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        火電廠(chǎng)汽動(dòng)給水泵狀態(tài)檢修應(yīng)用分析

        2022-11-29 01:09:14時(shí)巖沙占軍邢蕾歐云
        關(guān)鍵詞:設(shè)備

        時(shí)巖 沙占軍 邢蕾 歐云

        (銀川能源學(xué)院)

        一、國(guó)內(nèi)狀態(tài)檢修發(fā)展?fàn)顩r

        我國(guó)基于狀態(tài)檢修的實(shí)施主要依賴(lài)于設(shè)備的可靠性改進(jìn),主要從設(shè)備缺陷性的及時(shí)發(fā)現(xiàn)入手,主要在狀態(tài)檢測(cè),振動(dòng)分析方面積累了相當(dāng)經(jīng)驗(yàn),診斷方式仍以人工為主。國(guó)內(nèi)實(shí)施狀態(tài)檢修主要是分析了設(shè)備的可靠性,在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)督的基礎(chǔ)上進(jìn)行了檢修工作,預(yù)見(jiàn)了檢修,并根據(jù)其狀態(tài)和壽命運(yùn)用了設(shè)備壽命管理技術(shù)對(duì)核心設(shè)備進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

        國(guó)內(nèi)檢修的各種模式各有其理論依據(jù),其使用范圍和特點(diǎn)各不相同。因此,在電廠(chǎng)實(shí)際的使用過(guò)程中,必須將機(jī)組本身的特點(diǎn)和設(shè)備維護(hù)的核心相結(jié)合,確定模型,或者結(jié)合各種模型的創(chuàng)新,構(gòu)建一種新的基于狀態(tài)的檢修模式,并且符合自身機(jī)組的情況。

        二、電廠(chǎng)狀態(tài)檢修概述

        1.電廠(chǎng)設(shè)備檢修

        電廠(chǎng)的設(shè)備檢修是提高設(shè)備健康水平,保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施。在全面保安全、經(jīng)濟(jì)的前提下,設(shè)備檢修實(shí)現(xiàn)工效高、用料省、安全好是電廠(chǎng)檢修努力目標(biāo)。堅(jiān)持做到應(yīng)修必修、修必修好,使全廠(chǎng)設(shè)備經(jīng)常處于良好運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)備檢修主要包括定期檢修、狀態(tài)檢修、可靠性檢修、改進(jìn)檢修、故障檢修。

        2.電廠(chǎng)狀態(tài)檢修

        狀態(tài)檢修是在設(shè)備的運(yùn)行狀況在一定時(shí)期內(nèi)有可靠的保證措施(監(jiān)測(cè)手段:如在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備的發(fā)熱,運(yùn)行參數(shù),運(yùn)行中測(cè)試絕緣油及氣體分析數(shù)據(jù))及依據(jù)(歷次的檢修、調(diào)試、試驗(yàn)情況良好)的情況下,適當(dāng)延長(zhǎng)或縮短(如果數(shù)據(jù)不良也可能縮短)檢修周期,根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行工況進(jìn)行檢修的一種做法。狀態(tài)檢修是一種預(yù)知性檢修,它是由先進(jìn)的狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及診斷技術(shù)實(shí)時(shí)反映出的設(shè)備狀態(tài)信息,與設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的信息對(duì)比,分析設(shè)備工作是否異常,根據(jù)設(shè)備的健康狀況對(duì)設(shè)備的維修策略進(jìn)行安排。

        傳統(tǒng)的檢修方式主要是設(shè)備的定期檢修和日常保養(yǎng)。不僅維護(hù)成本較高而且需要進(jìn)行特殊的設(shè)備調(diào)整,而狀態(tài)檢修則是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。能及時(shí)發(fā)現(xiàn)不正?;蝈e(cuò)誤的信息,排除設(shè)備運(yùn)行中存在的各種隱患,降低故障率,從而提高設(shè)備的安全性、可靠性。

        3.電廠(chǎng)狀態(tài)檢修的步驟

        電廠(chǎng)實(shí)施狀態(tài)檢修的基本步驟包括電廠(chǎng)評(píng)估,基礎(chǔ)管理及基礎(chǔ)技術(shù)工作完善,狀態(tài)檢修實(shí)施和完善化。

        (1)評(píng)估與研究

        電廠(chǎng)評(píng)估與研究需解決以下四個(gè)方面的問(wèn)題。第一是明確實(shí)施狀態(tài)檢修要達(dá)到什么目標(biāo);第二是對(duì)設(shè)備可靠性以及重要度的評(píng)估;第三是對(duì)現(xiàn)行的設(shè)備管理體系進(jìn)行評(píng)估;第四是對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)支持及維修管理方式評(píng)估進(jìn)行研究,找出能為電廠(chǎng)所用的成熟的產(chǎn)品、系統(tǒng)和解決方案,對(duì)于沒(méi)有現(xiàn)成產(chǎn)品或服務(wù)的項(xiàng)目,確定技術(shù)開(kāi)發(fā)的原則、技術(shù)路線(xiàn)。

        (2)應(yīng)用與完善

        狀態(tài)檢修在電廠(chǎng)設(shè)備檢修中的全面實(shí)施要依賴(lài)于多種先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用與完善。概括而言,與狀態(tài)檢修密切相關(guān)、能直接提高檢修工作質(zhì)量的科學(xué)技術(shù)有:設(shè)備可靠性技術(shù)、設(shè)備壽命管理與檢測(cè)技術(shù)、設(shè)備監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)、信息管理與決策技術(shù)。整個(gè)過(guò)程中設(shè)備管理是前提,包括設(shè)備數(shù)據(jù)綜合管理,缺陷管理,檢修工作的立項(xiàng)、工程中人力、物力的需求管理,檢修費(fèi)用管理,檢修進(jìn)展過(guò)程跟蹤管理,檢修效果評(píng)定和工程驗(yàn)收,以及跟蹤檢修過(guò)程中的設(shè)備狀態(tài)的變更等。由此,可以逐步實(shí)施狀態(tài)檢修。選擇部分設(shè)備或選擇設(shè)備的部分檢修項(xiàng)目開(kāi)始實(shí)施檢測(cè)、診斷、預(yù)測(cè)、維修,取得經(jīng)驗(yàn),不斷推廣。

        三、汽泵狀態(tài)檢修簡(jiǎn)介

        汽泵作為電廠(chǎng)重要輔助設(shè)備,其可靠性將直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。大型火電機(jī)組通常設(shè)有兩臺(tái)50%容量汽泵組,1臺(tái)30%容量電泵組(正常時(shí)2 臺(tái)汽泵運(yùn)行,電泵備用),從而提高電廠(chǎng)給水系統(tǒng)的可靠性。

        1.汽泵實(shí)施狀態(tài)檢修的重要性

        基于狀態(tài)檢修的技術(shù)基礎(chǔ)是準(zhǔn)確地評(píng)估設(shè)備狀態(tài),根據(jù)監(jiān)測(cè)的各種狀態(tài)信息,分析了設(shè)備運(yùn)行狀況,得到了設(shè)備狀態(tài)變化的趨勢(shì)。及時(shí)確定出不同的檢修計(jì)劃,并同時(shí)制定合理的檢修時(shí)間及檢修范圍,很大程度地解決了其他類(lèi)型檢修造成的設(shè)備過(guò)修或失修的難題,使設(shè)備狀態(tài)可以控制在安全經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行,此外狀態(tài)檢修能使企業(yè)綜合實(shí)力提高、設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展。

        2.汽泵實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的條件

        對(duì)汽泵系統(tǒng)的性能和狀態(tài)進(jìn)行全面的了解,分析影響汽泵系統(tǒng)性能和狀態(tài)的因素,找出影響汽泵運(yùn)行的主要因素,并根據(jù)其影響程度,確立起汽泵系統(tǒng)狀態(tài)的臺(tái)賬。實(shí)時(shí)監(jiān)督汽泵的運(yùn)行狀況,將汽泵運(yùn)行狀態(tài)與臺(tái)賬進(jìn)行對(duì)比,加以分析、評(píng)估,預(yù)測(cè)故障發(fā)生的時(shí)間,確定檢修時(shí)機(jī)。因此,建立汽泵系統(tǒng)狀態(tài)臺(tái)賬,實(shí)時(shí)監(jiān)督汽泵的運(yùn)行狀態(tài),是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的關(guān)鍵。

        汽泵的流量輸出是反映汽泵狀態(tài)的主要因素,當(dāng)汽泵處于良好時(shí),給水流量通常大于對(duì)應(yīng)鍋爐額定負(fù)荷時(shí)的蒸發(fā)量的10%至15%。在增加運(yùn)行時(shí)間和設(shè)備磨損的影響下,隨著工作時(shí)間和設(shè)備磨損的增加,給水流量逐漸減小,當(dāng)輸出降至指定值時(shí),汽泵需要大修。根據(jù)流量的下降速度和趨勢(shì),給水泵的檢修時(shí)間約為2-3 年,可以在機(jī)組大修或小修的同時(shí)進(jìn)行。

        四、汽泵狀態(tài)檢修應(yīng)用

        根據(jù)汽泵狀態(tài)內(nèi)容建立汽泵臺(tái)賬及故障診斷表,將汽泵運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)與故障診斷表對(duì)比分析,動(dòng)態(tài)地監(jiān)督汽泵的運(yùn)行狀態(tài);同時(shí)將數(shù)學(xué)理論及現(xiàn)實(shí)問(wèn)題相結(jié)合,建立汽泵效率下降數(shù)學(xué)模型,從效率的角度考慮汽泵運(yùn)行綜合收益,從而通過(guò)每個(gè)月的計(jì)算結(jié)果靜態(tài)地掌握汽泵的效率,得出汽泵的最佳檢修時(shí)間,相比傳統(tǒng)檢修可以有效的延長(zhǎng)檢修周期,節(jié)約了檢修維護(hù)費(fèi)。用二者動(dòng)靜結(jié)合應(yīng)用于汽泵狀態(tài)檢修中,確保汽泵安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

        1.汽泵臺(tái)賬及故障診斷表

        通過(guò)對(duì)汽泵各部分狀態(tài)內(nèi)容的實(shí)時(shí)監(jiān)督,將汽泵運(yùn)行狀態(tài)與汽泵臺(tái)賬及故障診斷表進(jìn)行對(duì)比,并且將異常信息進(jìn)行分析,預(yù)測(cè)汽泵各部分狀態(tài)的變化趨勢(shì),時(shí)刻確保汽泵安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。汽泵狀態(tài)診斷具體參數(shù)如表4-1 所示。

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        通過(guò)分析汽泵性能和狀態(tài)的影響因素,建立汽泵系統(tǒng)臺(tái)賬,實(shí)現(xiàn)了汽泵的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理。管理人員將狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行分析評(píng)估,實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的狀態(tài)信息,與設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)信息對(duì)比,分析設(shè)備及其部件工作是否異常,根據(jù)其健康狀況對(duì)設(shè)備的檢修策略進(jìn)行安排。

        2.模型建立及實(shí)例分析

        通常情況下,一次檢修到下一次檢修的檢修成本分為兩部分:一是維修費(fèi)用,二是多消耗的能耗費(fèi)用。假設(shè)一次維修和下一次維修之間的間隔是t,檢修費(fèi)用是C,并且泄漏情況逐月增加,與每月多支出的能耗費(fèi)用成線(xiàn)性關(guān)系??杉俣ㄔ略雎首兓适莐。

        則每個(gè)月需要的檢修費(fèi)是:

        (4-2)

        第t 個(gè)月能耗支出費(fèi)用的月增率是:

        (4-3)

        所以,每個(gè)月多支出的能耗費(fèi)用是:

        (4-4)

        故,每個(gè)月的檢修費(fèi)用是:

        (4-5)

        要使最大限度地減少檢修費(fèi)用,需令=0;則最佳的檢修時(shí)間可以由下式確定:

        (t4-6)

        以某廠(chǎng)汽泵為例,其中小汽輪機(jī)型號(hào)為 ND(G)84/79/07-1;給水泵型號(hào)是HPT300-330-5S/33+29。主要參數(shù)如表4-2 所示。

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        給水泵檢修或者剛投入使用開(kāi)始工作時(shí),不同工況下的測(cè)量數(shù)據(jù)如表4-3 所示。

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        汽泵連續(xù)運(yùn)行24 個(gè)月后由于給水泵轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件之間的間隙變大導(dǎo)致流體泄漏,性能曲線(xiàn)向左水平偏移,為了保持流量與原來(lái)流量相同,工作點(diǎn)調(diào)為C 點(diǎn),此時(shí)測(cè)得軸功率如表4-4 所示。

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        假設(shè)檢修總費(fèi)用為65 萬(wàn),小汽機(jī)效率為90%,電費(fèi)為0.30 元/kWh,在一個(gè)月的720 小時(shí)工作時(shí)間里,給水泵有90%的時(shí)間運(yùn)行。具體計(jì)算結(jié)果如表4-5 所示。

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        如果機(jī)組以運(yùn)行1 的方式運(yùn)行,運(yùn)行24 個(gè)月以后,最佳檢修時(shí)間為距上一次檢修時(shí)間或者投入使用時(shí)間后32.80個(gè)月。

        同理,運(yùn)行2(75%額定負(fù)荷),運(yùn)行24 個(gè)月以后,最佳檢修時(shí)間為距上一次檢修時(shí)間或者投入使用時(shí)間后40.4 個(gè)月。運(yùn)行3(50%額定負(fù)荷),運(yùn)行24 個(gè)月以后,最佳檢修時(shí)間為距上一次檢修時(shí)間或者投入使用時(shí)間后62.26 個(gè)月。

        所以,在如今深度調(diào)峰的大環(huán)境下,泵一次投入使用的時(shí)間會(huì)增長(zhǎng)即泵的檢修周期會(huì)較機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行情況下的檢修周期長(zhǎng)。

        實(shí)例分析中,維修的總費(fèi)用是根據(jù)以前的維修費(fèi)用估算,簡(jiǎn)化加工,如果考慮到壽命損失,維修費(fèi)用就會(huì)增加。通常來(lái)講,每次檢修相同的故障時(shí),同一設(shè)備往往會(huì)增加檢修成本。在實(shí)際檢修中,每月都要計(jì)算其能耗成本和月增率變化率,使每個(gè)月都可以計(jì)算出最佳檢修時(shí)間。每個(gè)月份計(jì)算出的最佳檢修時(shí)間可能稍有差異,維修決策通常是根據(jù)最近幾個(gè)月份計(jì)算的時(shí)間進(jìn)行的。由于只考慮容積損失,還有許多損失影響軸功率。因此,當(dāng)泵內(nèi)存在的這些損失越大,相應(yīng)的效率就會(huì)下降,最終總效率就會(huì)下降。如果考慮了這些損失,汽泵檢修周期會(huì)比之前計(jì)算得出的檢修周期稍微縮短。

        3.綜合分析

        根據(jù)汽泵狀態(tài)檢修理論,通過(guò)汽泵狀態(tài)內(nèi)容分析汽泵性能和狀態(tài)的影響因素,建立汽泵系統(tǒng)臺(tái)賬。以某廠(chǎng)SIS 系統(tǒng)采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)和結(jié)合汽泵運(yùn)行說(shuō)明書(shū)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制了汽泵診斷綜合分析表,并對(duì)汽泵的運(yùn)行趨勢(shì)實(shí)時(shí)與診斷表對(duì)比,總結(jié)出設(shè)備的性能和狀態(tài)。每月對(duì)設(shè)備的性能和狀況進(jìn)行診斷和評(píng)估,對(duì)需要處理缺陷進(jìn)行記錄,方便管理人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面管理。

        將狀態(tài)檢修理論與泄漏檢修數(shù)學(xué)模型相結(jié)合,建立了汽動(dòng)給水泵(汽泵)狀態(tài)臺(tái)賬和故障診斷表的同時(shí),動(dòng)態(tài)的反映汽泵運(yùn)行狀態(tài),并考慮汽泵不同運(yùn)行過(guò)程數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型,提高可靠性、延長(zhǎng)檢修周期的同時(shí),降低了檢修維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)由實(shí)例計(jì)算表明在汽泵平均負(fù)荷率越低時(shí)應(yīng)用本狀態(tài)檢修方案獲得的收益越大。

        五、結(jié)論

        通過(guò)應(yīng)用汽泵狀態(tài)檢修實(shí)現(xiàn)了SIS 在線(xiàn)診斷系統(tǒng)的同時(shí)建立了關(guān)于汽泵系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備管理臺(tái)賬,通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)督設(shè)備每個(gè)設(shè)備部件的運(yùn)行狀態(tài)和汽泵的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù),預(yù)測(cè)汽泵系統(tǒng)檢修的最佳時(shí)機(jī),在汽泵即將發(fā)生故障前,制定合理的檢修方案,管理人員預(yù)備需要更換的設(shè)備及部件,從而有效地避免了故障的發(fā)生。

        通過(guò)實(shí)例分析計(jì)算,主要從效率的角度考慮了汽泵運(yùn)行綜合收益,得出了汽泵的最佳檢修時(shí)間,有效的延長(zhǎng)了檢修周期,節(jié)約了檢修維護(hù)費(fèi)用。

        應(yīng)用性能計(jì)算數(shù)學(xué)模型,結(jié)合汽泵全周期運(yùn)行數(shù)據(jù),可以動(dòng)態(tài)的反映汽泵運(yùn)行狀態(tài),預(yù)測(cè)檢修時(shí)間,可以為管理人員提供參考。在目前火電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)逐漸下降和深度調(diào)峰的大環(huán)境下,汽泵平均負(fù)荷率較低,應(yīng)用此狀態(tài)檢修方案可以大大延長(zhǎng)檢修周期,提高電廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。

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