火力发电厂设备精密点检体系及其应用

柯愈龙，陈光，吴峥峰，贺军

（华电电力科学研究院，杭州 310030）

火力发电厂设备精密点检体系及其应用

柯愈龙，陈光，吴峥峰，贺军

（华电电力科学研究院，杭州 310030）

国内火力发电厂一直存在设备检修过剩和检修不足的问题。介绍了中国华电集团公司的精密点检体系，结合振动分析、红外分析、超声分析、油液分析和电机电流分析5种技术手段，全面、准确地掌握设备运行状态。电厂应用结果表明，精密点检发现并消除了大量的设备缺陷，大幅减少了设备紧急抢修情况，多次避免了机组降出力和非计划停运事件，有效提升了火力发电厂的设备管理水平。

火电厂；状态检修；故障诊断；精密点检；设备管理

0 引言

长期以来，国内火力发电厂的设备检修基本采用计划检修模式，按照一定的检修周期进行预防性检修。这种检修方式存在针对性不强、工作量大等问题，经常出现设备检修过剩或检修不足的情况［1］。检修过剩浪费了大量的检修费用，过多的检修拆装还会加速设备磨损，缩短设备的使用寿命；检修不足是因为不了解设备的运行状态，设备容易出现突发状况而停机，被动抢修的情况经常发生，影响机组安全、稳定运行。

为寻求更合理的设备检修模式，我国电力行业进行了积极的探索和实践，状态检修正是在这种背景下诞生的。状态检修依据各种设备状态监测数据综合评估设备的健康状况，真正做到“应修必修、修必修好”，由预防性检修转变为预知性检修，由被动抢修转变为主动维修。

1 华电精密点检体系

为提高火力发电设备的可靠性，提高检修的针对性，延长机组大修周期，降低检修维护成本，在总结点检定修和状态检修工作经验的基础上，中国华电集团公司经过认真论证，结合自身特点建立了华电精密点检体系，自2009年起开始在所属发电企业试点并推广。

精密点检运用振动分析、红外分析、超声分析、油液分析、电机电流分析5种技术手段，对设备进行全方位的体检，发现问题并找出问题的根源；针对故障的根源性原因提出改善建议并指导维修；建立完善科学的状态监测系统，预测故障发生的趋势；采取标准化的预知保养方法，建立详尽的设备全寿命周期管理档案；实现精密点检工作的标准化与规范化，建立“常点检，定期体检，精密诊断跟踪”设备管理模式；开发精密点检与远程诊断平台，电科院可以远程跟踪设备运行状态，电厂诊断存在困难时可提供远程诊断技术服务。电厂精密点检工作流程如图1所示。

图1 精密点检工作流程

2 精密点检技术手段

华电精密点检体系涵盖的5种技术手段均为目前成熟且广泛应用的故障诊断技术。根据设备特点，使用其中一种或多种技术，为设备制订具有针对性的状态监测方案，力求全面、准确评估设备的运行状态。对同一台设备采用多种技术手段进行诊断，既可以从多角度了解设备的故障情况，还可以相互印证各技术手段，确保故障诊断的准确性。

2.1 振动故障诊断技术

火力发电厂转动机械较多［2］，其振动故障多且不易处理。转子系统的故障往往都以异常振动的形式表现出来，通过采集振动信号并进行频谱分析，可以判断引起振动故障的原因。精密点检配备了先进的振动频谱分析仪，内嵌专家系统，能自动进行故障诊断，结合人工分析可提高故障诊断的效率和准确率。振动分析技术可以诊断转子系统不平衡、不对中及松动等常见故障；通过特征频谱识别，还可以发现轴承磨损、齿轮磨损等难以准确诊断的问题。

2.2 红外故障诊断技术

红外故障诊断技术利用红外热成像原理显示设备表面温度分布情况，以判断设备内部状况，具有图形直观、判断准确、安全可靠、诊断效率高等特点［3］，在电气设备的预防性检修中发挥了重要作用。精密点检配备了先进的红外热成像仪，用于检测输变电设备电压致热或电流致热型缺陷，如主变压器、互感器、避雷器等设备的引线接触不良问题；还用于快速检测转动机械运行时的温度异常，如轴承和齿轮等转动部件温度异常、润滑和冷却系统温度异常，帮助判断转动机械设备故障原因。

2.3 超声故障诊断技术

超声故障诊断技术通过接收设备故障时产生的超声波并进行分析，判断设备存在的缺陷，应用广泛。超声可用于输变电设备局部放电检测，判断绝缘状态；也可以用于压力容器及管道的泄漏检测，可以迅速定位噪声来源，准确发现泄漏部位；还可用于判断旋转机械转动部件故障，如轴承寿命早期出现的轻微磨损、润滑不良问题。轴承故障通常采用振动监测的方法［4］，由于振动探头的频率响应范围在20 kHz以下，只能发现轴承中后期故障，此时轴承已出现明显的磨损，而轴承早期故障频率一般在25～60 kHz，在超声监测范围内，可以弥补振动分析手段的不足。

2.4 油液故障诊断技术

油液故障诊断技术利用油液所携带的设备工况信息（如磨屑颗粒大小、质量浓度及成分等）掌握设备的当前工作状况，判断设备当前的润滑和磨损状态，从而为设备的正确维护提供依据，达到预知性维修的目的，是设备状态监测、故障诊断和状态检修的主要技术手段之一［5］。对旋转机械润滑油定期进行监测，根据润滑油污染状况综合判断转动部件的润滑、磨损情况，对于延长设备使用寿命具有重要价值。如轴承润滑油监测：根据SKF轴承寿命的研究，轴承润滑的污染状况可使轴承的寿命相差500倍，可见油液监测的重要性。

2.5 电机电流故障诊断技术

运行中的电机，其定子电流频谱包含丰富的信息［6］，不同故障的谱线会发生特定的变化，从而可以确定故障类型。通过电机电流故障诊断技术，能发现电机转子断条、裂环、相间短路、转子偏心等其他技术手段难以诊断的问题。该技术利用电流互感器采集电机运行电流信号，通过频谱分析仪进行诊断分析，方法简单、诊断准确。利用该技术手段，多次发现火力发电厂高压电机问题，如循环水泵电机、电动给水泵电机转子笼条断裂问题。

3 典型案例

精密点检采用多种技术手段对每台设备进行综合诊断，实现对设备故障的全方位、多角度诊断分析，在精密点检过程中发现并解决了大量设备故障。以下为精密点检故障诊断典型案例。

3.1 振动故障诊断案例

利用振动分析仪对某电厂排粉风机进行测试，发现风机自由端解调谱中出现了幅值较高的8.78倍频成分，DW谱中水平方向冲击值最高达到101 g，均方根值高达75 g。

经查阅，该风机自由端轴承为SKF公司的NU334M，该轴承滚珠通过内圈的频率为8.78倍频，分析认为风机自由端轴承内圈存在严重磨损。现场解体后，发现该风机自由端轴承内圈磨损严重，如图2所示。

图2 轴承内圈磨损

3.2 红外故障诊断案例

利用红外热像仪对某电厂220 kV升压站电流互感器引线接头进行检测时，发现A，B相温度与C相比偏高，最大温差达到了17℃。根据DL／T 664—2008《带电设备红外诊断应用规范》，判断为中度缺陷，待合适机会申请设备停运，对A，B两相引线连接处进行检修。

解体后发现引线接头的接触面严重氧化（如图3所示），分析认为接头未涂导电膏，且接触面不平整，存在间隙，长时间运行后接触面氧化，接触电阻增大，导致接头过热。

图3 轴承内圈磨损

3.3 超声故障诊断案例

某电厂锅炉水冷壁发生泄漏，如不尽快确定漏点位置，泄漏缺陷扩展很快，造成锅炉补水严重不足，可能会导致锅炉大面积爆管，造成巨大经济损失。采用超声检测仪进行检测，发现其中4根水冷壁管壁超声数值明显大于相邻的管壁，说明存在泄漏问题。对检测到的泄漏部位进行检查，发现管壁焊缝处有直径约0.7 cm的孔，该孔的相邻管壁也受其影响有变薄现象，并且出现了较小的漏点（如图4所示）。

图4 水冷壁漏点分布

3.4 电流频谱故障诊断案例

利用频谱分析仪采集某电厂给水泵电机运行电流频谱，经计算，电机的极通过频率为0.16Hz，而此时的供电频率为49.98Hz，电流频谱在50.14Hz处出现了一个峰值，其幅值与供电频率差值为38.9 dB，判断电机转子断条的可能性很大。

停机解体并抽出电机转子进行检查，发现转子有2处明显的笼条断裂开焊，现场使用敲击法确认10余根笼条存在裂纹缺陷。

4 结束语

精密点检体系已在中国华电集团内公司多家火力发电厂应用，据统计，精密点检对设备故障诊断的准确率可以达到95%以上，设备经改善维修后的合格率达到100%。实施结果表明，精密点检可以有效帮助发电厂掌握设备的运行状态，及时发现和处理设备故障，大量减少了设备紧急抢修情况，多次避免了机组降出力和非计划停运事件，延长了设备检修周期和使用寿命，降低了设备检修维护费用，有效提升了火力发电厂的设备管理水平。

［1］陈天宇.发电厂设备状态检修管理的探讨［J］.水电能源科学，2006，24（3）：87-88.

［2］陈江，沙德生.电厂辅机振动故障诊断及处理［J］.电站辅机，2003（1）：24-27.

［3］周国安.红外技术在电气设备检测中的应用［J］.红外，2007，28（5）：36-39.

［4］周健成.超声波检测技术在设备故障诊断中的应用［J］.设备管理与维修，2011（7）：48-49.

［5］赵大治，张辉，谭士森，等.发电厂状态检修中的油液特种分析技术［J］.中国电力，2005，38（2）：33-35.

［6］杜占峰，左岐.电流特征分析在异步电动机故障诊断中的应用［J］.机电信息，2010（30）：44-45.

（本文责编：刘芳）

TM 621

：B

：1674-1951（2015）05-0021-03

柯愈龙（1985—），男，江西九江人，工程师，工学硕士，从事发电厂设备故障诊断等方面的研究（E-mail：keyulong＠yeah.net

2014-11-09；

2015-04-10

）。