发电企业推行状态检修的思考

国家电投集团电站运营技术（北京）有限公司 王金鹏

发电企业实施设备状态检修，是实现管理现代化、提高发电企业综合实力的有效途径之一，是技术创新、管理创新的具体体现，并能有效地防范定期检修造成设备过修或失修的风险，提高设备的安全性和经济性[1]。实施状态检修的重要意义体现在：提升精益化管理水平，促进发电企业设备管理由定性粗放向定量精益的转变；优化生产运行指标，有效减少非计划停运次数和停运时间，提升可用系数；防止设备过修和欠修，科学制定设备检修策略，提高检修工作针对性；科学控制检修维护成本，不必要的解体检修工作量减少，检修维护支出降低。

有效推行设备状态检修，精准开展设备诊断是关键，设备监测是精准诊断的前提条件之一。如何将机组或设备现有的监测状态利用起来，实现机组或设备的状态评价，为检修策略制定提供依据，是发电企业目前需要解决的问题。

1 设备状态监测与诊断现状

对于发电设备，常用于状态监测与诊断技术主要有[2]：振动监测与诊断（轴系振动、扭振、管道振动监测诊断等）；温度监测与诊断（红外线热成像诊断）；应力监测与诊断（热应力、动应力监测与诊断）；位移监测与诊断（膨胀监测）；电气参数监测与诊断（局部放电、铁芯电流、绝缘监测等）；声波监测与诊断（超声波诊断）；油液分析、监测与诊断（光谱、色谱分析诊断）；化学分析、监测与诊断（氢气纯度、氧量监测等）；射线监测与诊断（成分分析）。上述状态监测技术针对特定的发电设备、系统已成熟应用，为设备安全、稳定、经济、长周期运行提供了技术保障。

学术界和工程界存在两方面观点，学术界主要是高等院校研究机构，认为目前机组或设备的状态监测手段还不完善，很多信息无法获得，是制约状态检修的主要因素；工程界主要是发电企业，认为当前机组或设备的监测手段已经很多，很多监测需求在现场和技术上难以解决，大量的技术改造投资难以承受，建议就目前现状最大限度开展状态评价[3]。 从目前发电设备技术装备来看，机组及主设备的状态监测是较为完善的，而智能诊断功能相对薄弱，从有限的设备监测信息中提取设备状态和故障征兆还不成熟，设备原始数据统计分析和专家经验的充分融合还存在欠缺，这是主要制约设备诊断技术、推行状态检修的瓶颈。

2 信息融合技术与设备状态评价

如何将机组或设备现有的监测状态利用起来实现机组或设备的状态评价，是发电企业目前需要解决的问题。根据机组或设备现有的监测手段、发电企业现行的生产管理方式有效利用信息融合技术，基本可以实现数据监测、事故征兆、决策管理的融合，与目前发电企业开展设备状态分析评价的流程非常接近。如何实现具体的融合，各种基于概率的方法仍处于研究阶段，与实际工程应用还有很大差距。为解决这一问题，应用广义风险评估方法，依据现有的专业经验和评价标准进行分析评价，对系统的安全可靠性进行定性或定量分析，得出发生危险的可能性及后果的严重程度。利用信息技术融合理论和风险评估方法，以专家经验、设备监测或试验数据为依据，开展设备劣化趋势分析和状态评价，为状态检修策略的制定提供依据。

表1 轴流一次风机状态评价表

3 状态检修流程

设备状态检修的主要流程包括设备基本信息采集、设备状态评价、检修策略制定、设备检修实施等。设备基本信息采集是基础，需要对设备制造、安装、运行、维护、检修、试验全过程的基础数据、运行数据、试验数据、维护数据等进行全方位收集。设备状态评价是核心，综合运用在线监测、运行巡检、专业点检、精密点检、定期试验等技术手段，持续开展设备状态跟踪监视和趋势分析，依据评价标准确定设备健康状态。检修策略制定是在设备状态评价基础上，根据设备综合评价结果确定的检修维护内容、周期、方式等。设备检修实施是依据检修策略，按照管理要求、技术标准组织开展检修的执行过程。

4 设备状态评价

利用信息技术融合理论和风险评估方法，开展设备状态评价，关键是确定设备状态量、重要程度、劣化程度、判断依据和监测方法。

设备状态量是直接或间接表征、反映设备工况的信息，由专业技术人员查阅设备说明书、行业标准确定；重要程度即状态量权重，反映状态量对设备安全运行的影响程度，从轻到重分为四个等级，系数为1、2、3、4，一般通过经验判断、专家评议确定；劣化程度反映设备每一项状态量的损坏程度，从轻到重分为四个等级，分值为2、4、8、10；判断依据是确定劣化程度的标准依据，由专业技术人员查阅设备说明书、行业标准确定；监测方法是获取设备状态量信息的途径、方式，一般分为在线、离线和实验等。在线监测数据来源于机组DCS系统，离线监测数据来源于人工检测，实验数据来源于仪器仪表的计算分析数据。以哈尔滨锅炉厂HG-1964/25.4-YM17型锅炉配套的PAF18.5-13.3-2型轴流一次风机为例编制状态量评价表1。

状态量评价值等于重要程度值乘以劣化程度值（表2）。设备状态评价等级分为四级：正常状态、注意状态、异常状态、严重状态，由设备状态量评价值确定。设备状态量评价值=MAX｛状态量1评价值，状态量2评价值，状态量3评价值，……｝，正常状态：设备状态量评价值≤10；注意状态：10＜设备状态量评价值＜20；异常状态：20≤设备状态量评价值＜30；严重状态：设备状态量评价值≥30。目前设备状态评价仍处于探索阶段，缺乏有效数据积累，未建立多个（两个及以上）状态量劣化叠加对设备状态影响的分析模型，现阶段设备状态评价结果仅考虑单一状态量评价最大值作为设备状态评价的依据。设备状态评价周期主要取决于设备状态量的监测周期，获取各个状态量的监测值后，即可计算判定设备状态。

表2 状态量评价值表

表3 PAF18.5-13.3-2型轴流一次风机各状态参数监测周期表

5 检修策略制定

设备状态评价结果是制定检修策略的重要依据，也是进行设备状态趋势分析的数据来源。

检修策略。正常状态：按现有维护方式，保持运行；注意状态：加强巡、点检，加强监视，分析原因，跟踪状态量劣化趋势，优化运行方式，采取预防性措施，防止进一步劣化；异常状态：开展原因分析，制定并采取针对性措施，做出预知性检修建议，适时安排消缺或检修；严重状态：尽快安排设备解体检修。

趋势分析。设备状态评价是在某一时点对影响设备安全稳定运行的状态参数进行的监测、分析，确定设备当时的健康水平，但不能整体分析设备的劣化趋势、频发故障、问题根源。因而需要收集一定周期的设备状态评价结果，通过绘制设备状态趋势图摸索设备故障规律、劣化趋势，从而分析出设备问题根源。

6 推行状态检修的关键

建立设备状态影响分析模型。针对各类主、辅设备，分析确定影响设备安全节能环保运行的各个状态量，明确各状态量的监测方法、监测周期，进行原始数据积累。通过数据积累、大数据分析，科学确定各状态量的权重、劣化程度及判断标准，进而深入研究多个状态量劣化叠加对设备状态的影响，分类建立设备状态影响分析模型。

开发设备状态评价信息系统。开展设备状态评价的理想状态是实时综合分析研判，实时评价设备状态，及时为设备运行、维护、检修等提供科学依据。设备状态量数据来源于在线监测、运行巡视、点检维护、检修、试验等，而这些数据又分别由发电运行部、设备维护部、生产技术部以及检修公司、电科院等单位提供。依靠人力协调内外部单位，进行数据汇总、综合分析，保证设备状态评价的实时性基本不可能。有效的方式是应用人工智能，集中专家经验和思想方法，开发设备状态评价信息系统，将设备状态量来源、采集/填报方式、周期、责任单位固化至信息系统，由计算机进行综合分析，实时输出各类设备状态，为运行参数调整、维护方式优化、检修策略制定提供参考，保证设备安全可靠经济运行。

7 结语

由于设备故障诊断技术水平相对滞后，发电设备完全实现状态检修还需要进行深入的研究，但状态检修技术已成为电力行业的前沿技术、关键技术和实用技术，是国内外发电设备检修精细化管理的发展趋势。近期来看，利用机组或设备现有的监测方式开展状态评价，是发电企业提升管理水平的当务之急。长远来看，高等院校或研究机构与发电企业联合，逐步完善设备状态评价模型、开发状态评价信息管理系统是今后的主要研究方向。

表4 轴流一次风机状态参数监测数据记录表