國家電投集團(tuán)電站運(yùn)營(yíng)技術(shù)（北京）有限公司 王金鵬

發(fā)電企業(yè)實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修，是實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化、提高發(fā)電企業(yè)綜合實(shí)力的有效途徑之一，是技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新的具體體現(xiàn)，并能有效地防范定期檢修造成設(shè)備過修或失修的風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性[1]。實(shí)施狀態(tài)檢修的重要意義體現(xiàn)在：提升精益化管理水平，促進(jìn)發(fā)電企業(yè)設(shè)備管理由定性粗放向定量精益的轉(zhuǎn)變；優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)，有效減少非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，提升可用系數(shù)；防止設(shè)備過修和欠修，科學(xué)制定設(shè)備檢修策略，提高檢修工作針對(duì)性；科學(xué)控制檢修維護(hù)成本，不必要的解體檢修工作量減少，檢修維護(hù)支出降低。

有效推行設(shè)備狀態(tài)檢修，精準(zhǔn)開展設(shè)備診斷是關(guān)鍵，設(shè)備監(jiān)測(cè)是精準(zhǔn)診斷的前提條件之一。如何將機(jī)組或設(shè)備現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)狀態(tài)利用起來，實(shí)現(xiàn)機(jī)組或設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)，為檢修策略制定提供依據(jù)，是發(fā)電企業(yè)目前需要解決的問題。

1 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷現(xiàn)狀

對(duì)于發(fā)電設(shè)備，常用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)主要有[2]：振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷（軸系振動(dòng)、扭振、管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷等）；溫度監(jiān)測(cè)與診斷（紅外線熱成像診斷）；應(yīng)力監(jiān)測(cè)與診斷（熱應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)與診斷）；位移監(jiān)測(cè)與診斷（膨脹監(jiān)測(cè)）；電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)與診斷（局部放電、鐵芯電流、絕緣監(jiān)測(cè)等）；聲波監(jiān)測(cè)與診斷（超聲波診斷）；油液分析、監(jiān)測(cè)與診斷（光譜、色譜分析診斷）；化學(xué)分析、監(jiān)測(cè)與診斷（氫氣純度、氧量監(jiān)測(cè)等）；射線監(jiān)測(cè)與診斷（成分分析）。上述狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)針對(duì)特定的發(fā)電設(shè)備、系統(tǒng)已成熟應(yīng)用，為設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了技術(shù)保障。

學(xué)術(shù)界和工程界存在兩方面觀點(diǎn)，學(xué)術(shù)界主要是高等院校研究機(jī)構(gòu)，認(rèn)為目前機(jī)組或設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段還不完善，很多信息無法獲得，是制約狀態(tài)檢修的主要因素；工程界主要是發(fā)電企業(yè)，認(rèn)為當(dāng)前機(jī)組或設(shè)備的監(jiān)測(cè)手段已經(jīng)很多，很多監(jiān)測(cè)需求在現(xiàn)場(chǎng)和技術(shù)上難以解決，大量的技術(shù)改造投資難以承受，建議就目前現(xiàn)狀最大限度開展?fàn)顟B(tài)評(píng)價(jià)[3]。 從目前發(fā)電設(shè)備技術(shù)裝備來看，機(jī)組及主設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)是較為完善的，而智能診斷功能相對(duì)薄弱，從有限的設(shè)備監(jiān)測(cè)信息中提取設(shè)備狀態(tài)和故障征兆還不成熟，設(shè)備原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和專家經(jīng)驗(yàn)的充分融合還存在欠缺，這是主要制約設(shè)備診斷技術(shù)、推行狀態(tài)檢修的瓶頸。

2 信息融合技術(shù)與設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)

如何將機(jī)組或設(shè)備現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)狀態(tài)利用起來實(shí)現(xiàn)機(jī)組或設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)，是發(fā)電企業(yè)目前需要解決的問題。根據(jù)機(jī)組或設(shè)備現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)手段、發(fā)電企業(yè)現(xiàn)行的生產(chǎn)管理方式有效利用信息融合技術(shù)，基本可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、事故征兆、決策管理的融合，與目前發(fā)電企業(yè)開展設(shè)備狀態(tài)分析評(píng)價(jià)的流程非常接近。如何實(shí)現(xiàn)具體的融合，各種基于概率的方法仍處于研究階段，與實(shí)際工程應(yīng)用還有很大差距。為解決這一問題，應(yīng)用廣義風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，依據(jù)現(xiàn)有的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，對(duì)系統(tǒng)的安全可靠性進(jìn)行定性或定量分析，得出發(fā)生危險(xiǎn)的可能性及后果的嚴(yán)重程度。利用信息技術(shù)融合理論和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，以專家經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備監(jiān)測(cè)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，開展設(shè)備劣化趨勢(shì)分析和狀態(tài)評(píng)價(jià)，為狀態(tài)檢修策略的制定提供依據(jù)。

表1 軸流一次風(fēng)機(jī)狀態(tài)評(píng)價(jià)表

3 狀態(tài)檢修流程

設(shè)備狀態(tài)檢修的主要流程包括設(shè)備基本信息采集、設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)、檢修策略制定、設(shè)備檢修實(shí)施等。設(shè)備基本信息采集是基礎(chǔ)，需要對(duì)設(shè)備制造、安裝、運(yùn)行、維護(hù)、檢修、試驗(yàn)全過程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)等進(jìn)行全方位收集。設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)是核心，綜合運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)、運(yùn)行巡檢、專業(yè)點(diǎn)檢、精密點(diǎn)檢、定期試驗(yàn)等技術(shù)手段，持續(xù)開展設(shè)備狀態(tài)跟蹤監(jiān)視和趨勢(shì)分析，依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定設(shè)備健康狀態(tài)。檢修策略制定是在設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)備綜合評(píng)價(jià)結(jié)果確定的檢修維護(hù)內(nèi)容、周期、方式等。設(shè)備檢修實(shí)施是依據(jù)檢修策略，按照管理要求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織開展檢修的執(zhí)行過程。

4 設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)

利用信息技術(shù)融合理論和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，開展設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)，關(guān)鍵是確定設(shè)備狀態(tài)量、重要程度、劣化程度、判斷依據(jù)和監(jiān)測(cè)方法。

設(shè)備狀態(tài)量是直接或間接表征、反映設(shè)備工況的信息，由專業(yè)技術(shù)人員查閱設(shè)備說明書、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定；重要程度即狀態(tài)量權(quán)重，反映狀態(tài)量對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行的影響程度，從輕到重分為四個(gè)等級(jí)，系數(shù)為1、2、3、4，一般通過經(jīng)驗(yàn)判斷、專家評(píng)議確定；劣化程度反映設(shè)備每一項(xiàng)狀態(tài)量的損壞程度，從輕到重分為四個(gè)等級(jí)，分值為2、4、8、10；判斷依據(jù)是確定劣化程度的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，由專業(yè)技術(shù)人員查閱設(shè)備說明書、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定；監(jiān)測(cè)方法是獲取設(shè)備狀態(tài)量信息的途徑、方式，一般分為在線、離線和實(shí)驗(yàn)等。在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源于機(jī)組DCS系統(tǒng)，離線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源于人工檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于儀器儀表的計(jì)算分析數(shù)據(jù)。以哈爾濱鍋爐廠HG-1964/25.4-YM17型鍋爐配套的PAF18.5-13.3-2型軸流一次風(fēng)機(jī)為例編制狀態(tài)量評(píng)價(jià)表1。

狀態(tài)量評(píng)價(jià)值等于重要程度值乘以劣化程度值（表2）。設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)分為四級(jí)：正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)、嚴(yán)重狀態(tài)，由設(shè)備狀態(tài)量評(píng)價(jià)值確定。設(shè)備狀態(tài)量評(píng)價(jià)值=MAX｛狀態(tài)量1評(píng)價(jià)值，狀態(tài)量2評(píng)價(jià)值，狀態(tài)量3評(píng)價(jià)值，……｝，正常狀態(tài)：設(shè)備狀態(tài)量評(píng)價(jià)值≤10；注意狀態(tài)：10＜設(shè)備狀態(tài)量評(píng)價(jià)值＜20；異常狀態(tài)：20≤設(shè)備狀態(tài)量評(píng)價(jià)值＜30；嚴(yán)重狀態(tài)：設(shè)備狀態(tài)量評(píng)價(jià)值≥30。目前設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)仍處于探索階段，缺乏有效數(shù)據(jù)積累，未建立多個(gè)（兩個(gè)及以上）狀態(tài)量劣化疊加對(duì)設(shè)備狀態(tài)影響的分析模型，現(xiàn)階段設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果僅考慮單一狀態(tài)量評(píng)價(jià)最大值作為設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的依據(jù)。設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)周期主要取決于設(shè)備狀態(tài)量的監(jiān)測(cè)周期，獲取各個(gè)狀態(tài)量的監(jiān)測(cè)值后，即可計(jì)算判定設(shè)備狀態(tài)。

表2 狀態(tài)量評(píng)價(jià)值表

表3 PAF18.5-13.3-2型軸流一次風(fēng)機(jī)各狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)周期表

5 檢修策略制定

設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果是制定檢修策略的重要依據(jù)，也是進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)分析的數(shù)據(jù)來源。

檢修策略。正常狀態(tài)：按現(xiàn)有維護(hù)方式，保持運(yùn)行；注意狀態(tài)：加強(qiáng)巡、點(diǎn)檢，加強(qiáng)監(jiān)視，分析原因，跟蹤狀態(tài)量劣化趨勢(shì)，優(yōu)化運(yùn)行方式，采取預(yù)防性措施，防止進(jìn)一步劣化；異常狀態(tài)：開展原因分析，制定并采取針對(duì)性措施，做出預(yù)知性檢修建議，適時(shí)安排消缺或檢修；嚴(yán)重狀態(tài)：盡快安排設(shè)備解體檢修。

趨勢(shì)分析。設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)是在某一時(shí)點(diǎn)對(duì)影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行的監(jiān)測(cè)、分析，確定設(shè)備當(dāng)時(shí)的健康水平，但不能整體分析設(shè)備的劣化趨勢(shì)、頻發(fā)故障、問題根源。因而需要收集一定周期的設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果，通過繪制設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)圖摸索設(shè)備故障規(guī)律、劣化趨勢(shì)，從而分析出設(shè)備問題根源。

6 推行狀態(tài)檢修的關(guān)鍵

建立設(shè)備狀態(tài)影響分析模型。針對(duì)各類主、輔設(shè)備，分析確定影響設(shè)備安全節(jié)能環(huán)保運(yùn)行的各個(gè)狀態(tài)量，明確各狀態(tài)量的監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)周期，進(jìn)行原始數(shù)據(jù)積累。通過數(shù)據(jù)積累、大數(shù)據(jù)分析，科學(xué)確定各狀態(tài)量的權(quán)重、劣化程度及判斷標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而深入研究多個(gè)狀態(tài)量劣化疊加對(duì)設(shè)備狀態(tài)的影響，分類建立設(shè)備狀態(tài)影響分析模型。

開發(fā)設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)。開展設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的理想狀態(tài)是實(shí)時(shí)綜合分析研判，實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)為設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)、檢修等提供科學(xué)依據(jù)。設(shè)備狀態(tài)量數(shù)據(jù)來源于在線監(jiān)測(cè)、運(yùn)行巡視、點(diǎn)檢維護(hù)、檢修、試驗(yàn)等，而這些數(shù)據(jù)又分別由發(fā)電運(yùn)行部、設(shè)備維護(hù)部、生產(chǎn)技術(shù)部以及檢修公司、電科院等單位提供。依靠人力協(xié)調(diào)內(nèi)外部單位，進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、綜合分析，保證設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的實(shí)時(shí)性基本不可能。有效的方式是應(yīng)用人工智能，集中專家經(jīng)驗(yàn)和思想方法，開發(fā)設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)，將設(shè)備狀態(tài)量來源、采集/填報(bào)方式、周期、責(zé)任單位固化至信息系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合分析，實(shí)時(shí)輸出各類設(shè)備狀態(tài)，為運(yùn)行參數(shù)調(diào)整、維護(hù)方式優(yōu)化、檢修策略制定提供參考，保證設(shè)備安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

7 結(jié)語

由于設(shè)備故障診斷技術(shù)水平相對(duì)滯后，發(fā)電設(shè)備完全實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修還需要進(jìn)行深入的研究，但狀態(tài)檢修技術(shù)已成為電力行業(yè)的前沿技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)用技術(shù)，是國內(nèi)外發(fā)電設(shè)備檢修精細(xì)化管理的發(fā)展趨勢(shì)。近期來看，利用機(jī)組或設(shè)備現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)方式開展?fàn)顟B(tài)評(píng)價(jià)，是發(fā)電企業(yè)提升管理水平的當(dāng)務(wù)之急。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，高等院校或研究機(jī)構(gòu)與發(fā)電企業(yè)聯(lián)合，逐步完善設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)模型、開發(fā)狀態(tài)評(píng)價(jià)信息管理系統(tǒng)是今后的主要研究方向。

表4 軸流一次風(fēng)機(jī)狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄表