火電廠維修優(yōu)化技術(shù)發(fā)展模式的探討_secret

1、火電廠維修優(yōu)化技術(shù)發(fā)展模式的探討 摘 要： 文章簡要介紹了熱工研究院維修優(yōu)化和管理技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的基本模式與作法。 關(guān)鍵詞： 狀態(tài)檢修;壽命管理;設(shè)備評估;狀態(tài)監(jiān)測;維修優(yōu)化 1 背景資料隨著機組不斷向高參數(shù)、大容量、高度自動化發(fā)展，設(shè)備維修費用逐漸升高;同時，隨著我國電力工業(yè)改革的發(fā)展和需要與競價上網(wǎng)方案的進一步推行，逐步降低發(fā)電成本已成為各電廠的競爭關(guān)鍵。通過采用一系列維修優(yōu)化和管理新技術(shù)，將明顯提升設(shè)備管理的水平，這一點已在國內(nèi)電力行業(yè)形成共識。進入20世紀80年代以來，美國等發(fā)達國家逐步開始在火力發(fā)電廠推廣應(yīng)用一系列現(xiàn)代維修優(yōu)化和管理技術(shù)，采用先進的設(shè)備分析評估技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測手段，及時

2、掌握設(shè)備的真實狀態(tài)和壽命，合理地安排檢修項目與檢修間隔，從而有效地降低了檢修成本，提高了設(shè)備可用性。近年來國內(nèi)電廠通過運行優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用已產(chǎn)生明顯效果，而進一步采用維修優(yōu)化技術(shù)將產(chǎn)生更大效果。在美國，電力設(shè)備的風(fēng)險評估（Risk Based Main-tenance，RBM），可靠性分析（Reliability Centered Main-tenance，RCM），壽命管理（Life Management，LM），預(yù)知性維修（Predictive Maintenance，PdM）等技術(shù)發(fā)展較快，已形成較成熟的成套維修優(yōu)化和管理技術(shù)。在各電力公司的實際應(yīng)用中，往往根據(jù)設(shè)備和管理特點有所側(cè)重。如田

3、納西電力主要實施的是設(shè)備長期壽命管理策略，一些其他電力公司實施的是以輔機狀態(tài)監(jiān)測為主的預(yù)知性維修技術(shù)（一般模式為RCM+PdM）;而在日本，則主要推行以設(shè)備點檢為主要方式的全面計劃質(zhì)量維修管理（Total Productive Ma-intenance，TPM）和壽命管理為基礎(chǔ)模式，結(jié)合RBM、RCM等方法的綜合預(yù)防性維修策略，如三菱重工、石川島播磨、川崎重工等在電廠推行的預(yù)防性維修技術(shù);在歐洲國家，則主要采用風(fēng)險評估結(jié)合壽命管理（一般模式為RBM+LM）為主、 重點在主機設(shè)備開展的維修優(yōu)化和管理策略，如英國AEA公司、德國MPA在歐洲和亞洲實施的實例;由此可知，在國內(nèi)通稱為“狀態(tài)檢修”的維修

4、方式，實際上是一個相當(dāng) 寬泛的概念，在國外并沒有統(tǒng)一的模式和定義，也不特意在主機和輔機之間加以區(qū)別。國外電廠的實踐證明，這些先進的檢修管理方式和維修優(yōu)化技術(shù)，進一步豐富和發(fā)展了針對具體電廠和具體設(shè)備的靈活維修方式，能有效地克服定期檢修造成設(shè)備過修或失修等問題。通過借鑒這些先進技術(shù)和方式，結(jié)合我國電廠管理實踐，逐步實施檢修管理方式改革和維修優(yōu)化技術(shù)，是企業(yè)實現(xiàn)管理現(xiàn)代化、提高綜合實力的有效途徑之一。在國內(nèi)火力發(fā)電領(lǐng)域，開展設(shè)備狀態(tài)檢修還處于起步階段，尤其在實施狀態(tài)檢修的理念和總體策略方面的研究，在設(shè)備評估技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和軟件系統(tǒng)開發(fā)方面還相對落后于國外1。2 開展設(shè)備狀態(tài)檢修的意義實際上，不

5、同的理解和采用不同的技術(shù)，對狀態(tài)檢修的概念敘述是不同的。普遍的設(shè)備狀態(tài)檢修的定義為:依據(jù)設(shè)備的實際狀況，通過科學(xué)合理地安排檢修工作，以最少的資源消耗保持機組（設(shè)備）的安全、經(jīng)濟、可靠的運行能力。由此可見，狀態(tài)檢修實際上是電廠實現(xiàn)設(shè)備維修管理現(xiàn)代化所追求的一個長遠目標，其實施計劃是一個長期解決方案。狀態(tài)檢修并不是要減少檢修，也不是要取消計劃，其關(guān)鍵是如何科學(xué)合理地安排檢修工作。國內(nèi)電廠以往的維修方式主要采取計劃維修的模式，這種模式在相當(dāng)長一段時間內(nèi)仍將是我們的主要維修管理模式。狀態(tài)檢修與計劃檢修的根本差別是:維修工作的科學(xué)性和合理性，而不是計劃性。傳統(tǒng)的計劃檢修主要是依據(jù)規(guī)程和以往經(jīng)驗來安排維修

6、計劃，大多數(shù)是日歷式的。而狀態(tài)檢修則主要是根據(jù)各自真實的設(shè)備狀況監(jiān)測結(jié)果和科學(xué)的設(shè)備評估方法來安排計劃，力圖改變過去依據(jù)規(guī)程和以往經(jīng)驗來安排計劃帶來的設(shè)備“過修”和設(shè)備“欠修”的弊端。因此狀態(tài)檢修的準確含義應(yīng)當(dāng)是“維修優(yōu)化”，即使維修活動進一步科學(xué)化、合理化。如上所述，國外開展狀態(tài)檢修的模式有很多，其中主要有3種方式，即以設(shè)備可靠性分析為中心的維修（RCM）、以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的預(yù)知性維修（PdM）、以高溫關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)和壽命評估為基礎(chǔ)的設(shè)備壽命管理（LM）等技術(shù)。這些模式的理論基礎(chǔ)不同，使用范圍和特點也不同。電廠采用時一般要根據(jù)自己的機組特點和設(shè)備維修重點，選擇一種模式或?qū)⒉煌Ｊ浇M合，產(chǎn)生

7、出適合電廠自身的狀態(tài)檢修模式。3 狀態(tài)檢修技術(shù)的基本內(nèi)容經(jīng)過近年來的研究和實踐，熱工研究院已初步形成自主的狀態(tài)檢修技術(shù)模式，開發(fā)了維修管理、設(shè)備評估、狀態(tài)監(jiān)測等方面的系列技術(shù)、導(dǎo)則、硬件、軟件等，特別在機組壽命管理技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用方面有較大突破。3.1 設(shè)備維修評估技術(shù)這是狀態(tài)檢修綜合技術(shù)中的核心技術(shù)，也可稱為“理論平臺”。重點是解決部件、系統(tǒng)、機組維修工作的科學(xué)性、合理性問題。熱工研究院重點開發(fā)的評估技術(shù)包括:設(shè)備風(fēng)險分析技術(shù)RBM;設(shè)備可靠性分析技術(shù)RCM。采用這些技術(shù)，通過對設(shè)備的功能、失效模式等的深入分析評估，可進行以下工作:確定需進行（和不需進行）預(yù)防性維修的設(shè)備和系統(tǒng);確定需維修設(shè)備

8、（或系統(tǒng)）要實施的預(yù)防性維修工作類型;確定各項預(yù)防性維修工作的間隔期，包括首次工作期;確定實施每項預(yù)防性維修工作的維修級別。熱工研究院還開發(fā)了其他設(shè)備評估技術(shù)根本原因分析技術(shù)（Root Cause Analysis，RCA），開發(fā)了設(shè)備評估有關(guān)的工具軟件鍋爐管失效分析專家系統(tǒng)等，以應(yīng)用于電廠提高其設(shè)備評估和維修決策的能力。3.2 設(shè)備維修管理系統(tǒng)這是狀態(tài)檢修技術(shù)在電廠實施的基礎(chǔ)技術(shù)工具，也可稱為“技術(shù)平臺”，是電廠實施設(shè)備現(xiàn)代化管理的基礎(chǔ)工具軟件。它重點解決維修工作的計劃性、數(shù)據(jù)存儲性問題。采用先進的設(shè)備維修管理系統(tǒng)（Computerized Maintenance Management Sy

9、stem，CMMS），可將設(shè)備評估的結(jié)果、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的結(jié)果與維修計劃的制定有機結(jié)合起來，保證維修信息的綜合性管理。主要功能包括:維修歷史;維修計劃管理;維修過程管理;維修質(zhì)量管理;維修資源管理;維修報告。熱工研究院將設(shè)備維修管理系統(tǒng)（CMMS）作為開發(fā)重點，以盡快開發(fā)出適合中國特點、適合電廠管理特定模式、具有熱工研究院技術(shù)特色的管理系統(tǒng)。3.3 維修管理制度改進和實施技術(shù)維修的模式并不是一成不變的，國外先進的維 修模式和方法引入國內(nèi)，必須與中國的實際狀況相結(jié)合，沒有一個普遍適用的統(tǒng)一模式。在具體電廠和設(shè)備評估結(jié)果的情況下，根據(jù)不同設(shè)備的維修類型和需求，制定相應(yīng)的針對具體電廠、具體設(shè)備的維修策

10、略，改進維修管理模式，是產(chǎn)生明顯效果的主要途徑。結(jié)合設(shè)備評估結(jié)果與點檢制的實行，這些技術(shù)可用來進行以下大量的基礎(chǔ)工作:電廠維修現(xiàn)狀的評價;電廠狀態(tài)檢修實施策略的制定;電廠設(shè)備管理模式的改進;設(shè)備維修作業(yè)文件的制定。3.4 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)不斷開發(fā)和應(yīng)用不同的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)，是實現(xiàn)維修優(yōu)化目標的主要技術(shù)保障。熱工研究院重點開發(fā)和應(yīng)用的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)包括主機、輔機的離線和在線等四大類。3.4.1 主機離線檢驗與診斷技術(shù)如廣泛采用的測振、測頻技術(shù)，無損檢測，油液分析，鍋爐壓力容器檢驗，狀態(tài)檢驗，壽命評估技術(shù)等。3.4.2 主機在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)近年來，主機設(shè)備尤其是鍋爐關(guān)鍵設(shè)備的離線和

11、在線狀態(tài)監(jiān)測、壽命監(jiān)測技術(shù)與系統(tǒng)已逐漸成熟，熱工研究院相繼開發(fā)了多種關(guān)鍵部件的壽命管理系統(tǒng)和在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，初步滿足了國內(nèi)鍋爐和汽輪機部件急需的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)需求，在電廠的應(yīng)用取得了明顯效果。熱工研究院開發(fā)的主要主機在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)有:（1）鍋爐狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。通過鍋爐相關(guān)狀態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)測，實現(xiàn)了鍋爐經(jīng)濟性在線分析和安全運行狀態(tài)報警，給出診斷結(jié)果及維修建議。（2）汽輪發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。通過汽輪發(fā)電機相關(guān)狀態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)測，實現(xiàn)了相關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)的主要經(jīng)濟性在線分析和安全運行狀態(tài)報警，給出診斷結(jié)果及維修建議。（3）鍋爐管壽命管理系統(tǒng)。實現(xiàn)了高溫過熱器和再熱器系統(tǒng)的在線狀態(tài)實時監(jiān)測和離線檢驗結(jié)果

12、評估，實現(xiàn)了爆管的三級預(yù)警和實時維修決策建議23。（4）鍋爐部件壽命管理系統(tǒng)。實現(xiàn)了高溫聯(lián)箱和蒸汽管道等關(guān)鍵鍋爐部件的在線狀態(tài)實時監(jiān)測和離線檢驗結(jié)果評估。實現(xiàn)了鍋爐部件的長期（三階段）壽命管理。（5）汽輪機部件壽命管理系統(tǒng)。實現(xiàn)了汽輪機轉(zhuǎn)子、汽缸、高溫螺栓等部件的在線和離線狀態(tài)監(jiān)測與評估，實時給出壽命消耗結(jié)果。3.4.3 輔機離線檢驗與診斷技術(shù)輔機部件的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)近年來也發(fā)展迅速，電廠中常用的監(jiān)測技術(shù)有振動監(jiān)測、油液分析、紅外熱成像、馬達狀態(tài)監(jiān)測、超聲波檢漏等。（1）振動監(jiān)測技術(shù)。主要是應(yīng)用在線和便攜式振動監(jiān)測儀器，對設(shè)備的診斷頻譜進行連續(xù)或經(jīng)常性檢測，以分析設(shè)備的振動特性，判斷運行狀

13、態(tài)變化趨勢，為設(shè)備的運行和維修提供信息。（2）油液分析。主要是對潤滑油的成分、污染度、機器磨損狀況等進行檢測。3.4.4 輔機在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)（1）電站煙風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)分析軟件。電站煙風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)分析軟件通過對電站煙風(fēng)系統(tǒng)（包含送風(fēng)機、引風(fēng)機、空預(yù)器等）的監(jiān)測，顯示整個煙風(fēng)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，評估系統(tǒng)及各風(fēng)機系統(tǒng)的實際性能，對系統(tǒng)偏離正常狀態(tài)進行報警，并診斷故障原因，提出維修建議。結(jié)合系統(tǒng)運行歷史數(shù)據(jù)，為煙風(fēng)系統(tǒng)的正常運行和檢修提供輔助決策功能。（2）電站泵組性能分析系統(tǒng)。電站泵組性能分析系統(tǒng)通過對電廠泵組（電動給水泵組）的監(jiān)測，顯示泵組當(dāng)前狀態(tài)，評估各泵組的實際運行性能，對性能下降的泵組進行報警，并

14、診斷故障原因，提出維修、檢修建議。結(jié)合泵組運行歷史數(shù)據(jù)，為泵組的正常運行和檢修提供輔助決策功能。（3）電站風(fēng)機運行故障診斷系統(tǒng)。電站風(fēng)機運行故障診斷系統(tǒng)通過對電廠風(fēng)機（送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機、排粉風(fēng)機等）的監(jiān)測，顯示風(fēng)機當(dāng)前狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備的振動水平超過設(shè)定的報警值后能快速、準確地診斷出振動原因，并診斷故障原因，提出維修或檢修建議，進而采取相應(yīng)的處理方案，以降低運行及維修成本。結(jié)合風(fēng)機運行振動歷史數(shù)據(jù)，為風(fēng)機的正常運行和檢修提供輔助決策建議。（4）電站泵組運行故障診斷系統(tǒng)。電站泵組運行故障診斷系統(tǒng)通過對電動給水泵組的監(jiān)測，顯示泵組當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備的振動水平超過設(shè)定的報警值后能快速、準確地診斷出振

15、動原因，并診斷故障原因，提出維修檢修建議，進而采取相應(yīng)的處理方案，以降低運行及維修成本。結(jié)合泵組運行振動歷史數(shù)據(jù)，為泵組的正常運行和檢修提供輔助決策建議。4 狀態(tài)檢修技術(shù)的電廠實施 4.1 基本實施模式狀態(tài)檢修技術(shù)是一項設(shè)備管理優(yōu)化的長期解決方案，在電廠實施需要各方面的努力和配合。在電廠實施狀態(tài)檢修的技術(shù)路線可分為多種形式，主要可分為“自上而下”（如圖1所示）或“自下而上”方式。實施方式和內(nèi)容的不同與實施的效果如何有直接的關(guān)系，熱工研究院推薦采用國際上當(dāng)前通行的“自上而下”方式。其第一階段主要內(nèi)容包括:了解電廠現(xiàn)有管理方式、監(jiān)測手段和其他實施條件;制定狀態(tài)檢修實施初步規(guī)劃和階段性目標;通過設(shè)備

16、評估找出影響安全性和經(jīng)濟性的關(guān)鍵性設(shè)備和部件;確定適合的維修方式、級別、間隔期;制定電廠維修管理策略;建立和完善計算機維修管理系統(tǒng);依據(jù)維修管理策略選擇合適的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和系統(tǒng);實現(xiàn)和完善關(guān)鍵主機設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測;實現(xiàn)和完善重要輔機設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測;修改狀態(tài)檢修規(guī)劃，制定下一階段目標。依據(jù)以上基本實施模式，研究院和電廠雙方通過交流，首先確定雙方可利用的人員、技術(shù)、經(jīng)費等資源，制定狀態(tài)檢修實施初步規(guī)劃和階段目標，確定狀態(tài)檢修實施的機組、設(shè)備和系統(tǒng)，并采用自上而下實施的方式逐步展開，可獲得最大的實際效果。 圖1 狀態(tài)檢修實施的基本方式 4.2 壽命管理技術(shù)的電廠實施壽命管理技術(shù)的電廠實施方式有3種:離

17、線實施方式;在線實施方式;離線-在線結(jié)合實施方式。離線實施方式利用的軟件工具為離線分析和壽命評估計算軟件，典型的應(yīng)用實例是寧夏大壩電廠4300MW機組在每次大（中、?。┬拗卸及才艍勖芾淼膬?nèi)容。在線實施方式利用的軟件工具為標準版在線計算軟件，顯示的數(shù)據(jù)集中在集控室，典型的應(yīng)用實例是韓城電廠2600MW新機組在SIS（Supervisory In-formation System，監(jiān)控信息系統(tǒng)）中集成有壽命管理系統(tǒng)。離線-在線綜合實施方式利用的軟件為企業(yè)版在線監(jiān)測和計算軟件，數(shù)據(jù)發(fā)布在專業(yè)工程師辦公室、集控室、網(wǎng)上，典型的應(yīng)用實例是華能淮陰電廠2臺鍋爐的長期壽命管理。根據(jù)國內(nèi)實際情況提出的壽命管

18、理綜合實施方案分為幾個主要階段:調(diào)研;壽命管理大綱的制定;設(shè)備的分級與排序（可選）;設(shè)備狀態(tài)檢驗與測點安裝;壽命管理軟件的安裝與培訓(xùn);壽命管理實施運行和長期的技術(shù)支持等。4.3 壽命管理技術(shù)在電廠的實際應(yīng)用熱工研究院于2001年首先在華能淮陰電廠1號爐實施鍋爐主要部件的壽命管理。經(jīng)過半年的運行，壽命管理的實施已為電廠帶來了初步效果。華能淮陰電廠1號爐的本次大修達到了全優(yōu)（180天）指標，未發(fā)生一次爆管事故，這是該電廠歷史上沒有的，這與壽命管理的實施有直接關(guān)系。同時電廠管理、檢修人員對這些部件的管理、檢修方式也發(fā)生了質(zhì)的變化，由傳統(tǒng)的計劃檢修和事故檢修轉(zhuǎn)變到了以設(shè)備的狀態(tài)信息、特別是壽命信息為基礎(chǔ)的預(yù)知性維修上來。在1號爐成功實施的基礎(chǔ)上，2002年10月又在2號爐上實施，取得了十分滿意的效果。以熱工研究院為主開發(fā)的火電廠重要部件成套壽命管理技術(shù)，在2002年底已通過國家電力公司的項目驗收和專家鑒定，一致認為達到了國際先進水平。機組壽命管理技術(shù)榮獲2003年中國電力科學(xué)技術(shù)獎