0刖目长期以来电力系统一直采用定期检修的管理方式。随着机组容量的增大和科学技术的发展,这种检修管理方式己越来越不能满足现代化生产的需要,电厂管理正在向状态检修模式过渡。
状态检修,又称预知性维修(PDM),是新近发展起来的、多门学科综合在一起的一门技术,是指利用先进仪器和设备对机组状态进行实时监测和诊断,根据机组实际情况合理安排检修项目和时间,从而使检修工作做到有针对性,达到降低检修费用、减少设备非计划停运时间和延长设备使用寿命的目的。
1986年美国国家电力研宄院(EPRI)所属的监测与诊断中心(M D)在美国的费城成立。该中心在艾迪斯通电厂开展了状态检修工作,采用40多种监测诊断技术对该电厂的设备状况进行评估和论证,经过一段时间的努力取得了明显效果。据统计原来需4~5年大修的汽轮机,现在己延长到6~8年,检修时间由原来的8周减少到4周,延长设备寿命10%~15%,提高运行能力10%~30%.上世纪90年代中期,我国提出了在电力系统开展状态检修的设想,并在国内几个电厂进行试点,取得了一定成绩。
本文结合国内外电力系统汽轮发电机组及其辅机状态检修工作开展情况,论述了状态检修现状,提出了状态检修工作的一些设想,指出了状态检修工作急需解决的若干问1汽轮发电机组状态检修常用技术目前电厂大多配备了一些仪器设备,可以对机组状态进行监测,常见的包括振动分析技术、油液分析技术、声发射技术、马达监测技术、阀门监测技术等,下面分别加以简单介绍。
1.1振动分析技术振动分析是一项比较成熟的技术。通常情况下设备的损坏都会在振动强度上有所表现,因此通过测量设备振动变化情况就可以对机组状态有一个大致了解。
1.2油液分析技术油液分析技术是根据润滑剂质量变化和所携带的磨粒特征等来识别机器故障。油液分析包括油品质、油污染度、机械磨损等方面的测试。油液系统包括数字粘度计、颗粒计数器、色谱分析仪、显微镜、油液分析软件等。油分析和振动分析结合将大大提高分析判断效果。
1.3声发射技术火力发电机组的高加、低加是电厂的主要承压部件,容易发生泄漏,影响机组运行经济性。由于高加和疏水冷却器、蒸汽冷却器由疏水管道等串联,当某处发生泄漏时,传统方法很难及时准确地查出漏点。但是应用声发射技术却可以及时发现漏点。这是因为高、低加管束在高温、高压条件下容易疲劳、腐蚀形成裂纹。裂纹开裂前金属内部的晶粒将发生重新排列及滑移,此时会产生微弱声发射信号。当管子金属应力集中维持到一定程度时,裂纹开裂并释放大量应变从国内外5开a展修工作i验i状Mshlg家t电厂lg得i广泛用国内面工le开bookmark8能,产生很大的声发射信号。此后管内的高压流体由裂缝处向外喷射,形成高速射流,高速流体对壁面产生激励作用和摩擦,产生声发射声波。这些弹性波沿金属表面传播,在遇到界面后发生反射和折射,最终传播到进出口水管的管壁板上。根据信号的有无、强弱可判断是否产生泄漏及泄漏程度的大小。因此,应用声发射技术可以对发电机组的高、低加进行实时在线监测,准确判断泄漏部位及泄漏时间,为机组实施状态检修提供依据。
声发射技术监测的参数主要包括计数率、信号幅度及其分布、频谱和波形等。
声发射技术同样可以用于轴承磨损、动静部件摩擦等故障的监测。
声发射技术需要解决的一个关键技术难题就是如何将声发射信号与现场环境噪音分离开来。如果能解决这个问题,那么声发射技术的实用性将大大提高。
1.4马达监测技术主要用于对电机电流、磁通、振动的频谱分析,诊断转子的相关问题及电气故障。
1.5叶片和转子应力监测技术叶片故障是造成汽轮机非计划停机的首要原因。目前国外己有叶片寿命动态评估软件,可以用于对叶片寿命进行评估。它根据叶片尺寸数据,计算叶片静态和动态应力和振动特性,材质性能下降以及蒸汽扰动力的影响。
汽轮发电机组转子应力及断裂评估技术是根据热弹性应力和断裂力学基本理论,计算转子在不同工况下的温度及应力分布,指导机组开机和带负荷过程,并推算转子寿命。
1.6阀门监测技术通过阀门上安装的应变计测出阀门承受的应力,监测磨损、润滑等故障。通过监测驱动阀门的电动机电流信号特征来诊断阀门存在的各类问题。
2汽轮发电机组状态检修框架目前电厂虽然配备了大量的仪器设备用于机组状态监测,但总的来说,这些工作开展得比较零碎,没有形成一个有机的整体。如果能将这些仪器设备组织起来,在状态检修这么一个大模式下协调工作,制定相应的规范,把这些数据充分利用起来,必将大大提高仪器设备的使用价值。
下面结合汽轮发电机组,对状态检修框架作一些分析。2.1制定良好的状态检修管理模式一个好的管理模式是开展状态检修工作的前提。从电厂来讲,状态检修管理可分为决策层、管理层、检修层和班组4级。
决策层决定检修项目、检修部门、检修时间和检修方式。
管理层获取设备状态信息,根据状态检测技术标准和管理制度提出检修建议,制定或审查检修方案、工艺等,负责工作的实施监督和验收。检修层接受检修任务和维护设备,发现和消除设备缺陷,制订检修项目实施方案。班组掌握设备运行状态,及时向上级汇报,按检修技术标准和工艺标准进行设备的检修和维护。工作必须得到电厂管理部门的大力重视。高、精设备虽然是状态检修工作的基础,但是优秀的技术人员和良好的管理制度却是状态检修工作成功与否的保障。状态检修工作必须充分调动各个层次技术人员的积极性,全民动员,才能取得好的效果。
2.2确定状态检修对象目前国内外对机组状态检修工作应该首先针对主机还是辅机进行这一问题还有很大争议。例如,日本电厂辅机状态检修工作开展得非常好,有资料表明,电厂辅机己基本实现了状态检修。与此同时,欧美一些电厂则是首先从主机做起。
状态检修需要电厂前期投入巨资,配备大量的仪器设备,在辅机上开展状态检修工作的经济受益不如主机。但是另外一方面,在主机上开展状态检修工作缺少成熟经验,有一定风险,而辅机开展状态检修的风险较小。从受益与风险上来看,两者各有利弊。
综合多方面因素,我们认为,国内电厂辅机大多具有备机,开展状态检修工作的重要性和受益相对较低,因此状态检修工作还是应该首先针对主机进行。
2.3确定状态检修所要收集的设备信息状态检修系统必须将能够获得的系统信息尽可能地包含进来。我们认为状态检修系统应该包括:1)实时运行数据;(2)历史数据;(3)巡检和点检数据;(4)设备检修和消缺数据;(5)历次故障数据;(6)同型机组情况;(7)技术监督数据和标准;(8)机组动力学和热力学模型;(9)制造安装数据等。
2.4完善设备点检制设备点检是一套比较完善的设备管理方法,是状态检修系统的最底层,同时也是状态检修工作的基础。
设备点检制是指按照事先设定的周期和方法对设备进行周密检查,使设备隐患能够在早期得到发现、预防和处理。
它包括运行人员的日常点检、点检人员的定期专业点检和精密点检3个层次。点检人员应做到认真填写点检日志和设备分析报告。在此基础上对点检结果进行分析,掌握设备部件的劣化程度,适时安排故障临修,结合计划检修,有效实施设备维修,使设备检修从预防性检修向预知性检修转变。
为使点检定修制能有效实施,必须制定较为详细的规范,如:设备点检工作管理办法、设备日常点检工作管理规定、点检员岗位责任制、设备分工管理办法、设备消缺管理办法等有关制度。
2.5开发检修管理系统电厂设备很多,检修所涉及的信息量非常巨大,非常需要有一套计算机化系统来管理。检修管理系统应能记录并管理设备历史信息、相关检修信息,制定检修流程、安排检修任务和人员,对检修质量进行验收和把关,做好物资管理、检修费用核算等工作。
设备检修管理系统绝不仅仅是大量数据的简单收集、整理和输入的过程,更重要的是应能对检修管理方式进行检查,建立起一套有效的现代化检修管理制度。
设备检修管理系统是电厂检修管理的一套基础工具,在展得很少。
为了对新工人进行技术培训和考核,还可在上述工作基础上开发检修仿真与培训系统。该系统可以与电厂现有的运行仿真培训系统结合起来,构成一个比较全面的电厂培训体系。
2.建立状态检修工作站。
设备状态检修工作站主要用来接受状态监测系统传来的大量信息,对这些信息进行综合处理,提出设备状态报告、发展趋势和检修建议,自动生成机组状态报告,对所作出的结论根据需要加以解释。
技术人员在对机组运行状况进行分析时,经常需要将多种被监测参数综合起来分析。例如将振动、油液分析、润滑油温、乌金温度、顶轴油压等参数综合在一起分析就可以对轴承状态有一个比较明确的了解。因此要求工作站必须具备一定的智能性,即能自动判定参数相互之间的关系,从人工智能的高度准确地判断设备的状态。当然在目前情况下工作站所作出的一切结论仍需要经过技术人员的验证。
工作站可以放在电厂,也可以设在某个诊断中心,将相关技术人员集中起来进行分析。
3状态检修急需解决的任务我国电力系统技术和管理水平距离实现机组状态检修还有一定距离,但是我们应该朝着这一目标努九逐步完善和提高监测、诊断技术,研制符合国情的状态监测系统。目前开展状态检修工作急需解决的一些问题包括:完善状态检修管理制度。如电厂设备巡检和点检管理制度、电厂金属试验管理制度、电厂技术监督管理制度、电厂热力试验管理制度和各级人员管理制度等。
确定状态检修技术规范和标准,在此基础上制定状态检修作业指导书。
研宄信息融合技术。状态检修系统里包含了大量数据,如何从这些数据中提取出反映系统状态的特征信息直接关系到状态检修系统对机组状态的判断。信息融合技术是一项新型技术,近十多年来得到迅猛发展。信息融合技术在状态检修领域里蕴涵着巨大的潜力,但是目前距离实际应用还有较大距离,需要人们花大力气去研宄。
状态检修系统的智能化。状态检修系统绝不是数据的简单累加。状态检修系统要能模拟人的思维方式对机组运行状态作出判断。这就要求状态检修系统必须将人工智能技术有机地融合进来,提高状态检修系统地档次。这项工作需要状态检修开发人员、电厂相关领域技术人员、人工智能专家与计算机编程人员的紧密结合。
4结论状态检修蕴藏着巨大的经济潜力。实施状态检修不仅仅是配置一些监测设备,更重要的是要建立一套相应的检修管理体制来保证先进检修策略的实施,以实现对设备运行、检修的全方位的现代化的管理。状态检修系统应具备一定的智能性。状态检修系统内容很多,不可能一开始就做得很大、很好,应根据实施效果和实际情况不断进行调整和完善。
(上接第221页)外露轴段上加装阻汽环,以阻隔汽封漏汽窜入轴承箱内;其四,加强设备运行中的监视和调整。如,供给汽轮机端部汽封装置的蒸汽压力要适当并符合规程要求,冷油器油侧的油压必须大于水侧的水压,防止因其管束破损使水进入油系统中。
汽轮机在低负荷时,轴封汽来自轴封汽调节站,调节站来的汽源品质靠调节阀自动调节。所以,调节阀调节性能的好坏直接关系到轴封系统工作。
管理维持好轴封调节站是解决汽轮机低负荷时油中进水的关键。这里包括轴封汽温度、压力调节阀调节性能、溢流调节阀调节性能和排放管的排放能力、调节控制策略、变负荷响应速率等。
3.2保证检修质量随着机组运行水平的提高,机组大修的周期越来越长,检修质量对机组经济性、安全性的影响也越来越大,抓好设备检修质量就显得更为重要。在检修中,必须要严格执行检修技术标准,提高检修质量。
完善油箱负压系统以及轴承油封结构的设计,合理控制机组油系统的负压。在油箱排烟风机检修后要测量系统负压,系统负压不宜过高,以轴承油封不漏油即可,一般控制在之间。
设备保温工作在发电厂设备检修中往往是被忽视的一项工作,但保温质量的好坏对设备安全运行是很重要的。在进行轴封体处的保温必须要与轴承有足够的间距,以保证由于轴封汽外泄时,蒸汽不被油系统负压吸入到油系统中去。
油系统是汽轮发电机组十分重要的一个系统,就好像血液系统对人类一样的重要。对油系统运行中出现的各种问题及大小事故及时总结分析,以防止同样事故再次发生是十分必要的。油务工作的好坏、油质合格与否,直接关系到电力系统用油设备的使用寿命、电力生产的安全运行和经济效益。特别是近年来,随着大容量、高参数机组的投运,给电力系统的油务工作提出了更高的要求,应该健全油务监督、管理机构,加强对油质的管理、监督和维护。