核電廠電機設(shè)備狀態(tài)及管理對策

陳超

【摘 要】本文介紹了電機的一些缺陷及檢修方法，并結(jié)合核電廠的一些電機設(shè)備缺陷情況并針對主要的缺陷提出缺陷管理方法。同時從設(shè)備管理的角度出發(fā)，提出了對于電機設(shè)備管理上的一些長期的管理對策。

【關(guān)鍵詞】核電廠；電機；缺陷；設(shè)備狀態(tài)；管理對策

1.電機相關(guān)缺陷介紹

作為電力拖動的執(zhí)行機構(gòu)，電機在生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，一臺電機的故障，往往導(dǎo)致一個系統(tǒng)或者一條生產(chǎn)線的失效。在生產(chǎn)中尤其以三相異步電機應(yīng)用最為廣泛，在我廠電機設(shè)備中，占90%都是三相異步電機。

電機故障種類繁多，原因復(fù)雜，集電氣與機械部件于一體。三相異步電機的故障一般為兩大類：一是電磁方面的故障，大多發(fā)生于繞組，如絕緣損壞、導(dǎo)體及其回路接觸不良、斷線、短路及接線錯誤等 ；二是機械方面的故障，如軸承、端蓋、鐵心等零部件的松動、磨損、變形、斷裂及潤滑不良等 。兩類故障區(qū)分：當(dāng)電機通電動轉(zhuǎn)時，故障現(xiàn)象存在，切斷電源后，故障仍然存在，說明是機械方面的故障；若切斷電源后，故障現(xiàn)象隨之消失，就說明一般是電磁方面的故障。在運行中，電機的電磁故障還包括控制保護(hù)制備的故障。電機的機械故障則還可能是由于聯(lián)軸器或機械設(shè)備的故障所引起的。

2.電機設(shè)備狀態(tài)及缺陷處理

電動機作為核電廠的主要驅(qū)動設(shè)備，在核電廠的生產(chǎn)運行中也處于非常重要的位置。大到主泵電機，小到儀控、電氣各板卡上的冷卻風(fēng)扇，無處不見它的身影。我們統(tǒng)計了核電廠一個燃料運行期間的電動機相關(guān)故障，并對其進(jìn)行原因分類與匯總，結(jié)果如下：

電機相關(guān)設(shè)備共產(chǎn)生缺陷128項：

異音、振動相關(guān)：53項（大部分是軸承異音，同時伴隨著設(shè)備振動上升）

絕緣相關(guān)：21項（定子繞組）

其余故障包括：運行時溫度高，設(shè)備不能啟動，卡澀（傳動機構(gòu)），聯(lián)軸器故障，軸彎曲…等。

大量故障的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，電機故障按其原因分，軸承類故障占38.5%，繞組類故障占39%，其他的一些故障分?jǐn)偸Ｓ嗟谋壤?。從統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來看，軸承類的故障占了41%，繞組類的故障占了16%，與總的故障比例差不多。

3.電機設(shè)備管理的長期對策

隨著核電廠運行的時間越長，設(shè)備的老化程度越來越嚴(yán)重。電機作為長期帶載的設(shè)備，并且由于運行時電磁力、溫度、磨損各方面的影響，其可靠程度也會隨之降低。如何將其可能造成失效的缺陷減至最小，或者如何將其失效的影響減至最小，我們應(yīng)該對電機的長期管理制定相應(yīng)的策略。

3.1加強潤滑管理

眾所周知，潤滑與運轉(zhuǎn)設(shè)備息息相關(guān)，是保證和改進(jìn)設(shè)備高效、正常、長期運轉(zhuǎn)的基本手段，是運轉(zhuǎn)設(shè)備的命脈。潤滑是設(shè)備的血液，對于設(shè)備正常運行起著重要作用，對于電機相關(guān)的軸承缺陷也是如此。據(jù)統(tǒng)計至少有40～60%以上的軸承故障是由潤滑不良引起的。這足以說明潤滑在電機中（設(shè)備中）的重要地位（見圖1）。

設(shè)備潤滑已不是一個簡單的技術(shù)問題，而是一個管理問題。設(shè)備潤滑不只是改變了維修，同時對環(huán)保、節(jié)能、增效、安全等多項事業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。SKF 軸承制造商是世界最負(fù)有盛名的公司，它們通過大量試驗，深入研究了負(fù)荷、油液粘度、顆粒污染物等各種因素對軸承壽命的影響并得出結(jié)論：即清除潤滑油中 2-5 微米固體顆粒，滾動軸承疲勞壽命可延長到原來的 10-50倍。而全世界的各研究機構(gòu)也得出合理的軸承潤滑對于電機的運行影響是巨大的。

根據(jù)以上的研究結(jié)果對于改進(jìn)核電廠的潤滑管理我們提出如下建議：

◆從觀念上對潤滑進(jìn)行重新定位。

◆建立與完善相應(yīng)的規(guī)章制度，強化潤滑管理，建立電機及其相應(yīng)潤滑油、脂的品種臺帳數(shù)據(jù)庫，并制訂相應(yīng)的潤滑周期。

◆從人員配備上，應(yīng)有專職的潤滑管理人員或者是油品管理人員。

◆在潤滑油品的更新?lián)Q代上，合理規(guī)劃。

◆推動自動添加油脂工作的開展。

◆實施油、液監(jiān)測技術(shù)，防范和避免突發(fā)設(shè)備故障的發(fā)生。

3.2實施SRCM，進(jìn)行以可靠性為中心的維修

隨著核電廠設(shè)備服役時間的逐步延長，部分電機老化，對其維修要求愈來愈嚴(yán)，維修地位也顯得重要。長期以來，人們認(rèn)為預(yù)防工作做得越多，修理周期越短，設(shè)備越可靠。這就是我們沿用多年的預(yù)防性維修思想。而根據(jù)對故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析卻表明，定期維修對許多故障的控制并不起作用，有時定期維修并不能保證維修后的零件在固定期限中不發(fā)生故障的幾率減小。過多的拆修反而易產(chǎn)生人為故障，增加維修消耗，降低維修效率。

以可靠性為中心的維修是現(xiàn)代維修理論的核心。是從系統(tǒng)的觀點看問題，視維修對象的研制、設(shè)計、制造、使用與維修都是與維修有關(guān)的環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)都圍繞著可靠性這個中心進(jìn)行工作。這種維修思想也是對傳統(tǒng)的“以預(yù)防為主”的維修思想的繼承和發(fā)展。隨著可靠性理論的深入研究，可靠性技術(shù)在設(shè)備設(shè)計、制造和試驗中的廣泛應(yīng)用，由于在設(shè)備使用、維修中重視了數(shù)據(jù)資料的積累和處理，使得掌握設(shè)備零部件及總成的故障有了可能。根據(jù)這些情況的變化，人們對維修的認(rèn)識由原來的“工作—磨損—故障危及安全”，演變?yōu)椤安扇》e極有效的措施，控制設(shè)備可靠性下降的因素，以保持恢復(fù)設(shè)備的固有可靠性”。

通過對設(shè)備可靠性諸因素的分析，科學(xué)地確定維修工作項目，優(yōu)選維修方式，確定合理的維修周期，只做必須做的維修工作，使設(shè)備的可靠性得到恢復(fù)，同時又能節(jié)省維修時間和費用。

對于可靠性為中心的維修，見圖2（SRCM的分析流程圖）。對于可靠性為中心的維修，我們應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的工作：

◆接受可靠性為中心的維修的理念。

◆由于核電廠運行的特殊性，我們應(yīng)該以SRCM作為一種工具來完善我們的維修體系，使我廠能夠安全、穩(wěn)定地運行。

3.3引進(jìn)更多的狀態(tài)監(jiān)測手段

設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測通常是指通過測定設(shè)備的某一特征參數(shù)（如振動、溫度），來檢查其狀態(tài)是否正常。設(shè)備故障診斷技術(shù)是通過了解和掌握設(shè)備在線使用的狀態(tài)，對設(shè)備可能要發(fā)生的或已經(jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)報、分析、判斷，確定故障性質(zhì)、類別、程度、原因、部位，指出故障發(fā)生和發(fā)展的趨勢及后果，提出控制故障繼續(xù)發(fā)展的措施，通過采取調(diào)整、維修、治理的對策消除故障，最終使設(shè)備恢復(fù)正常狀態(tài)。

狀態(tài)監(jiān)測現(xiàn)在分為離線監(jiān)測及在線監(jiān)測。離線儀器主要有多功能數(shù)據(jù)采集器及其配套軟件、紅外熱像儀及其配套軟件、軸承聽診器，測振儀、點溫儀、轉(zhuǎn)速表等監(jiān)測設(shè)備。而在線儀器則包括電機電氣數(shù)據(jù)采集，如通過對設(shè)備運行時的電流，電壓進(jìn)行采樣并進(jìn)行相應(yīng)的分析，從而確認(rèn)電機的狀態(tài)。

對于狀態(tài)監(jiān)測，我們提出如下建議：

◆引進(jìn)更多狀態(tài)監(jiān)測的手段，不僅僅包括現(xiàn)有的測振，測溫，還應(yīng)該包括電氣狀態(tài)監(jiān)測等手段。如：轉(zhuǎn)子斷條診斷；匝間短路診斷；諧波分析診斷等等。

◆制定合理的狀態(tài)監(jiān)測的頻率，關(guān)鍵、重要設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測頻度可以設(shè)置頻度多一些，對于這些設(shè)備的安全、可靠運行更有保障。

◆建立狀態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用平臺。使更多的設(shè)備管理人員能夠使用到狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而對設(shè)備的運行有了更好的了解，同時也為今后的設(shè)備管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4.結(jié)束語

設(shè)備管理是一個持續(xù)改進(jìn)的過程，它需要針對設(shè)備本身的狀態(tài)變化不斷調(diào)整。我廠的電機設(shè)備隨著服役日期增加，狀態(tài)日益老化。針對這種情況如何將一些先進(jìn)的設(shè)備管理技術(shù)與手段運用到實際生產(chǎn)中來就需要我們每個人的努力。

我們希望通過對電機故障機理的研究，通過狀態(tài)的監(jiān)測并實施可靠性的維修，同時輔以相應(yīng)的潤滑改善，使電機設(shè)備能夠完成它的設(shè)備功能及保障系統(tǒng)功能，保證核電廠的安全、穩(wěn)定運行。