龍偉華

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

關鍵詞：發(fā)電設備；狀態(tài)檢修；狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷

中圖分類號：TM621.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0013-02

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

1 實施狀態(tài)檢修思路

狀態(tài)檢修通過先進的狀態(tài)監(jiān)測手段、可靠的評價手段和壽命預測手段能夠判斷設備的狀態(tài)，識別設備的早期征兆，對故障部位及其嚴重程度、發(fā)展趨勢作出判斷，并根據(jù)分析診斷結果在設備性能下降到一定程度或故障發(fā)生之前進行維修。具體實施步驟如下圖1所示。

圖1 發(fā)電設備狀態(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)電設備進行狀態(tài)檢修為例。

2.1 信息收集與分析

在檢修發(fā)電設備過程中，需要對歷史數(shù)據(jù)和近期數(shù)據(jù)進行分析、比較，及時、準確地收集設備狀態(tài)的信息參數(shù)，這是開展設備狀態(tài)檢修的基礎。

2.2 評估設備

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

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)電機組廣泛采用的DAS系統(tǒng)、汽輪機采用的TSI系統(tǒng)均屬于在線監(jiān)測系統(tǒng)。在線檢測設備因其對故障反應的速度快、處理數(shù)據(jù)量大和具有連續(xù)信息記錄等優(yōu)勢，被廣泛應用于發(fā)電企業(yè)的重要設備和主機中。因此，此次狀態(tài)檢修將采用在線狀態(tài)監(jiān)測方法進行監(jiān)測。

2.3.2 狀態(tài)監(jiān)測頻率

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

2.4 故障檢修與診斷

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

故障檢修與診斷常用方法如下：①基于傳統(tǒng)故障診斷機理分析的方法。以數(shù)據(jù)處理為核心，利用傳感技術、動態(tài)測試技術和信號處理技術，經(jīng)過實驗研究、計算分析、統(tǒng)計歸納等方

法建立起故障征兆與故障集合之間的映射關系，從而只需將實際運行征兆與基準征兆進行對比，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)生原因和邏輯關系的邏輯圖。但由于傳統(tǒng)的故障樹分析法是針對確定性事件，而設備故障往往存在隨機性和模糊性，因而有學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上，運用故障樹的定義、構造和分析方法，考慮某些模糊事件和某些事件信息表達的模糊性，運用模糊數(shù)學方法和知識，對整個事件發(fā)生的概率進行計算。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)學模型，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)的輸入、輸出關系發(fā)生改變時，通過觀測系統(tǒng)數(shù)學模型的參數(shù)變化，判斷系統(tǒng)故障。目前，采用的方法有狀態(tài)估計法、等價空間法和參數(shù)估計法等，該方法更加深入地闡述了系統(tǒng)的動態(tài)變化特性，并能更加準確地進行故障的定位和故障幅值的估計。④基于統(tǒng)計的方法。將所取得的征兆構成一個模式向量，并用距離函數(shù)將此模式向量歸為某一基準故障模式。這種方法需預先為各種故障確定先驗概率，常見的有專家系統(tǒng)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡法等。前者基于專家經(jīng)驗，重點在知識庫的建立，實用性強，但存在缺乏系統(tǒng)性、信息量少、故障模型不準確等問題；后者有較強的在線學習能力，具有非線性映射能力、聯(lián)想記憶能力等特點，能夠更加準確地描述故障，但由于智能算法的計算量大、計算耗時長，尚處于實驗階段，離在線實時診斷應用還有一定的距離。⑤基于模糊數(shù)學的方法。由于電力設備故障診斷中存在大量的隨機性和模糊性。利用模糊數(shù)學綜合評判的理論，用數(shù)學公式將故障診斷中模糊不清的概念清晰化、合理量化。該方法可對多因子故障進行分類和模型判別，在電力系統(tǒng)中已有一定的應用，但因為模糊集理論仍存在不完善之處，其應用也受到了一定程度的限制。

2.5 檢修決策

對設備進行故障診斷后就進入檢修決策階段。狀態(tài)檢修決策優(yōu)化模型的理論基礎主要是數(shù)理統(tǒng)計和隨機過程理論，包括隨機濾波模型、時間延遲模型、PHM模型、PIM模型、Levy過程模型和馬爾可夫決策模型等。

2.6 技術與管理體制革新

先進的技術是高水平設備狀態(tài)檢修工作的基礎，要實現(xiàn)預期的檢修目標，就必須對實施檢修的工作人員進行定期培訓，及時學習更新在線監(jiān)測和故障診斷技術等。狀態(tài)檢修不是一蹴而就的，是一個逐步發(fā)展和完善的過程，每經(jīng)過一段時間的狀態(tài)檢修工作，應總結經(jīng)驗、汲取教訓，綜合考慮各類型設備運行狀態(tài)和近期企業(yè)目標，調(diào)整狀態(tài)檢修的框架和具體思路，改善監(jiān)測頻度，改進故障分析技術，加強應急措施和改進檢修決策。此外，完善的管理體系是實現(xiàn)高水平設備狀態(tài)檢修的補充和保障。

3 發(fā)電企業(yè)實施設備檢修工作建議

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，應注意因地制宜，開拓創(chuàng)新，循序漸進，建立職責明晰的設備狀態(tài)檢修單位負責小組，有效調(diào)動員工積極性，利用開放、計算機化的電廠運行和檢修管理信息集成分析診斷系統(tǒng)，切實落實設備狀態(tài)的檢測和趨勢掌控，及時、高效應對緊急預警事件，合理制訂狀態(tài)檢修計劃。對處于狀態(tài)檢修初級階段的發(fā)電企業(yè)，以點檢定修制為基礎，全面落實設備責任制，提高全員狀態(tài)檢修技術，逐步引進先進的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，加強對設備狀態(tài)的分析和診斷，逐漸向全面、高水平的狀態(tài)檢修靠攏。對管理比較先進的發(fā)電廠，可設置高標準、高效率、高品質(zhì)的設備狀態(tài)檢修要求。

3.2 科學定位狀態(tài)檢修

實施發(fā)電設備狀態(tài)檢修，實際上是集設備故障檢修、定期檢修、狀態(tài)檢修和改進性檢修等多種檢修方式的優(yōu)化組合。要對狀態(tài)檢修予以科學的定位，摒棄一些片面認識。

推行狀態(tài)檢修必須克服以下認識誤區(qū)：①修比不修強。對磨損性、腐蝕性設備應堅持修好；但對于高精尖設備，比如汽輪發(fā)電機等較精密設備，如果頻繁維修，會減少機械壽命，所以應延長檢修間隔。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，有些對生產(chǎn)影響極小的非重點設備綜合考慮經(jīng)濟性后，可能在事后進行檢修更合理。③設備定期檢修就是定期進行檢修。其實，定期檢修也是一個動態(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。在實際選擇時，對不同情況要區(qū)別對待。對于正在轉(zhuǎn)型的老發(fā)電廠，可先安裝自動化程度不太高的設備狀態(tài)監(jiān)測分析設備，充分利用離線監(jiān)測數(shù)據(jù)，結合在線監(jiān)測結果，執(zhí)行狀態(tài)檢修工作，逐步實現(xiàn)利用先進儀器監(jiān)測為主、高度計算機化的設備狀態(tài)檢修。同時，選擇開放式、高度集成、兼容性強的分析診斷系統(tǒng)，能夠更全面地記錄設備特征參數(shù)，提供更直觀的診斷結果，便于升級系統(tǒng)、引入新設備等。

3.4 不斷完善狀態(tài)檢修策略

狀態(tài)檢修工作是一項逐步發(fā)展和完善的過程。狀態(tài)檢修策略經(jīng)過一段時間的實施后，應及時進行總結和評估工作，對存在的不足和有待改進的環(huán)節(jié)進行審視、修正和改進。另一方面，設備的各種邊界條件也會隨時間變化，因此，需要定期對監(jiān)測頻度、評估標準進行修正，甚至調(diào)整監(jiān)測重點和方式，不斷優(yōu)化狀態(tài)檢修的策略。

4 結束語

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，提高設備利用率，促進企業(yè)健康、長足的發(fā)展。因此要采用科學的新技術對設備進行監(jiān)測、評估和研究，制訂更合理、更高效、更經(jīng)濟的維修決策，不斷優(yōu)化現(xiàn)有的檢修工作。

參考文獻

[1]李建蘭.火力發(fā)電設備優(yōu)化維修關鍵技術研究[D].武漢：華中科技大學，2008.

[2]王櫟濤.電廠發(fā)電設備狀態(tài)檢修的研究[D].濟南：山東大學，2006.

[3]趙保衛(wèi).對發(fā)電設備狀態(tài)檢修開展情況的分析與建[J].電力學報，2006（1）：104-106.

[4]蔣東翔，倪維斗，張春，等.電站熱力系統(tǒng)遠程在線監(jiān)測與診斷網(wǎng)絡系統(tǒng)[J].清華大學學報，2000（2）：77-80.

[5]申韜，李錄平，李峰，等.200 MW汽輪發(fā)電機組的壽命管理和故障診斷專家系統(tǒng)[J].汽輪機技術，1998（1）：5-10.

[6]王利平.發(fā)電設備狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)[D].杭州：浙江大學，2006.

〔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