讲义：火电厂电气设备的状态检修技术

1火电厂电气设备的状态检修技术第一章状态检修概述一、状态检修体制的演变从全球工业发展的历程来看，设备检修体制是随着社会生产力的发展和科学技术的进步而不断演变的。由第一次产业革命时的事后检修/故障检修（BM，BreakMaintenance）发展到19世纪第二次产业革命的预防性检修（PM，PreventionMaintenance）。预防性检修又经过多年的发展，根据检修的技术条件、目标的不同而出现不同的检修方式。主要有以时间为依据，预先设定检修工作内容与周期的定期检修（TBM，TimeBasedMaintenance），或称计划检修（SM，ScheduleMaintenance）；以可靠性为中心的检修（RCM，ReliabilityCenteredMaintenance），RCM是一种以用最低的费用来实现工业设备固有可靠性水平为目标的检修方式；到1970年，美国杜邦公司首先倡议状态检修（CBM，Condition-basedMaintenance）也叫预知性检修（PDM，PredictiveDiagnosticMaintenance）。这种检修方式以设备当前的工作状况为依据，通过状态监测手段，诊断设备健康状况，从而确定设备是否需要检修或最佳检修时机。状态检修的目标是：减少停运（总检修）时间，提高设备可靠性和可用系数，延长设备寿命，降低运行检修费用，改善设备运行性能，提高经济效益。二、国内状态检修开展情况简介随着我国电力事业的发展，国内电力系统电气设备的检修方式也大致经历了三个阶段：解放前的电气设备是坏了才修；解放后学习苏联采用定期计划检修，设备的可靠性大为提高；但是几十年的经验证明，定期计划检修也存在难以克服的缺点，为此，“根据设备状态制定预防性检修”（简称状态检修）以替代传统检修方式，逐渐得以重视。尤其是本世纪以来，随着我国电力系统发展的步伐加快，电力设备科技含量的提升，新技术、新装置得以大规模应用，加之企业自身发展要求的推进和发供电合同承诺意识的提高，对安全生产，发供电可靠性和优质服务提出了更高的要求，从而改变原有周期检修的固定模式，寻求设备检修新思路成为一种必然，因此，当国外先进电力企业已在稳步推进状态检修的同时，国内电力企业也加大了探索和实践的力度。国内供电企业早在上世纪80年代就已经开始在变压器等供电设备的检修方式上开展了状态检修的试点工作。自厂网分离以后，国网公司积极加大开展状态检修的力度，又在电力行业率先提出“试点先行、逐步推进”的原则以促进状态检修在供电企业的实践，并且正在稳步推进各级电网企业状态检修的管理体系、技术体系和评价体系建设，同时还高度重视状态检修的学术研究工作，至今年8月份，已经先后召开了全网范围内的“输变电设备状态检修研讨会”五次，广泛邀请电网企业、高等院校、科研单位、设计单位和相关厂家共商对策，所形成的成果又进一步在全网企业内部扩大试行范围，取得了一系列显著的成果。国内火力发电企业由于种种原因，推行状态检修工作虽然开展较迟，但由于近年来的高度重视，也取得了可喜的成绩。众所周知，长期以来，发电厂的检修工作一直采用预防性试验＋计划检修、事故抢修的管理方式。这种方式,虽然对我们设备检修及安全生产工作曾经起到了很大的作用。但是，随着机组容量的增2大，辅机设备数量的增多，这种检修管理方式不论设备好坏都要按计划进行检修既浪费人力、物力，又降低了机组的可用系数。因此，随着机组容量的增大,辅机设备数量的增多，科技水平的提高，计划检修的方式将可能被另一种检修方式即状态检修管理方式所代替。三、状态检修的定义状态检修可以简单定义为：在设备状态监测的基础上，根据监测和分析诊断的结果科学安排检修时间和项目的检修方式。它有三层含义：设备状态监测；设备诊断；检修决策。状态监测是状态检修的基础；设备诊断是以状态监测为依据，综合设备历史信息，利用神经网络、专家系统等技术来判断设备健康状况。就电气设备而言，其状态检修内容不仅包括在线监测与诊断还包括设备运行维护、带电检测、预防性试验、故障记录、设备管理、设备检修、设备检修后的验收等诸多工作，最后要综合设备信息、运行信息、电力市场等方面信息作出检修决策。具体到发电企业来说，状态检修就是根据机组或其他设备的运行工况、电流、电压、负荷功率、温度等信号量来判断系统的健康状况，根据健康状况决定是否需要检修、怎样检修，来提高设备的可靠性和利用率。当然，在发电厂检修决策时还要考虑电网运行状态，如用电的峰段与谷段，发电的丰水期与枯水期；要考虑设备所在单元系统其他设备的运行状态，按系统为单元检修比只检修单台设备更合理；另外，还应当考虑电力市场的需要，并进行决策风险分析。四、开展状态检修的必要性在以往那种计划检修体制下，检修规程原则规定是“应修必修，修必修好”，检修项目、检修工期均由管理部门根据规程和经验制定。由于随着电气设备技术的进步，加之国民经济的快速发展，对电力生产可靠性又提出了更高的要求，现行的检修体制日益明显地暴露出其缺陷，主要表现在：一是临时性检修频繁；二是维修不足；三是维修过剩；四是盲目维修。由于这种检修制度有失科学性，相应的还存在一些负面影响，不但不利于对设备的科学管理和提高企业的经济效益，也容易淡化技术管理责任，僵化了技术人员的思维方式，由于在计划性检修制度下，检修项目抓不住重点，分不清主次，不是检修过剩就是检修不足，导致电气设备的使用寿命缩短。而造成上述现象的主要原因就是由于现行检修体制所存在的以下几个弊端：1、纯计划检修的不科学性纯计划检修是依据设备的制造质量、安装工艺、现场投运调试情况而预定一个检修周期，将其写入设备的检修规程并固定下来，由生产计划部门参照执行。纯计划检修虽然对设备状态不佳的设备进行了必要的维修，但对设备运行情况良好的设备按部就班修理，这样势必造成有些设备越修越坏或良好设备一修便故障率增加的现象，因此缺乏科学性。2、设备检修的不经济性纯计划检修一方面致使有些状况较好的设备到期必须修理，增加设备检修费用，同时又加速了设备的磨损，甚至缩短了使用寿命，降低了设备利用率；另一方面，少数状况不好的设备因检修周期未到而得不到及时检修，降低了设备运行的安全可靠性，甚至到发生事故后才抢修，扩大了经济损失。3、检修过程的不持续性进入九十年代以来，有许多发电厂相继推出了检修运行分离的管理体制的改革措施，纷纷成立和组建了各自的检修，但由于发电厂和检修公司之间设备责任的不明确和分工的交叉，在检修特别是大修及扩大性大修方面，尽管检修质量能够得到保障，仍普遍存在着检修与维护过程的不持续性，3常常使一些技改项目特别是一些小的技改项目，在检修完成后进行日常维护或事故处理时一些资料图纸、技术参数的混乱，从而延长了检修时间，降低了设备利用率，给发电厂造成不必要的运行时间损失和经济损失。相比较而言，状态检修是企业以安全、环境、效益等为基础，通过设备的状态评价、风险分析、检修决策等手段开展设备检修工作，达到设备运行安全可靠、检修成本合理的一种设备检修策略。其中安全是指由于各种原因可能导致的人身伤害、设备损坏、运行可靠性下降、电网稳定破坏等危及电网安全、可靠运行的情况；环境是指电网运行对社会、国民经济、环境保护等产生的影响；效益是指企业成本、收益以及事故情况下可能造成的直接、间接经济损失等经济效益。可见，状态检修是一种先进的设备维修体制，它根据设备运行状况进行实施维护、检修，使其经常保持规定技术性能的工作模式和管理制度。这种维修体制不再以时间为依据进行常规的定期检测试验与维护，而是着眼于密切追踪监测每台设备具体运行状况的发展变化情况，并根据规范化的状态监测结果，及时掌握设备运行状况，对设备运行状况做到心中有数，实现“应修必修，修必修好”的原则，应与不应，取决于设备状态诊断的结论。概括来说，状态检修具有以下优点：1、开展状态检修是经济发展的迫切要求。对设备进行检修是为了设备的安全、可靠地运行，而根据设备的状态进行检修是为了减少设备的检修停电，提高发供电可靠性，开展设备的状态检（监）测和分析，可以对设备进行有针对性的检修，使其充分发挥作用，即做到设备的经济运行。2、开展状态检修更具先进性和科学性。定期维护和检修带有较大的盲目性，并造成许多不必要的人力和费用的浪费；由于定期检修工作量大，往往使检修人员疲于奔命，加上现场条件和人员素质的影响，“越修越坏”的现象也时有发生。开展状态检修，可减少不必要的检修工作量，节约工时和费用，同时又集中了优势兵力，使得检修工作具有一定的针对性，是更为科学，更为先进的方法。3、开展状态检修的可行性：随着科学技术的发展和运行经验的积累，已形成了较为完整的设备状态监测手段和分析判断方法，开展状态检修要有较充分的技术保证。4、由于状态检修往往是以设备运行状态下的在线监测结果为依据进行的维修，所以能够预报故障的发生，使我们可以及时掌握设备运行状况，防止发生意外的突发事故。五、影响设备状态的几个因素提到状态检修，就必须了解影响设备状态的几个因素。我们这里所说的状态，是一个连续的系统性概念，指产品设计、材料选用、组装、运输、现场施工、调试、运行的状况以及投运以来发生过的异常情况。如发电机组运行过程因故障产生过电流、过负荷等，都会对设备的状态产生影响。对于火力发电厂的诸多电气设备而言，影响其状态的因素有很多，但以下所提到的几个主要因素是需要我们高度重视的。1、设备的制造质量如果设备出厂前就存在严重的质量不合格情况，势必影响设备投人运行后的安全可靠性。如发电机采用绝缘强度不够的嵌板、线圈，会引起电机线圈击穿。所以，选择质量优良的产品，把好设备质量关，对保证机组今后运行的安全可靠性是很重要的。2、设备的安装质量4设备出品后，由于运输过程不当，及在安装过程中由于安装人员技术因素及现场安装条件的限制，工艺达不到标准的要求，这将对安全运行造成影响。所以选择技术装备优良、安装质量意识强的队伍，是避免安装质量不合格的前提。现行设备安装队伍资格审核，实行招标制度和工程质量监督制度，是解决安装质量问题的一个良好途径。3、设备的运行条件设备投入运行后，系统发生的任何异常情况，都会对设备状态产生影响。例如，变压器的过电压运行、过负荷运行，都会对绝缘的老化起到加速作用；水氢氢冷发电机的冷却水质、氢气湿度等不合格都会造成对机组的危害性增加。4、设备的运行维护设备在运行或停用过程中，由于维护不当，引起机组缺陷，如润滑油的变质，使润滑性能降低而引起机组损坏；采用不合理的运行方式或操作不当，如非同期并网会对发变组产生破坏；正常运行时，运行工况调整不当也会对设备造成损害。5、检修的工艺标准这主要是指制定检修工艺标准的水平，它受当时检修条件及检修人员技术水平等因素的影响，与所采用的检修技术措施、检修使用的材料及工具等诸多因素有关。6、设备本身的寿命周期设备有其自身寿命周期，一个产品处在不同寿命阶段，其状态是不相同的，故必须掌握不同产品的周期特性，针对设备的不同状态采用不同的检修方式。六、实现状态检修的条件1、实行状态检修，必须了解设备的设计、安装、调试、维护、运行及检修等情况，对设备运行状态进行定性分析，并根据运行资料记录的情况确定机组状态的发展趋势。这是设备状态检修的必备条件。2、采用先进诊断技术及加强设备管理是实现状态检修的重要措施。状态检修不是以运行的时间为依据，而是根据设备的健康状况来确定是否检修。要及时掌握设备的状态，单靠运行的资料是无法反映设备实际状态的，因此要通过采用各种先进的检测手段，来科学地分析设备的状态。七、深入开展状态检修尚存在的一些问题现阶段，我们还应当清醒地看到，无论是供电企业，还是发电企业，要全面深入的开展状态检修还存在一定的困难，只有解决了这些问题，状态检修才能深入开展下去。1、阻力大：一些管理部门在厉行的检查工作中强调对规程的执行，电气设备没有按照检修期进行检修要进行考核；一些管理者本着小心谨慎的态度，按部就班的执行规程规定，使状态检修不能很好的执行。2、缺乏足够的认识：从事状态检修工作的专业人员缺乏对其理论的学习及深入的研究，认为减少停电次数，拉长检修周期不仅可以少干活，也能保证