火電廠電氣一次設(shè)備故障檢測(cè)與維修

鄧昕昂

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江寧波 315700）

0 引言

火電廠電氣設(shè)備的維修開(kāi)始于20 世紀(jì)80 年代，西方發(fā)達(dá)國(guó)家重視對(duì)火電廠電氣設(shè)備的維護(hù)，以美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)為主要代表，開(kāi)始有針對(duì)性地對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢查，以延長(zhǎng)火電廠設(shè)備的使用壽命。我國(guó)約在90 年代后期引進(jìn)西方設(shè)備維修技術(shù)。在電力工業(yè)發(fā)展初期，主要采用對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)的方法。自2002 年實(shí)施電廠分離政策以來(lái)，電廠電氣設(shè)備維修正在逐步引入和推廣[1]。

電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況直接影響供電的安全與使用壽命，這是火力發(fā)電廠運(yùn)行的關(guān)鍵組成部分之一。電氣設(shè)備的檢查和維護(hù)，基本上由計(jì)劃維護(hù)和故障排除兩部分組成，但在實(shí)踐中，這兩種方法都顯示出許多優(yōu)缺點(diǎn)。隨著火力發(fā)電廠效率的提高，需要大幅度提高火電機(jī)組的穩(wěn)定性，因此需要改進(jìn)現(xiàn)有的檢修方法。目前供熱企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是盡快找到靈活的服務(wù)方式，以改變目前相對(duì)被動(dòng)的服務(wù)狀態(tài)[2]。

1 火電廠電氣設(shè)備實(shí)施狀態(tài)檢修的意義

我國(guó)的火電廠電氣設(shè)備的維護(hù)方法缺乏靈活性，且維護(hù)成本高，因此仍然采用日常維護(hù)和故障排除。80 年代在進(jìn)行相關(guān)一次性電氣設(shè)備維修過(guò)程中，利用監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)，但這對(duì)于當(dāng)時(shí)企業(yè)條件有限，因此，無(wú)法進(jìn)行較為全面的檢修與維護(hù)。此外，火電廠主要應(yīng)對(duì)的電氣設(shè)備數(shù)量多，維修難度大。本文主要討論3類火電廠正常運(yùn)行條件下的設(shè)備，即異步電機(jī)、發(fā)電機(jī)和油變壓器。維修不僅是電氣檢修技術(shù)，也是縮短初期定期檢修周期后的制度。

1.1 有利于杜絕生產(chǎn)過(guò)程中的安全隱患

早期的電力工業(yè)采用定期維護(hù)、定期檢修電氣設(shè)備的方法弊端嚴(yán)重，未能解決設(shè)備故障和切實(shí)可行的解決方案，導(dǎo)致安全威脅和事故層出不窮。如果大型火力發(fā)電廠的電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，會(huì)造成大規(guī)模停產(chǎn)，影響民眾生產(chǎn)生活，會(huì)導(dǎo)致社會(huì)矛盾加劇。中小型火電廠機(jī)組大多數(shù)經(jīng)過(guò)改造，一些火電廠甚至沒(méi)有預(yù)警和安全系統(tǒng)，事故響應(yīng)制度、定期檢查維修方法滯后，電氣設(shè)備故障將危及大量生命財(cái)產(chǎn)安全。定期維護(hù)需要專門的人員進(jìn)行檢查，也需要服務(wù)人員的專業(yè)性技能和經(jīng)驗(yàn)。然而，機(jī)械維修團(tuán)隊(duì)對(duì)公司的實(shí)際日常生產(chǎn)影響不大，若出現(xiàn)問(wèn)題的相關(guān)檢修或維護(hù)不足，就需要高昂的檢修運(yùn)營(yíng)成本。定期維護(hù)要對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、狀態(tài)進(jìn)行初步了解。引入維護(hù)機(jī)制和技術(shù)可以更好地避免上述問(wèn)題，消除安全隱患，及時(shí)對(duì)設(shè)備缺陷處進(jìn)行維護(hù)，為火電廠發(fā)展提供更好的生產(chǎn)設(shè)備[3]。

1.2 延長(zhǎng)設(shè)備壽命有效控制成本

火力發(fā)電廠的電氣設(shè)備投資占火力發(fā)電廠總運(yùn)行成本中固定資本投資的大部分，火電廠電氣設(shè)備的公共維護(hù)主要是基于信息化和自動(dòng)化的方法。根據(jù)計(jì)算機(jī)終端初步數(shù)據(jù)和電氣設(shè)備使用狀態(tài)信息的反饋進(jìn)行分析，并結(jié)合專業(yè)建議，反饋給當(dāng)?shù)責(zé)犭姀S、維修人員或相關(guān)員工。通過(guò)引入電氣設(shè)備公共維護(hù)，及時(shí)解決設(shè)備故障，有效提高火電廠電氣設(shè)備的壽命和性能，降低故障設(shè)備更換頻率，有效控制整體運(yùn)行成本和資金投入到火力發(fā)電廠。

1.3 火電廠異步電機(jī)狀態(tài)分析

雖然感應(yīng)電機(jī)不是火力發(fā)電廠的必備設(shè)備，但所有感應(yīng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)輔助設(shè)備都必須以感應(yīng)電機(jī)為基礎(chǔ)。由于感應(yīng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)特性，其損耗比較大。由于大部分零件都用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其應(yīng)用更加復(fù)雜，導(dǎo)致故障的可能性增加，并且容易受到負(fù)載、灰塵、濕氣、雨水等外部因素的影響。異步電機(jī)的維護(hù)過(guò)程占據(jù)了整個(gè)火電廠機(jī)械維護(hù)中的絕大部分，維護(hù)成本過(guò)高。感應(yīng)電機(jī)必須多次檢查，對(duì)機(jī)械設(shè)備的檢查越多，越容易提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。選擇日檢部位，制定周檢、月檢、季檢部位，了解感應(yīng)電機(jī)的健康狀況。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，影響感應(yīng)電機(jī)狀況的主要因素是絕緣和軸承。

1.4 火電廠變壓器的狀態(tài)分析

大型油浸式變壓器是發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)電壓電平的互連和能量的傳輸。主要部件包括主變壓器、啟動(dòng)變壓器、備用變壓器和廠用變壓器。油浸式變壓器不需要反復(fù)拆卸和檢查，以免損壞設(shè)備主體，通?？梢宰詣?dòng)正常工作。以前的維修規(guī)則規(guī)定，大型油浸變壓器只在投產(chǎn)后5 年檢查吊裝外殼，之后每10年檢查一次吊裝外殼。由于充油變壓器發(fā)生故障的可能性比較低，從而增加了生產(chǎn)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)，增加設(shè)備維修過(guò)程的人力、物力以及財(cái)力。油浸變壓器進(jìn)行維修時(shí)，要根據(jù)其具體的情況，對(duì)變壓器的安全性進(jìn)行整合評(píng)估，最后來(lái)確定變壓器是否要進(jìn)行維修，精確到準(zhǔn)確的維修位置。隨著檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，可以提高監(jiān)測(cè)設(shè)備的精準(zhǔn)率，使變壓器狀態(tài)處于最佳。

重新考慮定期巡檢，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)施分級(jí)監(jiān)測(cè)，分析采集數(shù)據(jù)的部分關(guān)鍵參數(shù)，確定狀態(tài)等級(jí)，判斷變壓器是否需要大修等，綜合判斷變壓器的健康狀況，了解變壓器各部件的實(shí)時(shí)變化，最終更準(zhǔn)確地了解長(zhǎng)期安全運(yùn)行的狀態(tài)，起到一定的預(yù)防作用，減少意外事故發(fā)生，提高變壓器的檢修效率。

2 設(shè)備狀態(tài)檢修的實(shí)施思路

開(kāi)展火電廠電氣設(shè)備維修工作：①要建立可靠的火電廠設(shè)備管理和運(yùn)行體系，并成立專門的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)國(guó)家電氣設(shè)備的維護(hù)工作；②要引進(jìn)外部先進(jìn)技術(shù)和人才，打造國(guó)家維修體系；③與內(nèi)部管理和應(yīng)急部門合作，有目的地測(cè)試和評(píng)估維護(hù)工作的狀態(tài)。在對(duì)火電廠電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)維修時(shí)，可以按圖1 分為5 個(gè)步驟。

圖1 火電廠電氣設(shè)備狀態(tài)檢修步驟

2.1 評(píng)估設(shè)備重要性

電氣設(shè)備檢測(cè)前需明確該設(shè)備在運(yùn)行系統(tǒng)中的重要性，根據(jù)運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行流程，確定設(shè)備的重要程度，并進(jìn)行優(yōu)先排序，以便更好地界定下一步監(jiān)控步驟。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法確定

狀態(tài)監(jiān)控方法主要是根據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)狀，了解現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行情況，其在設(shè)備的具體作用與擺放位置。針對(duì)現(xiàn)有不同種類的設(shè)備，需要利用不同的監(jiān)測(cè)方法，對(duì)所產(chǎn)生的安裝差異性監(jiān)測(cè)確立精確指標(biāo)。例如，火電廠設(shè)備通過(guò)機(jī)組的相對(duì)效率，溫度控制是基于溫度變化的趨勢(shì)和梯度。

2.3 故障檢測(cè)與診斷

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和狀態(tài)，判斷設(shè)備運(yùn)行情況。具體的實(shí)施情況可分為以下4 個(gè)方面，即日常遠(yuǎn)程診斷、針對(duì)性診斷、現(xiàn)場(chǎng)診斷和定期遠(yuǎn)程診斷。日常的診斷方法主要適合遠(yuǎn)程監(jiān)控故障，可以選擇出制定的目標(biāo)與檢測(cè)方法，進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)。遠(yuǎn)程設(shè)備一般針對(duì)設(shè)備進(jìn)行周期性檢測(cè)，如每月或每個(gè)季度，這也適用于關(guān)鍵的線路故障。

2.4 提供狀態(tài)檢修決策

在監(jiān)控和故障排除3 個(gè)階段后，第4 階段主要用于做出維護(hù)狀態(tài)的決策。主要的維護(hù)決策有3 個(gè)特點(diǎn)：①及時(shí)性；②準(zhǔn)確性；③可操作性?；痣姀S電氣設(shè)備的日常維護(hù)工作人員一般為初級(jí)技工人員，更專業(yè)的工程師不對(duì)火電廠設(shè)備進(jìn)行例行檢查。因此，維護(hù)工作人員要依據(jù)設(shè)備的維護(hù)系統(tǒng)來(lái)擬定出解決方案，可以通過(guò)遠(yuǎn)程維護(hù)人員的幫助下來(lái)完成設(shè)備故障維修；中高級(jí)別故障需要工程師就地修復(fù)，及時(shí)準(zhǔn)確上報(bào)。新舊設(shè)備的維修方案也必須因產(chǎn)品差異而確定，因此在維修方案方面，還需要引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或?qū)＜蚁到y(tǒng)作為實(shí)際操作的基準(zhǔn)。

2.5 改進(jìn)檢修流程

通過(guò)以上4 個(gè)步驟的維修工作，可以不斷優(yōu)化和改進(jìn)整體維修流程。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的公修和體驗(yàn)，需要綜合考慮公修各類設(shè)備的需求和特點(diǎn)，調(diào)整公共維修的一般電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、思路和具體階段。

3 對(duì)火電廠電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的建議

火電廠電氣設(shè)備中的發(fā)電機(jī)，是火電廠的重要組成部分，在火電廠生產(chǎn)過(guò)程中起到重要的作用。如果發(fā)生故障，通常是嚴(yán)重的事故，會(huì)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。為了避免損失和事故的發(fā)生，需要提前確定發(fā)電機(jī)的大修計(jì)劃，盡快處理，防患于未然。

由于火電廠發(fā)電機(jī)的運(yùn)行條件相對(duì)較差，這會(huì)很容易受到其他運(yùn)行設(shè)備的干擾，因此通常情況下需要關(guān)閉電氣設(shè)備的測(cè)試?；痣姀S電氣設(shè)備不僅需要特定的運(yùn)行數(shù)據(jù)，還需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)施檢查，并對(duì)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，所收集到的數(shù)據(jù)可以幫助技術(shù)人員對(duì)火電廠一次性電氣設(shè)備運(yùn)行狀況。在大修過(guò)程中，更注重的是全面的檢測(cè)和維護(hù)，而不僅僅是對(duì)故障進(jìn)行處理。維修技術(shù)人員應(yīng)精通設(shè)備，盡快完善正常運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)，建立完善全面的檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，并利用積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行年度系統(tǒng)分析，準(zhǔn)確判斷發(fā)電機(jī)的性能。

火電廠電氣設(shè)備的有條件檢修不僅是簡(jiǎn)單的檢修，還需要注意設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的管理制度，必須自上而下做好相應(yīng)的工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

火力發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)判斷的實(shí)施，是根據(jù)各類設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀況，利用信息技術(shù)進(jìn)行預(yù)警診斷監(jiān)測(cè)，主要目的是協(xié)助定期檢查和售后服務(wù)，而不是更換。在實(shí)際運(yùn)行中，使用狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠電氣設(shè)備成本的管理和控制，傳統(tǒng)的維護(hù)方法是無(wú)效的、昂貴的、不可預(yù)測(cè)的。這將狀態(tài)監(jiān)控放在第一位，維護(hù)第二，并根據(jù)不同的設(shè)備提供特定和特定的維護(hù)方法，不僅可以提高生產(chǎn)的安全性和可靠性，降低維護(hù)成本，提高設(shè)備效率，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還可以教會(huì)技術(shù)人員用科學(xué)的思維和方法分析問(wèn)題，塑造面向?qū)嵏傻淖黠L(fēng)和實(shí)踐、創(chuàng)新的精神。