发电设备状态检修简述及建议

龙伟华

摘 要：通过对几种常用发电设备检修模式进行比较，说明了实施状态检修的必要性，并就检修发电设备过程中的故障诊断和在线监测中容易出现的问题进行探讨和研究。

关键词：发电设备；状态检修；状态监测；故障诊断

中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0013-02

据统计，发电成本中检修成本已超过20%，因此科学的检修方式对提高发电厂效率具有重要的意义。状态检修作为一种以当前设备实际工况为依据的相对灵活自由的检修方式，能够有针对性地对设备进行检修，有效降低检修成本。因此，对发电设备进行状态检修是非常必要的。

1 实施状态检修思路

状态检修通过先进的状态监测手段、可靠的评价手段和寿命预测手段能够判断设备的状态，识别设备的早期征兆，对故障部位及其严重程度、发展趋势作出判断，并根据分析诊断结果在设备性能下降到一定程度或故障发生之前进行维修。具体实施步骤如下图1所示。

图1 发电设备状态检修工作内容简图

2 状态检修操作流程

以火电厂发电设备进行状态检修为例。

2.1 信息收集与分析

在检修发电设备过程中，需要对历史数据和近期数据进行分析、比较，及时、准确地收集设备状态的信息参数，这是开展设备状态检修的基础。

2.2 评估设备

评估发电设备在整体运行系统中的重要程度有利于在检修时分清轻重缓急。重要程度不同的发电设备直接影响状态监测的方法、频率和安排检修计划的先后次序等。

2.3 确定状态监测的方法和频率

2.3.1 状态监测方法

发电设备的状态监测可分为离线状态监测和在线状态监测两种。发电机组广泛采用的DAS系统、汽轮机采用的TSI系统均属于在线监测系统。在线检测设备因其对故障反应的速度快、处理数据量大和具有连续信息记录等优势，被广泛应用于发电企业的重要设备和主机中。因此，此次状态检修将采用在线状态监测方法进行监测。

2.3.2 状态监测频率

综合考虑设备的运行状态、在系统中的重要性和管理应急能力等因素，利用设备检修和设备运行的管理经验进行设置和安排。理论上监测频度应根据设备故障的P-F间隔制订，通常可在一个P-F间隔内选取5～20个监测点。在实际操作过程中，应充分考虑监测设备的技术限制，合理安排监测频度。通常检测设备在刚投入运行时，稍微提高监测频度，待累积了一定的经验后，可以及时地进行调整，例如对出现故障征兆但又不能停机检修的设备需增加监测次数并做好预警应急措施。

2.4 故障检修与诊断

故障诊断就是通过分析、利用设备监测信息，及时捕捉设备发生故障前由于各种物理和化学参数的变化而发出的多种信息。依据诊断知识，对设备故障的类别、部位、程度及其发展趋势进行判断，给出相关指导信息指导其运行、操作，避免故障的发生或将其对设备的影响最小化，并为维护决策提供依据，使维修工作目的明确、方法科学、经济合理。

故障检修与诊断常用方法如下：①基于传统故障诊断机理分析的方法。以数据处理为核心，利用传感技术、动态测试技术和信号处理技术，经过实验研究、计算分析、统计归纳等方

法建立起故障征兆与故障集合之间的映射关系，从而只需将实际运行征兆与基准征兆进行对比，便可分析故障原因。②基于逻辑的方法。故障树是一种演绎故障事件发生原因和逻辑关系的逻辑图。但由于传统的故障树分析法是针对确定性事件，而设备故障往往存在随机性和模糊性，因而有学者研究提出了模糊故障树方法，即在传统故障树分析法的基础上，运用故障树的定义、构造和分析方法，考虑某些模糊事件和某些事件信息表达的模糊性，运用模糊数学方法和知识，对整个事件发生的概率进行计算。③基于解析模型的方法。基于解析模型的方法，建立系统的数学模型，当系统出现故障，系统的输入、输出关系发生改变时，通过观测系统数学模型的参数变化，判断系统故障。目前，采用的方法有状态估计法、等价空间法和参数估计法等，该方法更加深入地阐述了系统的动态变化特性，并能更加准确地进行故障的定位和故障幅值的估计。④基于统计的方法。将所取得的征兆构成一个模式向量，并用距离函数将此模式向量归为某一基准故障模式。这种方法需预先为各种故障确定先验概率，常见的有专家系统法、人工神经网络法等。前者基于专家经验，重点在知识库的建立，实用性强，但存在缺乏系统性、信息量少、故障模型不准确等问题；后者有较强的在线学习能力，具有非线性映射能力、联想记忆能力等特点，能够更加准确地描述故障，但由于智能算法的计算量大、计算耗时长，尚处于实验阶段，离在线实时诊断应用还有一定的距离。⑤基于模糊数学的方法。由于电力设备故障诊断中存在大量的随机性和模糊性。利用模糊数学综合评判的理论，用数学公式将故障诊断中模糊不清的概念清晰化、合理量化。该方法可对多因子故障进行分类和模型判别，在电力系统中已有一定的应用，但因为模糊集理论仍存在不完善之处，其应用也受到了一定程度的限制。

2.5 检修决策

对设备进行故障诊断后就进入检修决策阶段。状态检修决策优化模型的理论基础主要是数理统计和随机过程理论，包括随机滤波模型、时间延迟模型、PHM模型、PIM模型、Levy过程模型和马尔可夫决策模型等。

2.6 技术与管理体制革新

先进的技术是高水平设备状态检修工作的基础，要实现预期的检修目标，就必须对实施检修的工作人员进行定期培训，及时学习更新在线监测和故障诊断技术等。状态检修不是一蹴而就的，是一个逐步发展和完善的过程，每经过一段时间的状态检修工作，应总结经验、汲取教训，综合考虑各类型设备运行状态和近期企业目标，调整状态检修的框架和具体思路，改善监测频度，改进故障分析技术，加强应急措施和改进检修决策。此外，完善的管理体系是实现高水平设备状态检修的补充和保障。

3 发电企业实施设备检修工作建议

3.1 革新企业检修模式

我国发电企业主要采用“定期检修为主，状态检修为辅”的检修方式，推行状态检修工作势必对定期检修管理体制造成巨大冲击，将变革原有的检修管理制度。在制订新的检修管理体制的过程中，应注意因地制宜，开拓创新，循序渐进，建立职责明晰的设备状态检修单位负责小组，有效调动员工积极性，利用开放、计算机化的电厂运行和检修管理信息集成分析诊断系统，切实落实设备状态的检测和趋势掌控，及时、高效应对紧急预警事件，合理制订状态检修计划。对处于状态检修初级阶段的发电企业，以点检定修制为基础，全面落实设备责任制，提高全员状态检修技术，逐步引进先进的状态监测和故障诊断系统，加强对设备状态的分析和诊断，逐渐向全面、高水平的状态检修靠拢。对管理比较先进的发电厂，可设置高标准、高效率、高品质的设备状态检修要求。

3.2 科学定位状态检修

实施发电设备状态检修，实际上是集设备故障检修、定期检修、状态检修和改进性检修等多种检修方式的优化组合。要对状态检修予以科学的定位，摒弃一些片面认识。

推行状态检修必须克服以下认识误区：①修比不修强。对磨损性、腐蚀性设备应坚持修好；但对于高精尖设备，比如汽轮发电机等较精密设备，如果频繁维修，会减少机械寿命，所以应延长检修间隔。②状态检修一哄而上。状态检修并不适合所有设备，不能以偏概全，例如企业是在保证安全生产的前提下，以降低生产成本为目的的，有些对生产影响极小的非重点设备综合考虑经济性后，可能在事后进行检修更合理。③设备定期检修就是定期进行检修。其实，定期检修也是一个动态的过程，其周期是变化的，定期检修中也有状态监测成分，特别是尚未摸索出合适的检修间隔的设备。

3.3 建立可靠的分析诊断系统

这是取得状态检修成效的重要条件。在实际选择时，对不同情况要区别对待。对于正在转型的老发电厂，可先安装自动化程度不太高的设备状态监测分析设备，充分利用离线监测数据，结合在线监测结果，执行状态检修工作，逐步实现利用先进仪器监测为主、高度计算机化的设备状态检修。同时，选择开放式、高度集成、兼容性强的分析诊断系统，能够更全面地记录设备特征参数，提供更直观的诊断结果，便于升级系统、引入新设备等。

3.4 不断完善状态检修策略

状态检修工作是一项逐步发展和完善的过程。状态检修策略经过一段时间的实施后，应及时进行总结和评估工作，对存在的不足和有待改进的环节进行审视、修正和改进。另一方面，设备的各种边界条件也会随时间变化，因此，需要定期对监测频度、评估标准进行修正，甚至调整监测重点和方式，不断优化状态检修的策略。

4 结束语

状态检修不仅能够保证生产安全，还能减少检修工作量，提高设备利用率，促进企业健康、长足的发展。因此要采用科学的新技术对设备进行监测、评估和研究，制订更合理、更高效、更经济的维修决策，不断优化现有的检修工作。

参考文献

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〔编辑：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