fā)現(xiàn)軸承中后期故障，此時(shí)軸承已出現(xiàn)明顯的磨損，而軸承早期故障頻率一般在25～60 kHz，在超聲監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)，可以彌補(bǔ)振動(dòng)分析手段的不足。

2.4 油液故障診斷技術(shù)

油液故障診斷技術(shù)利用油液所攜帶的設(shè)備工況信息（如磨屑顆粒大小、質(zhì)量濃度及成分等）掌握設(shè)備的當(dāng)前工作狀況，判斷設(shè)備當(dāng)前的潤滑和磨損狀態(tài)，從而為設(shè)備的正確維護(hù)提供依據(jù)，達(dá)到預(yù)知性維修的目的，是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷和狀態(tài)檢修的主要技術(shù)手段之一［5］。對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械潤滑油定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)潤滑油污染狀況綜合判斷轉(zhuǎn)動(dòng)部件的潤滑、磨損情況，對(duì)于延長設(shè)備使用壽命具有重要價(jià)值。如軸承潤滑油監(jiān)測(cè)：根據(jù)SKF軸承壽命的研究，軸承潤滑的污染狀況可使軸承的壽命相差500倍，可見油液監(jiān)測(cè)的重要性。

2.5 電機(jī)電流故障診斷技術(shù)

運(yùn)行中的電機(jī)，其定子電流頻譜包含豐富的信息［6］，不同故障的譜線會(huì)發(fā)生特定的變化，從而可以確定故障類型。通過電機(jī)電流故障診斷技術(shù)，能發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條、裂環(huán)、相間短路、轉(zhuǎn)子偏心等其他技術(shù)手段難以診斷的問題。該技術(shù)利用電流互感器采集電機(jī)運(yùn)行電流信號(hào)，通過頻譜分析儀進(jìn)行診斷分析，方法簡(jiǎn)單、診斷準(zhǔn)確。利用該技術(shù)手段，多次發(fā)現(xiàn)火力發(fā)電廠高壓電機(jī)問題，如循環(huán)水泵電機(jī)、電動(dòng)給水泵電機(jī)轉(zhuǎn)子籠條斷裂問題。

3 典型案例

精密點(diǎn)檢采用多種技術(shù)手段對(duì)每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行綜合診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的全方位、多角度診斷分析，在精密點(diǎn)檢過程中發(fā)現(xiàn)并解決了大量設(shè)備故障。以下為精密點(diǎn)檢故障診斷典型案例。

3.1 振動(dòng)故障診斷案例

利用振動(dòng)分析儀對(duì)某電廠排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)自由端解調(diào)譜中出現(xiàn)了幅值較高的8.78倍頻成分，DW譜中水平方向沖擊值最高達(dá)到101 g，均方根值高達(dá)75 g。

經(jīng)查閱，該風(fēng)機(jī)自由端軸承為SKF公司的NU334M，該軸承滾珠通過內(nèi)圈的頻率為8.78倍頻，分析認(rèn)為風(fēng)機(jī)自由端軸承內(nèi)圈存在嚴(yán)重磨損。現(xiàn)場(chǎng)解體后，發(fā)現(xiàn)該風(fēng)機(jī)自由端軸承內(nèi)圈磨損嚴(yán)重，如圖2所示。

圖2 軸承內(nèi)圈磨損

3.2 紅外故障診斷案例

利用紅外熱像儀對(duì)某電廠220 kV升壓站電流互感器引線接頭進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)A，B相溫度與C相比偏高，最大溫差達(dá)到了17℃。根據(jù)DL／T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，判斷為中度缺陷，待合適機(jī)會(huì)申請(qǐng)?jiān)O(shè)備停運(yùn)，對(duì)A，B兩相引線連接處進(jìn)行檢修。

解體后發(fā)現(xiàn)引線接頭的接觸面嚴(yán)重氧化（如圖3所示），分析認(rèn)為接頭未涂導(dǎo)電膏，且接觸面不平整，存在間隙，長時(shí)間運(yùn)行后接觸面氧化，接觸電阻增大，導(dǎo)致接頭過熱。

圖3 軸承內(nèi)圈磨損

3.3 超聲故障診斷案例

某電廠鍋爐水冷壁發(fā)生泄漏，如不盡快確定漏點(diǎn)位置，泄漏缺陷擴(kuò)展很快，造成鍋爐補(bǔ)水嚴(yán)重不足，可能會(huì)導(dǎo)致鍋爐大面積爆管，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。采用超聲檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其中4根水冷壁管壁超聲數(shù)值明顯大于相鄰的管壁，說明存在泄漏問題。對(duì)檢測(cè)到的泄漏部位進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)管壁焊縫處有直徑約0.7 cm的孔，該孔的相鄰管壁也受其影響有變薄現(xiàn)象，并且出現(xiàn)了較小的漏點(diǎn)（如圖4所示）。

圖4 水冷壁漏點(diǎn)分布

3.4 電流頻譜故障診斷案例

利用頻譜分析儀采集某電廠給水泵電機(jī)運(yùn)行電流頻譜，經(jīng)計(jì)算，電機(jī)的極通過頻率為0.16Hz，而此時(shí)的供電頻率為49.98Hz，電流頻譜在50.14Hz處出現(xiàn)了一個(gè)峰值，其幅值與供電頻率差值為38.9 dB，判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條的可能性很大。

停機(jī)解體并抽出電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子有2處明顯的籠條斷裂開焊，現(xiàn)場(chǎng)使用敲擊法確認(rèn)10余根籠條存在裂紋缺陷。

4 結(jié)束語

精密點(diǎn)檢體系已在中國華電集團(tuán)內(nèi)公司多家火力發(fā)電廠應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，精密點(diǎn)檢對(duì)設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確率可以達(dá)到95%以上，設(shè)備經(jīng)改善維修后的合格率達(dá)到100%。實(shí)施結(jié)果表明，精密點(diǎn)檢可以有效幫助發(fā)電廠掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障，大量減少了設(shè)備緊急搶修情況，多次避免了機(jī)組降出力和非計(jì)劃停運(yùn)事件，延長了設(shè)備檢修周期和使用壽命，降低了設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用，有效提升了火力發(fā)電廠的設(shè)備管理水平。

［1］陳天宇.發(fā)電廠設(shè)備狀態(tài)檢修管理的探討［J］.水電能源科學(xué)，2006，24（3）：87-88.

［2］陳江，沙德生.電廠輔機(jī)振動(dòng)故障診斷及處理［J］.電站輔機(jī)，2003（1）：24-27.

［3］周國安.紅外技術(shù)在電氣設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.紅外，2007，28（5）：36-39.

［4］周健成.超聲波檢測(cè)技術(shù)在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用［J］.設(shè)備管理與維修，2011（7）：48-49.

［5］趙大治，張輝，譚士森，等.發(fā)電廠狀態(tài)檢修中的油液特種分析技術(shù)［J］.中國電力，2005，38（2）：33-35.

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（本文責(zé)編：劉芳）

TM 621

：B

：1674-1951（2015）05-0021-03

柯愈龍（1985—），男，江西九江人，工程師，工學(xué)碩士，從事發(fā)電廠設(shè)備故障診斷等方面的研究（E-mail：keyulong＠yeah.net

2014-11-09；

2015-04-10

）。