浅论水电站检修维护管理现状与发展趋势

金峰

【摘 要】 本文分析了国内外发电企业设备检修管理现状，找出了其中存在的不足，并结合目前水电设备管理模式研究的热点，提出了水电设备检修网络化管理、多种检修方式相结合、设备状态检修的发展方向。

【关键词】 设备管理；RCM；状态检修；水电站

【中图分类号】 SZ07

The present situation and trend of the power plant maintenance strategy

Jin Feng

(China Yangtze Power Co., Ltd. Overhaul and Maintenance Depot Yichang Hubei 443002) 

【Abstract】 The present situation of maintenance strategies of hydropower plant at home and abroad is analyzed in this paper, flaws of the present maintenance strategies are picked out. General trend of the hydropower plant equipment maintenance strategies to networking、strategies fusion and condition-based maintenance is also pointed out on the basis of hydro power plant equipment maintenance strategies research.

【Key words】 Maintenance strategy;RCM;Condition-based maintenance;Hydropower plant

1. 概述

（1）定期检修制度以时间为依据，即根据经验和统计资料，为保障设备完好率处于一定水平而进行的定期计划检修方式。目前我国水电站检修主要采取的是定期计划检修制度。不可否认，这种传统的检修制度在以往的水电站检修中，在发现并消除设备缺陷和故障中起到一定的积极作用。但是随着电力设备日益复杂、电力用户对供电可靠性要求的日益提高，这种检修制度越来越不适应现代水电站运行和检修的需要。

（2）随着我国电力市场经济体制的建立，在水电设备监测技术、故障诊断分析技术等软硬件快速发展的基础上，不少水电厂开始逐步探索新的检修模式和维修理念，试图提高设备可靠性，降低设备检修成本。本文将在分析研究点检定修、RCM及状态检修等设备检修模式的基础上，对水电检修模式的发展趋势进行展望。

2. 水电厂现行检修制度及其存在的问题

2.1 国内水电厂检修制度。

（1）建国以来，国内电厂在学习前苏联经验的基础上，检修管理体制长期以事后维修、定期计划检修为主。在这种检修体制下，检修项目、工期安排和检修周期均由管理部门根据经验制定，一般包括定期大修、小修、维护和临时检修等形式，基本可以保持供电的稳定性和人力、物力、资金安排的计划性。

（2）随着状态监测技术的发展和我国电力行业对水电厂“无人值班”（少人值守）的要求，在线监测技术在水电厂得到了较为广泛的应用，新技术、新设备和新理论的投入，为我国水电行业对现有的检修制度进行改革和完善奠定了基础。如广州蓄能水电站、太平哨发电站等电站引进和推广的以可靠性为中心的检修策略（简称RCM），彭水电站推行应用的点检定修设备检修管理策略，三峡、葛洲坝电站以检修数据为基础，综合各种检修模式结合自身电站的特点推广应用的精益状态检修策略等，都取得一定的成绩，为增加设备可靠性，减少设备检修成本做出了突出贡献。

（3）但是迄今为止，各个水电站检修模式的应用研究都只是停留在探索阶段，并不能完全符合水电设备现状，满足用户对供电稳定性要求。

2.2 国外水电厂检修制度。

（1）国外水电检修制度，根据其所在国家的发展水平和对电力供应稳定性要求标准的不同而有所不同。EDELCA公司、伊泰普水电站、加拿大魁北克水电公司、美国垦务局水电站的检修模式，对国外不同发展水平的水电检修模式具有典型的代表意义。

EDELCA公司是委内瑞拉最大的电力公司，其水力发电量占全国水力发电的94%，该公司对水电设备主要采用定期计划检修制度，主要包括定期维护、定期检修、技术改造等。

（2）巴西伊泰普水电站在定期计划检修的基础上有所进步，该电站能够对设备检修按照计划、实施、控制和分析的闭环控制步骤，长期评价设备检修全过程的成本效益比，针对设备特点，制定较为科学的设备定期检修制度，同时根据定期检修结果和对设备运行的诊断分析，适时制定非周期性维修，预防故障的发生。

（3）对于美国、加拿大等发达国家的水电站检修（如美国垦务局所辖电站及加拿大魁北克水电公司），虽然定期计划检修仍然占有十分重要的地位，但在先进状态监测手段的辅助下，这些水电站开始逐步加强状态监测和故障诊断检修在水电设备检修中的作用，检修方针开始以可靠性为中心，确保生产发电、减少开支、提高设备可用性为目的，使（4）用有限资源对设备进行适时检修，而不是盲目、死板的按照计划对机组进行检修，为全新检修策略、检修理念在水电站的应用奠定了基础。

2.3 目前水电站检修制度存在的问题。

纵观国内外水电站现行检修制度，仍然以定期检修为主，随着发电设备向大型化、集成化、精密化、自动化、计算机化方向的不断发展，这种水电设备检修制度逐渐暴露出其缺陷，主要表现在：

（1）临时性检修频繁：缺陷较多的机组不能适应由管理部门统一制定的计划检修安排，不到检修周期就必须强迫停运检修，导致发电、供电与检修计划经常被打乱。

（2）维修不足：机组由于各种原因在未到检修期时产生局部故障，但受到检修计划的制约，不得不带病运行，有时故障的继续恶化造成维修费用的增大以及不必要的事故损失，甚至严重事故损失。

（3）维修过剩：对于设备运行状态较好的机组，按照检修计划进行不必要的检修，由此不但会造成设备有效时间的损失，检修成本的增加，还有可能造成设备可靠性的降低。

（4）设备可靠性差：目前我国经济建设正处于高速发展阶段，对电力的需求与日俱增，各发电厂的发电机组大幅度提高了运行小时数，严重压缩了对机组的计划检修时间，从而导致发电设备欠维修和可靠性的降低。

3. 当前水电站检修方式的研究热点

电力走向竞争上网之路是必然的发展趋势，这给各发电企业提出了更高的要求，因此，探索一个更科学、更加符合电力市场规律的，旨在提高设备的可靠性，提高企业的经济效益，同时减少维修工作量，缩短检修周期，降低检修成本的设备检修模式势在必行。21世纪初，随着科学技术的进步，各水电站努力研究尝试适合自身特点的水电站设备检修管理模式，水电检修管理模式研究进入了一个百花齐放、百家争鸣的时代。

3.1 设备点检定修管理。

（1）设备点检通过对设备的全面检查和分析来达到对设备进行量化评价的目的。

（2）点检是指借助于人的感官和检测工具，按照预先制定的技术标准，定点、定标准、定人、定周期、定方法、定作业流程，对设备进行检查的一种设备管理方法。定修是指利用点检的分析结果，依据预防检修原则确定设备检修项目、检修时间、检修工期，并严格按计划实施设备检修的一种检修方法。点检定修制是以点检为核心，全员、全过程对设备进行动态管理的一种设备管理体制。点检人员是设备的责任主体，既负责设备点检，又负责设备全过程管理。点检、运行、检修三者之间，点检处于核心地位。点检定修制可以使设备在可靠性、维护性、经济性等方面达到协调优化管理。

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（3）点检定修在机、电等传统专业设备管理得到了很好的应用，并在火电厂已经得到推广应用，但因点检定修管理模式没有按照设备自身特点进行分类，不适用于水电站多设备、多检测点的特点，其在水电应用并不广泛。

3.2 设备状态检修。

水电站机组设备状态检修是指通过对机组设备的状态进行监测与诊断分析，使操作人员更好地掌握机组设备的运行状况，使得水电站的机组设备更加可靠、稳定，并在此基础上确定检修方案和检修时间，这一系列过程需要充分考虑水情(水位水量)、机情(设备状况)、电情(电力市场)，并采用最优化的检修决策，在保证水电设备的正常运行的同时，确保其经济收益的最大化。近些年来，很多水电站已开始对机组的状态检修进行了初步研究。然而，受技术水平的限制，目前国内外水电站的“状态检修”研究还只能停留在“状态监测”的水平，与“状态检修”的目标：在状态的监测与诊断基础上的，为检修决策提供依据，还有一定的距离。主要表现在：

（1）受技术条件限制，目前“状态检修”诊断功能不完善，无法为设备检修提供准确依据。 

（2）设备健康状态的评估手段和方法不健全：设备健康状态的正确评估，判据、安全裕度的选择，目前尚无据可依。

（3）水电站的检修维护不是一个单一设备，目前的状态监测模块不能满足全部设备状态监测的需要，应根据设备状态评估的需要，加大设备状态监测和诊断模块的研发。 

3.3 以可靠性为中心的维修策略（RCM）。

3.3.1 RCM理论的研究起源于20世纪60年代美国航空业，并把RCM 制定的维修大纲首次应用于波音747飞机；70年代后期RCM引进到美国国防工业，在大量理论与应用研究基础上，逐步完善和形成了RCM应用的标准。目前美国军方几乎所有重要军事装备的维修大纲都是应用RCM方法制订的。

3.3.2 根据RCM理论，设备故障概率与运行时间的关系曲线并不是单一的，设备并非维修的越多越可靠，频繁和无必要的设备维修不但不能提高设备的可靠性，反而会降低设备的可靠性，增加设备维修成本。通过研究发现，设备故障曲线主要分为六种，六种曲线中与时间相关的故障模式曲线仅占所有故障模式的20%，其余80%的故障模式曲线与时间无关。RCM分析体系正是在这些研究的基础上发展起来的新设备维修理念。

3.3.3 RCM是第三代设备检修的代表性管理模式，是一种复杂的系统性的设备检修策略分析方法。

3.3.3.1 从系统划分、系统边界的确定，每个系统的功能列写，针对每一个系统功能，功能故障的列写，然后针对每一个功能故障功能列写故障模式，针对每一个功能故障模式，列写故障影响，并结合该故障维修费用，采用RCM决断逻辑，给出每一种功能故障模式的维修策略，最后综合所有系统功能故障模式的维修策略，制定机组维修大纲。其维修策略根据故障模式的不同而不同，包含了定期检修或定期更换、状态检修、事后检修等几乎所有检修方式。对于一个成功有效的设备维修管理策略，应该具备以下基础条件：

（1）在电厂寿命期内能够以闭环系统的形式有效运作。

（2）该维修策略应该能够包括与设备可靠性有关的所有活动。

（3）该体系的运作能够持续提高设备的可靠性。

（4）体系本身可以根据内部外部经验反馈不断的改进。

3.3.3.2 因此根据设备维修经验及RCM决断逻辑，针对每一个故障模式初步制定维修策略后，还要依据科学数据统计的方法，对每一种维修策略进行深入细致的研究分析，并根据研究结果以及设备不断更新、状态监测手段的不断进步，对维修策略进行不断更新和改进。如根据维修经验，对于某一类设备需要定期检修或者更换，但通过数据分析，该类设备的故障率与机组运行时间没有直接的联系，定期更换设备反而会增加设备故障率，因此需要对该类设备维修策略进行修改。同样，对于已经确定维修策略的设备故障模式，其具体的维修参数也应该依据科学的数据进行完善和修改，如对于定期维修或定期更换类维修任务，设备失效率与时间的关系曲线确定；对于状态检修类任务，P-F间隔的确定；纠正类巡检任务，巡检时间间隔的确定等。

3.3.3.3 我国开展RCM的研究与应用较晚，目前除在航空、核电等对设备可靠性要求较高的设备检修有所应用外，在水电、传统机电设备检修应用较少，这主要是因为RCM检修策略是一个系统工程，需要投入大量的人力、物力和财力，而且在研究开展初期无明显收效，只有当针对本系统设备的RCM数据库逐步完善后，RCM检修策略对提高设备可靠性的作用才会逐渐显现出来，因此很多对可靠性要求不是很高的企业在巨大的投入面前望而却步。

4. 水电站维修方式的发展趋势

4.1 国内国外水电站针对定期计划检修的种种弊端，利用现代科技手段，进行了各种新的探索。其中点检定修设备管理通过对设备的全面检查和分析来达到对设备进行量化评价的目的，但是由于该检修策略未能对检查对象进行分类检查，对于水电站多机组、多设备的特点，很容易使巡检、检修工作量变大，点检流于形式；而状态检修是基于先进的监测和诊断技术实施有目的维修的检修策略，但目前的监测和诊断技术不能满足发电设备的“状态检修”需要。RCM检修策略是一套建立在科学分析基础上的系统分析工程，通过对设备进行分类，根据不同的故障后果对设备分别采取不同的检修方式，以达到提高设备可靠性和经济效益最大化的目的，但RCM检修策略前期投入过大，影响其在水电设备检修的应用推广。

4.2 目前各种检修策略各有其优缺点，各水电站在探索及应用过程中结合自身实际情况对各种检修策略进行了修订和完善。下面，根据目前国内外检修策略研究开展情况，结合科技的发展，谈一谈水电设备检修管理的发展趋势。

（1）监测诊断系统网络化。水电机组结构复杂，故障原因多种多样，故障机理目前还没有完全弄清楚，因此，故障案例和故障数据的积累尤其重要。单个水电厂或机组出现故障的概率并不高，而监测系统网络化可以积累不同水电厂的故障数据，为故障诊断方法的研究提供更多的样本。目前国内水电行业进入了流域开发的新阶段，梯级电站不断涌现，发电企业所属机组数量不断增加，机组型号大部分类似，为监测诊断系统的网络化提供了基础。计算机网络技术的高速发展，使各个电站机组监测诊断系统网络化、实现信息共享成为可能。 

（2）各种检修策略相互借鉴，取长补短。如点检定修管理在点检掌握设备状态的基础上，结合设备状态监测技术的进步，针对不同的设备引入了状态检修及事后检修等检修方式，从一定程度上引入了RCM的设备管理理念；美国电科院在多家电站推行RCM检修设备管理经验的基础上，对RCM分析流程进行精简、优化，研究推出SRCM，而很多电站也在探索适合自身实际情况的RCM检修策略，如TPM-RCM检修策略等；

（3）引入先进科技，发展状态监测与故障诊断技术。即使是RCM设备检修策略也认为状态检修方式是首选的检修方式，只有在状态监测技术无能为力的条件下，才会选择其他如定期检修、事后检修或重新设计等检修方式。应用诊断技术进行预知维修是设备检修的发展方向。但是目前，在发电设备上完全依靠和实施状态检修，不具备技术条件，因此，应大力发展并应用相关技术，推动设备状态检修的发展。

5. 结语

我国目前的发电企业设备检修管理模式已经不能适应电力市场化改革需要，本文分析了国内外发电企业设备检修管理的现状，找出了发电企业设备检修管理存在的不足，并结合目前水电设备管理模式研究热点，创造性地提出了水电设备检修多检修方式相结合、网络化管理、设备状态检修的发展方向，对我国发电企业适应新的电力市场环境，增强企业市场竞争力有很好的借鉴意义。

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参考文献

［1］ 徐波，张雅琦，马龙，井玄伟. 最优维护信息系统在葛洲坝电站中的应用.水电能源科学，2008,26(5):135～137.

［2］ 艾友忠，卢进玉，吴炜. 葛洲坝机组的现场试验与状态检修. Hydropower, 2004:135～137.

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［文章编号］1619-2737（2014）06-12-830

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