火电厂设备状态检修技术与管理研究

武勇

（山东能源内蒙古盛鲁电力有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 016299）

我国市场经济不断发展，能源需求量的逐步增加，促使电力系统向超高压、大容量、跨区域建设，组成结构愈发复杂。电力设备如果出现故障，将带来生活混乱、生产停顿等问题，造成严重经济损失，使得设备状态检修愈发重要，仅采取传统检修方式难以满足社会需求。为此，火电厂设备状态检修中，应利用高科技方式，采取最佳检修技术及相应管理方案，提高设备运行的可靠性，把控设备运行状态，识别异常表现，降低事故发生概率。

1 状态检修概述

状态检修是指一定时间内设备运行状况的保障措施，利用多种监测方式，如设备运行发热、振动等数据，结合设备调试、检修及试验等历史数据，规划检修周期。设备状态检修经过多年发展，主要有以下3 种模式。

（1）设备风险评估的检修，源于20 世纪70 年代，是在社会效益、经济效益、费用风险三者间，寻找最大效益、最小风险的目标。可靠性与风险具有相通性，是描述事物两面的词汇，低风险代表高可靠性，高风险则代表低可靠性。

（2）基于全周期成本的检修，涉及设备设计、选型、制造、调试、运行、能耗、维护等成本，分为运行成本与制造成本。设备检修中，遵循全周期成本的理念，能够让火电厂考虑系统故障与检测费用的同时，确定检修周期，选择恰当检修方式，减少费用成本，延长使用设备年限，增强设备可靠性。

（3）基于可靠性的检修，在规定时间与条件内，设备完成特定功能情况，评价设备可用率、可靠度、平均寿命、故障率等。

2 火电厂设备状态检修的内涵

2.1 主要检修设备

火电厂是发电系统，运行设备较多，主要检修设备包括高低压电动机、断路器、发电机、电力电容器、大型变压器、中压开关、避雷器、电力电缆、配电变压器、母线连接、高压开关、配电变压器、绝缘子等。

2.2 检修技术指标

在电力设备检修中，常见方法有油化验、电气预防性试验、油色谱分析等，根据常规数据比较标准要求，判断设备是否健康，却只能分析历史数据，无法将设备实时运行状态监测出来。为此，我国电力企业进行大范围、长时间研究，结合设备运行，将在线监测与带电测试用于设备检修，结合设备历次状态、历史状态、当前状态综合分析，判断和预测设备状况及未来趋势，制定检修决策。设备初期运行良好，适当延长检测周期；设备运行异常，提高检测频率；设备存在明显缺陷，需要跟踪检测。

2.3 设备检修流程

火电厂设备状态检修设计流程多种多样，大致可将其分为以下步骤内容：（1）状态监测。检测电力设备状态情况，多使用红外线温度监测、超声波技术等。（2）数据获取。利用先进技术监测重要设备收集运行数据后，将其存储至数据库内，为后续分析提供支持。（3）数据分析。分析收集数据，为电力设备状态评估、检修策略提供指导。（4）评估状态。设备评估是根据长时间收集的设备运行信息及其分析结果，判断设备所处状态。（5）评估风险。设备结构复杂、种类多样，不同设备元件产生故障后，会造成不同程度损失，需对其开展风险评估。（6）检修决策。经过上述步骤，实时设备状态检修，确定检修时间与方法等。

3 火电厂设备状态检修技术应用

3.1 主设备检修技术

主设备为实现运行状态的有效检测，需在原有监控系统上，增加性能检测、汽水品质检测方式，准确分析设备状态。

（1）性能趋势分析。任何机器均可使用性能趋势分析，包括用于流量、温度、压力测量的关键及其及便携式设备。性能参数作为质量控制与监测程序的一部分，通过采集超声波、温度、振动多个常规数据，将其传输至计算机内，以数据整理分析的方式，预测设备可能出现的问题，并进一步提供发生故障位置、严重程度等信息。设备性能采集周期按周实施，或是随机进行，配合现有火电厂控制系统，能够为设备性能恶化提供细微数据。例如，持续降低机组效率，表明锅炉设备热交换模块，或是汽轮机凝汽器模块可能发生故障。（2）汽水品质检测。该技术通过分析汽水系统内含物质量，判断设备性能质量。例如，化验锅炉给水含铁量，即可判断水冷壁是否被腐蚀及腐蚀程度等，采取恰当的维修措施。火电厂可采取周期抽样、实时检查方式，短时间内即可发现质量变化，及时处理，以免设备故障。

3.2 主要辅机检修技术

火电厂主要辅机包括给水泵、风机、电动机等，对机组影响较大，多采取以下检测技术。

（1）润滑油监测。转机为实现正常运行，配有润滑油系统，可检测油液酸度、黏性、技术判断其状态。额外测试还能测定添加剂效力，包括防泡沫成分、抗磨损添加剂等；检测含铜、铁、铅等金属含量，判断部件磨损度；检测特定物质比重、水成分、硅含量等，确定油液污染物等。（2）振动监测。设备振动可确定其运行状况，识别有缺陷或恶化的轴承、齿轮断裂或磨损、机械松脱等。该系统由信号传输器、分析仪、记录仪、软件、存储计算机构成，组成在线系统，利用便携式诊断系统，每隔几分钟即可对系列点复合采样。设备如果未能安装监控系统，则使用便携式仪器采集数据，利用分析系统确定设备状态。（3）电流信号监测（UCSA）。UCSA 可提供非介入式电机驱动设备的故障检测方法，准确识别设备信号，将负荷电动机看作传感器，检测负荷变化，转换成电流变化，以电机电缆传输。电流变化尽管相比电机的平均电流值较小，却仍能被相应设备记录监视。通过分析电流变化量，即可确定设备状态，长时间监测可绘制电流变化曲式图，为设备恶化提供报警依据。

3.3 辅助设备检修技术

火电厂辅助设备包括加热器、阀门、管道等，长期运行于高压高温环境下，容易出现设备泄漏、老化情况，必须检测其状态。（1）远红外热像。该方法为状态监测关键方法，具有实用性强、技术先进、灵敏度高、安全可靠的特点，利用设备异常状态会产生温度场变化，生成热成像对其状态进行判断，能够用于转动设备、静制设备、开关站等监测。（2）超声波检测。机械运行中，会释放声波，能够被收集确认，可根据声音信号变化，识别元件是否被损坏或磨损，多用于分析压缩空气泄露、轴承损坏、真空泄漏、液压油泄漏等。液体或空气压缩后，从小开口通过时将会加速，开口下游安装超声波元件，对产生的湍流进行检测，出现泄漏情况，即可监测到泄露噪声，增加超声波音量，达到状态监测效果。

4 火电厂设备状态检修管理

4.1 做好检修准备

火电厂设备状态检修中，为了保证顺利实施检修工作，需加强前期准备，夯实管理基础。

（1）对设备运行状态细致调查，不以设备运行时间为主，以设备状态为检修标准。此过程中，根据投运设备的事故规律，即浴盆曲线确定检修间隔，统计运行中发生故障频率、数量及性质，确定哪些故障会影响设备运行，进而决定检修部位。还要统计设备操作、启停次数，过负荷数据也会影像设备运行状态。可见，设备运行必须统计、整理设备档案、可靠性数据、运行资料等原始数据。（2）主要设备安装监测系统及分析软件，把控实际设备状态，可结合设备条件、要求对系统及软件灵活配制，性能可低可高、功能可繁可简，满足状态检修要求即可，采取模块式系统软件，便于根据需求进行功能扩充。（3）确定监测状态参数，根据设备类型，多选择关键部件的影响检修周期因素、重要参数、不稳定因素等，保证数据满足诊断需求，需多次修改完善，必要时可增删、调整测点位置、项目及数量。并结合以往数据，构建标准设备参数，用于趋势分析，比较检修前后变化，为自动诊断设备状态积累经验。

4.2 明确检修步骤

火电厂设备状态检修中，需对设备进行纵向、横向参数对比。纵向对比是分析设备劣化趋势，不简单以某数值划分设备“坏”“好”，以趋势曲线图识别其状态。横向对比是实现同类型设备比较，确定性能劣化程度，比较设备数量越多，结果越准确。设备状态检修主要分为以下阶段。

（1）构建信息中心。设备状态包括动态（在线数据、运行信息）与静态数据（设备出厂数据、事故检修记录、定期试验数据）。该阶段为采集、存储数据环节，需投运前将设备参数指标、型号、出厂数据等输入其中，利用采集单元，将设备参数传输至下位机，转化为数字量，经过现场总线向上位机传输，对状态初步分析。采集信息中，对规划表结构、视图、关系合理规划，使用统一数据库，方能实现信息共享，保证数据真实安全。（2）构建评估状态中心。火电厂以往检测设备仅判断其“好”“坏”，大部分设备却处于有缺陷和正常之间，加强此类设备状态检修，对提高火电厂运行水平意义重大。为此，可建立状态分析数据库，集成数据库内信息，多方位评估设备情况，确定检修设备周期。例如，变压器监测中，仅采取单一技术无法把我状态，需使用两种及以上方法进行判断，通过监督系统综合各专业优势，能够准确把握设备健康。（3）预估设备寿命。把握设备状态后，通过故障模式、重要性分析等，预测设备状态、事故风险率，制定可靠维修计划，减少维修成本。通过状态检修方式，确定实际设备运行情况，综合评估、判断设备问题，克服检修盲目性，使得设备始终处于在控、可控状态。

4.3 优化组织设计

火电厂设备状态检修中，取消原有维修部，组建检修部，合并检修班组，优化组织结构。其中，专业主管在经理领导下，负责本专业设备协调工作，编制专业设备检修技术标准、管理标准、作业标准、技改计划、检修作业文件包、配件定额、检修台账、技术档案等。并走进现场，督促点检员做好设备消缺工作，分析设备异常，制定防范方案。专业工程师负责协助主管开展技术管理，协助编制技术标准、点检标准、检修标准等，审核检修项目、技术措施，编制重大检修、特殊项目的技※术方案，积极参与事故分析，确定反事故措施，做好技术审查工作。还要了解先进工艺、技术发展趋势，开展技术指导。点检员负责分管设备，实现设备的优质管理，保证设备处于受控状态，及时判断设备故障、异常，提出处理意见、防范措施，做好日常维护与全面管理工作，准确记录维修、备件等资料。通过一系列改革，保证各级人员明确分工，做好设备巡检工作。

4.4 建立管理制度

4.4.1 交接班制度

在设备检修交接班中，为保证接班人了解设备运行，需执行相应制度，对巡检与值班发现的操作事故、设备缺陷全面交代，保证交班不遗漏、全面彻底，做到“五交五不接”。交设备备用、运行、检修情况；交设备问题处理经验教训；交工具仪器、图纸资料变动；交设备运行操作内容、气候变化及系统接线变更；交各级注意事项。接班人需要不明确运行方式不接；参数要求不符不接；工器具、资料图纸损坏丢失未能交代不接；记录不全、无领导签字不接；卫生清洁不好不接。

4.4.2 缺陷管理制度

设备缺陷作为重要管理工作，是设备检修的基础，对提高设备运行水平具有重要意义。设备缺陷分为危机设备与人身安全，必须停机缺陷；影响机组运行，却能够在低谷状态下消缺缺陷；不影响机组运行，可进行消缺缺陷。管理过程中，需做好缺陷等级、通知、处理、统计、验收等工作，以制度方式鼓励人员及时发现缺陷，予以一定奖励，对检修设备缺陷数量定额限制，如果超出定额，予以人员罚款。并鼓励人员利用低谷时间对缺陷进行处理，该阶段处理则不进行缺陷考核。

5 结语

火电厂设备早期检修中，多采取事后检修与计划检修方式，前者用于发生故障的设备，以功能性故障为判断依据，检修模式较为被动，后者用于磨损设备定期检修，缺点较多。为了进一步提高火电厂设备运行的稳定性，可采取状态检修方式，结合实际设备情况，合理应用主设备、主要辅机、辅助设备检修技术，并通过做好检修准备、明确检修步骤、优化组织设计、建立管理制度的方式，提高设备检修管理水平。