设备缺陷产生过程动态监控研究

罗文兵

摘 要：“3.11”日本福岛核事故后，政府和社会公众对核电的安全问题高度关注，对运行核电站的安全生产提出了更高的要求。随着电站机组运行年限增加，设备部件性能下降，给电站的安全稳定运行带来不利影响。为实现将设备缺陷控制或消除在产生过程中，在实时数据系统的基础上，研发了“机组设备参数劣化趋势分析系统”，并推行实施“设备缺陷产生过程动态监控管理”理念，从而提高了设备可靠性，取得较好的成效。

关键词：设备可靠性 故障趋势 动态监控

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（c）-0132-02

为了解决如何将设备缺陷控制或消除在产生过程中这一问题，某核电站结合电厂运维实际需求，在实时数据系统的基础上，研发了“机组设备参数劣化趋势分析系统”，通过该系统辅助应用，从而实现了“设备缺陷产生过程动态监控管理”理念。该系统的着眼点是从最能够反映设备状态变化的测点参数层面入手，针对性地对机组运行状态的重要参数进行动态跟踪管理，通过对重要设备参数的劣化趋势进行分析，达到提前发现重要设备性能劣化趋势。从而提前对设备性能劣化原因进行分析，并做到能提前采取措施进行干预，并在最有利的时间进行维修消缺陷处理，避免设备缺陷进一步恶化导致设备损坏或停机、停堆，从而提高设备安全运行水平，确保机组安全可靠运行。

1 设备缺陷动态监测的实施

针对目前设备缺陷管理仅限于缺陷产生后果之后才采取措施的现状，考虑如何将设备缺陷控制或消除在产生过程中，即设备缺陷产生影响之前，从而降低缺陷导致设备不可用率，是核电设备管理者目前面临解决的重要问题。为了有效解决这一问题，充分发挥全数字化仪控系统的优势，基于已经开发应用的实时数据系统平台，研发了“机组设备参数劣化趋势分析系统”。通过实时数据系统平台与机组仪控数字化管理系统进行接口，将机组设备参数测点的数据时时传送到分析系统进行动态分析，并有针对性地对机组运行状态重要参数进行动态跟踪，并分析设备参数的劣化趋势，从而及时发现有劣化趋势的参数，提前组织原因分析，发现设备缺陷，采取必要的干预措施，避免设备缺陷进一步恶化，为提高设备运行管理水平，确保机组安全、稳定运行，提供有力的支持手段。

将“机组设备参数劣化趋势分析系统”与机组数字化的仪控设备保护系统的功能进行比较。后者保护设备免遭损坏的方式主要为当某些预定义的关键条件达到时进行逻辑保护动作，直接停止设备运行（紧急停机），而参数劣化趋势分析系统能用于对设备的蠕变缺陷做出响应，预测重要设备的可用性，作为状态检修的基础依据，为运行模式的优化提供参考建议。系统可对机组设备运行状态的参数进行跟踪，当某一个参数发生异常偏离时，系统自动生成报警信号，并在系统报警信息记录栏中发出报警信号并记录，同时将报警信息以邮件形式发送给设备管理工程师。

根据设备参数测点的预报警数值和动作限值或性能要求数值进行了判据分析，并形成四种判据模型如下：

（1）限值型判据。按照预报警数值和动作限值或性能要求数值进行判据分析。即当参数发生异常时记录异常的开始时间，并发送报警信息，待参数恢复正常后记录异常的结束时间，程序通过统计该参数发生异常的次数及持续时长给运维人员提供参考。

（2）趋势型判据。根据参数在指定时间段的变化趋势进行判断和解析，如连续上升或下降N天。如连续变化超过N天，将作为满足劣化的条件进行预警处理。对于选定时间段参数波动及跳变情况，将采用分段均值的方式进行处理。趋势型判据将基于时间维度对设备参数的劣化情况进行分析，并基于分区段的微分原理进行参数变化情况的判定，在一定的程度上避免参数趋势突变所造成的影响。

（3）累计变化趋势型判据。在趋势型判据的基础上增加累计涨幅或累计降幅的指标判据，即在满足参数趋势连续变化N天的基础上，对累计变化幅度值是否超过设定值进行判定。如不满足此判据，则按趋势型判据进行解析处理，如满足此判据，则进行此设备参数的劣化预警处理。

（4）多测点判据。多测点判据将对各测点分别进行解析，对于存在“与”关系的判据，将各测点产生的结果取交集处理，对于存在“或”关系的判据，将分别按两个参数配置来进行解析。多测点判据针对特殊参数判据进行设定，包括汽轮发电机组无功功率参数和技术支持处提供的参数等。

经过前期需求调研、DEMO制作需求分析及确认、项目的系统架构的设计、功能软件的开发、核心判据算法的建立、程序服务和发布界面的开发、系统试运行调试、消缺完善等过程，历时一年的时间，完成“机组设备参数劣化趋势分析系统”研发。

2 设备缺陷动态监测应用案例

“设备缺陷产生过程监管理念”通过“机组设备参数劣化趋势分析系统”应用实践得到很好地实现，在此以电站2号机组3号主泵电机止推轴承温度高缺陷为例进行应用简述。

缺陷简要描述：2012年11月份以来，2号机组3号主泵电机止推轴承温度2JEV30CT014/015/016持续缓慢上涨，12月24日02点57分2JEV30CT015上涨到80 ℃。

缺陷潜在风险：3号主泵电机止推轴承温度测点2JEV30CT014/015/016三取二温度超过85 ℃，保护切除3号主泵，机组降功率。

缺陷处理先决条件：通常情况下该缺陷要进行彻底处理，必须将机组状态后撤到冷态。

2号机组3号主泵电机止推轴承温度测点2JEV30CT015在发生劣化时，系统根据判据条件（温度大于75 ℃或者连续上升7天），自动将参数劣化预警信息以邮件的方式发送到各关注人员的邮箱中，同时在报警主画面中，主泵字样图标会从绿色变为红色，在报警信息栏中，会有更为详细的报警信息及参数判据条件信息。在报警栏中设备管理工程师可以进行统计分析和趋势分析及1、2号机组参数对比分析。

报警信息产生后，电站生产管理人员立即组织专业人员进行深入分析，并启动了日常生产管理组，对2号机组3号主泵电机止推轴承温度高缺陷原因进行多次分析讨论。

经查2号机组3#主泵电机油箱油温（2JEV30CT001）、上下导瓦的瓦温（2JEV30CT008-013）和止推瓦的瓦温（2JEV30CT014-016）历史曲线，从2011年1月份开始，2JEV10CT001、2JEV30CT008-013、2JEV30CT014-016一直呈缓慢上涨趋势。3#主泵电机润滑油从商运以来一直没有进行更换，最近几次大修虽然对润滑油进行了分析化验，各项指标值均满足规范要求。最终初步认为可能的原因为：一是润滑油老化；二是推力瓦瓦面有损伤，并呈缓慢发展的趋势。

通过“机组设备参数劣化趋势分析系统”，及时发现3号主泵电机止推轴承温度高缺陷，通过对3号主泵采取动态逐步更换润滑油、避免油质进一步劣化的方法，有效避免了主泵电机止推轴承温度的进一步上升，从而确保3号主泵安全地运行到寿期末。

3 设备缺陷动态监测应用成效

“设备缺陷产生过程监控管理”创新应用，及时发现并成功解决了主泵电机止推轴承温度高、分离水泵推力轴瓦温度高缺陷、主泵一级密封后压力比波动等重大设备缺陷，有效消除了机组运行隐患，减少了机组小修的次数，提高设备可靠性，降低了机组发电成本，提高了机组能力因子，为设备预防性维修及大修项目优化提供参考依据。

参考文献

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