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火電廠維修優(yōu)化技術(shù)發(fā)展模式的探討
火電廠維修優(yōu)化技術(shù)發(fā)展模式的探討
更新時間:2011-08-19 點擊次數(shù):4897
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。
一、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(jì)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),采用設(shè)備分析評估技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測手段,及時掌握設(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(RiskBasedMain-tenance,RBM),可靠性分析(ReliabilityCenteredMain-tenance,RCM),壽命管理(LifeManagement,LM),預(yù)知性維修(PredictiveMaintenance,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(TotalProductiveMa-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”的修方式,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。
二、開展設(shè)備狀態(tài)檢修的意義
實際上,不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zui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(biāo),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(zhǔn)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?fàn)顟B(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)生出適合電廠自身的狀態(tài)檢修模式。
三、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:①確定需進行(和不需進行)預(yù)防性維修的設(shè)備和系統(tǒng);②確定需維修設(shè)備(或系統(tǒng))要實施的預(yù)防性維修工作類型;③確定各項預(yù)防性維修工作的間隔期,包括工作期;④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)(RootCauseAnalysis,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。采用設(shè)備維修管理系統(tǒng)(ComputerizedMaintenanceManagementSystem,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:①維修歷史;②維修計劃管理;③維修過程管理;④維修質(zhì)量管理;⑤維修資源管理;⑥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,*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:①電廠維修現(xiàn)狀的評價;②電廠狀態(tài)檢修實施策略的制定;③電廠設(shè)備管理模式的改進;④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(biāo)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:
?。?)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。
?。?)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)果評估,實現(xiàn)了爆管的三級預(yù)警和實時維修決策建議。
?。?)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。
?。?)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,判斷運行狀態(tài)變化趨勢,為設(shè)備的運行和維修提供信息。
?。?)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。
?。?)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。
?。?)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(zhǔn)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。
?。?)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(zhǔn)確地診斷出振動原因,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。
四、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上當(dāng)前通行的"自上而下"方式。其*階段主要內(nèi)容包括:①了解電廠現(xiàn)有管理方式、監(jiān)測手段和其他實施條件;②制定狀態(tài)檢修實施初步規(guī)劃和階段性目標(biāo);③通過設(shè)備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;④確定適合的維修方式、級別、間隔期;⑤制定電廠維修管理策略;⑥建立和完善計算機維修管理系統(tǒng);⑦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);⑧實現(xiàn)和完善關(guān)鍵主機設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測;⑨實現(xiàn)和完善重要輔機設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測;⑩修改狀態(tài)檢修規(guī)劃,制定下一階段目標(biāo)。
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(biāo),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zui大的實際效果。
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:①離線實施方式;②在線實施方式;③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4×300MW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(biāo)準(zhǔn)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2×600MW新機組在SIS(SupervisoryIn-format*tem,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(biāo),未發(fā)生一次爆管事故,這是該電廠歷*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)獎一等獎。
五、結(jié)論
維修優(yōu)化(狀態(tài)檢修)技術(shù)是一種適合我國電廠需要的成套檢修方式與管理現(xiàn)代化新技術(shù)。其深入研究和應(yīng)用將為電廠管理模式的改進提供一個全新的理念和方向。將為我國電廠的經(jīng)營和設(shè)備管理提供強有力的技術(shù)支撐,必將為電力企業(yè)參與國內(nèi)外電力市場競爭,進一步降低發(fā)電成本起到顯著作用。
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