0引言
20世纪90年代以前,我国的电力生产处于计划经济模式,《发电厂检修规程》(SD—)对电厂设备的检修项目、检修间隔以及检修计划的编制、审批和实施作了一系列统一的、强制性规定。大多数发电厂都配有自己的大修队伍,一家总装机容量为MW的发电厂,其职工总人数一般在人以上。除了承担机组日常维护、消缺外,还承担机组的大、小修任务。一年四季的工作量分布极不均匀,大修时忙,大修后空。随着我国电力工业的快速发展,尤其是一批大容量、高参数机组的投运及“网厂分开,竞价上网”电力市场化体制改革的深入,原来的检修体制和检修模式已不再适应新时期的发展。
以往发电厂是按照原能源部“新厂新办法”管理模式建立的现代化火力发电厂,总装机容量为5×MW,技术先进,自动化程度高。因此,建厂初期除配备少量维修人员外,没有考虑配备大修队伍。从年开始,发电厂就开展了设备管理点检制的摸索和尝试,在向国内外先进电厂学习的基础上,建立了以点检定修制为核心的设备管理模式,提出了日常点检、专业点检、精密点检三位一体的点检模式。机组大小修除部分关键性设备项目由厂内检修人员承担检修外,其余大部分检修项目由外单位承担。
1检修策略的研究与优化
计划经济模式下,提倡的是“预防为主,计划检修”、“应修必修,修必修好”。发电厂实行的是定期计划检修,即“到期必修”,若不进行检修就是失修,并要承担相应的责任,机组(或设备)一到检修周期,无论设备状况好坏都必须安排检修,这样,极易造成设备的过修或欠修。随着科技进步和设备管理理论的发展,发电设备的检修模式也发生了深刻的变化。根据火电机组自身特点,可从安全性、可靠性、经济性、环保性、维修成本等几个方面考虑,采取以下4种不同的检修策略:
(1)定期检修。一种以时间为基础的预防性检修,根据设备磨损和老化的统计规律,事先确定检修等级、检修间隔、检修项目、需用备件及材料等。这种方式适合于已知设备磨损、老化等规律的设备及难以随时停机进行检修的设备。
(2)状态检修。根据状态监测和诊断技术提供的设备状态信息,评估设备的状态,在故障发生前进行检修。这种方式是设备检修管理的发展方向。
(3)故障检修。设备在发生故障或其他失效时进行的非计划检修。这种方式适用于故障后果轻微、检修费用和频度不高的设备。
(4)改进性检修。一种针对设备先天性缺陷或频发故障,按照当前设备技术水平和发展趋势进行改造,从根本上消除设备缺陷,以提高设备的技术性能和可用率并结合检修过程实施的检修方式。这种方式适用于另外三种检修策略不能解决者。
我厂采取的检修策略是根据不同设备的重要性、可控性和可维修性,科学地选择不同的检修方式。在定期检修的基础上,逐步扩大状态检修的比例,最终形成一套融“定期检修”、“状态检修”、“改进性检修”和“故障检修”为一体的优化检修模式。
2实施优化检修的基本方法和步骤
2.1建立相应的组织机构以规划和协调各方面工作
实施优化检修是一项复杂的系统工程,牵涉到各个方面。因此,我们建立了优化检修领导小组、工作小组和状态监测小组。它们各自的主要职责为:
(1)领导小组:它是电厂开展优化检修的决策机构,负责建立优化检修组织机构,配备称职的人员,明确职责;负责制定开展优化检修的目标;审批优化检修工作规划、进度;审定优化检修管理制度、工作流程;审查优化检修工作小组提出的检修建议,并最终决策;定期检查优化检修工作的质量和进度等。
(2)工作小组:负责开展优化检修的日常工作,包括优化检修的宣传和培训工作;制定优化检修工作规划、进度;编制适应优化检修的管理制度、工作流程;审批优化检修作业指导书;选择并配备必要的状态监测设备及管理软件;提出检修建议,并负责实施和效果评估等。
(3)状态监测小组:负责日常设备状态的数据检测、分析;制定与状态监测有关的技术标准和管理标准。
2.2制定与优化检修工作相适应的管理标准
优化检修工作开展得好坏与领导的重视固然密不可分,但更重要的是:是否建立了一整套与之相适应的技术标准、管理标准和工作标准,并认真地加以执行。自年起,我们先后制定了《设备日常点检标准》、《设备给油脂标准》、《设备维修作业标准》、《MW机组检修规程》、《设备状态定期监测周期》、《电气设备预试周期》等技术标准以及《状态监测管理标准》、《状态监测仪器规范说明》、《设备分类管理办法》、《设备状态信息交流管理办法》、《状态监测设备分工管理制度》、《设备分工管理标准》、《设备缺陷管理标准》、《设备检修管理标准》等管理标准和工作标准,这些标准进一步规范了设备管理工作,明确了各部门的职责,保证了设备管理体系的正常运作和优化检修工作的顺利开展与实施。
2.3对设备进行分类管理,优化设备检修策略
我们参考国际上通常的做法,根据设备对机组的安全性、可靠性、经济性、环保性、维修成本以及检修的难易程度和工期达到平衡统一的原则将设备分为A、B、C三类,并采取相应的管理措施。对A、B类重要设备实行“五优先”管理:即点检优先,定期维护优先,维修资源优先,故障管理优先,计划检修优先。
(1)A类设备:此类设备发生故障或损坏后会对其他重要设备、机组、电网和人员的安全构成严重威胁或直接导致环境严重污染,如导致人员伤亡、重大设备损坏、厂用电中断、电网瓦解等重大事故。A类设备以定期检修(预防性维修)为主,并结合采用状态检修、改进性检修。
(2)B类设备:此类设备损坏或其自身和备用设备的功能皆失去时会直接导致机组的可用性、可靠性、经济性、电能质量等指标的降低甚至完全丧失;或会导致环境污染;或本身价值昂贵且故障修复周期或备件采购(或制造)周期较长,如导致机组跳闸、机组启动延期、被迫减负荷、热效率降低等。B类设备以定期检修(预防性维修)和状态检修相结合的维修方式为主,结合采用改进性检修。
(3)C类设备:A、B类设备以外的其他设备。此类设备损坏后对其他重要设备、机组、电力系统和人员无安全影响,对机组的可靠性、经济性、电能质量无影响,也不会导致环境污染,其本身及备件的价值较低且故障检修周期或备件采购(或制造)周期不长。C类设备以事后检修为主要维修方式,并结合采用状态检修和改进性检修。
A、B、c三类设备中,A类设备为关键性的特别重要的设备,B类设备为关键性的比较重要的设备,C类设备为非关键性的一般设备。一般A类设备占10%~15%,B类设备占55%~75%,C类设备占15%~30%。
2.4配备必要的状态检测仪器及先进的设备故障诊断软件
“巧妇难为无米之炊”,没有先进的设备状态检测仪器,就不可能开展真正的设备状态监测、分析和检修工作。因此,我厂先后配置了一些用于状态检测的在线和离线检测仪器、设备及相应的管理软件。
(1)离线振动检测分析仪。它们配备加速度探头、速度探头后,可以对振动信息进行离线采集和频谱分析,已实现了对全厂5台机组多台转动设备的振动检测。
(2)主机在线振动检测系统。为了更好地监视和分析主机的的振动情况,确保主机运行的安全性,我们给1号机组安装了一套在线振动检测系统。它克服了离线振动检测在时间上的不连贯性,不但能及时捕捉异常信息,而且对历史数据的分析也更加有效。
(3)辅机半在线振动检测系统。所谓的“半在线”,指的是界于在线和离线之间的测振系统。当某一台辅机偶尔出现振动异常,离线测振方法难以捕捉异常信息时,接上半在线振动检测系统,直到问题解决后,再拆移至另一台辅机。我们曾在4号机组的B引风机上安装了一套半在线振动检测系统。今后,我们将进一步探讨其在其他设备应用的可能性。
(4)红外热像仪。作为状态检测的重要手段之一,红外成像技术具有技术先进、实用性强、普查效率高、检测灵敏可靠、不停电、安全性好等特点。红外热像诊断是通过对运行设备温度场的分析和热像图谱的研究,提出设备故障性质和故障点。我厂购置了一台红外热像仪,目前的检测范围主要为变压器、升压站、励磁碳刷、PC柜、MCC柜红外检测以及锅炉、热力管道设备的保温等。
(5)氦质谱检漏仪。购置的一台便携式氦质谱检漏仪。该检漏仪的特点是体积小,可方便地用在各种正压系统设备的泄漏检测,配上相应的真空泵还可对负压系统设备进行泄漏检测。由于该检漏仪属于便携式检测仪,只能对泄漏点进行定位检测,做不到对漏点的定量检测。但是,可以通过从检测仪测到的氦气浓度大小上来判断漏点泄漏量大小。
(6)超声波检测仪。为研究滚动轴承和齿轮箱的早期故障,我们购置了一台超声波检测仪,用来对高频振动信号进行研究。同时,该超声波检测仪还可以用来检测承压设备的各种泄漏,如凝汽器、阀门等设备的泄漏。它的优点是不需要示踪气体,适用范围广,它的缺点是检测灵敏度比氦质谱检漏仪略低。
(7)电动机故障检测。电机故障同机械设备故障发生过程一样,也需要一个形成和发展阶段,要对电机进行状态检修就必须及时准确了解故障的形成和发展,定期检测运行电机电流和端部漏磁通,对这些电流和磁通进行分析。我厂利用CSI数据采集仪及配套的电流和磁通环对5台机组电机进行故障检测已多年(对满足检测条件的电机进行检测)。
(8)绝缘油色谱检测仪。它们主要用于变压器油的气相色谱检测,其服务范围已经覆盖了全厂5台机组的所有油浸式变压器。通过色谱检测,即对油中分离出来的气体进行组分的检测分析,判断变压器内部的绝缘老化、局部放电等异常情况。它是变压器设备状态检测的重要仪器之一。
2.5加强状态监测分析,做到设备状态的可控、预控
设备状态的监测和分析是状态检修、优化检修的基础。目前,我厂对设备状态的监测与分析工作主要由三块组成:状态监测人员的检测与分析、运行人员对设备状态的分析和点检员的日常点检与分析。
(1)状态监测人员根据设备检测周期对所辖设备进行定期检测、异常分析和趋势分析,每个月初提交上个月设备状态监测报告和初步的检修建议。如在检测过程中发现设备有异常情况,则以提醒单的形式及时通知点检员,分析原因,提出处理对策。
(2)运行人员根据设备运行状况和有关参数,每天都会在生产碰头会上提出设备检修或消缺建议。另外,机组大小修前,运行各专业工程师对机组、设备运行状态提出评估报告和检修建议,以便点检员及时调整检修项目。
(3)设备点检员根据日常点检情况以及运行和状态检测结果,进行综合分析,每月初提出设备状态综合分析报告和检修建议,编制月度检修计划。如遇到重大问题或设备异常,则及时向上一级领导或生产厂长(总工程师)汇报,召开专题会议,进行分析研究,落实对策。
对检测结果的有效管理和科学应用则是状态检修、优化检修得以实现的保证,设备信息和数据的采集主要通过在线实时数据的采集和对设备的离线检测等来获得。这些信息数据量十分庞大,主要依靠计算机技术对这些数据进行管理,并采用开放的数据库结构,从制度上和技术上保证它们得到应用。
2.6制定合理的设备检修周期,并在实践中加以完善
实施优化检修的目的是既能满足电网生产运行的需要,又能使设备不至于过修或欠修而影响可靠性和经济性。目前,我厂机组检修采用的是A、B、C、D检修等级制,是以机组检修规模和停运时间划分为4个等级的。
(1)A级检修:对发电机组进行全面的解体检查和修理,以保持、恢复或提高设备性能。
(2)B级检修:针对机组某些设备存在问题,对机组部分设备进行解体检查和修理。
(3)C级检修:根据设备的磨损、老化规律,有重点地对机组进行检查、评估、修理、清扫。
(4)D级检修:当机组总体运行状况良好,对主要设备的附属系统和设备进行消缺。
检修等级组合方式:A—C(D)一C(D)一B—C(D)一C(D)一A在2次A级检修之间,安排1次机组B级检修,除有A、B级检修年外,每年安排1次C(或D)级检修。机组A级检修间隔一般为6年,C级检修间隔一般为1年半至2年。检修工期见表1。
另外,还特别规定:
(1)B级检修中,可根据机组设备状态评估结果有针对性地实施部分A级检修项目或定期滚动检修项目。c级检修中,可进行少量零件的更换、设备的消缺、调整、预防性试验等作业,以及实施部分A级检修项目或定期滚动检修项目。D级检修除进行附属系统和设备的消缺外,还可根据设备状态的评估结果,安排部分C级检修项目。
(2)可根据机组的技术性能或实际运行小时数,适当调整A级检修间隔,采用不同的检修等级组合方式;若因设备更换重要部件或其他特殊需要,机组检修停用时间可适当超过表1的规定。但应进行技术论证,并经上级主管机构批准。
(3)为尽可能缩短机组检修工期,保证机组检修质量,平时应合理安排辅助设备大修项目。将日常辅助设备大修和机组大小修有机地结合起来,合理安排检修工作量。
2.7加强优化检修的评估工作,实行闭环管理
优化检修的各项选择和决定,有些因限于当时的技术、管理等方面的条件而不够正确或完整,因此,必须在实践经验的基础上不断加以改进完善。在每个项目检修结束后都进行后评估,针对检修中发现的问题和检修结果,重新审视所采用的检修方式是否恰当、检测技术和检测频度是否合理、状态的分析诊断是否正确、相关的管理制度和作业指导书是否可行等等,如有问题,则对原定的状态判据、监测手段和频度、检修方式作出适当调整。优化检修领导小组每半年召开一次会议,检查、评估半年来优化检修进展情况,安排下一步工作。
优化检修实际上是一个动态的、不断改进的、闭环运行的系统工程,它是一个实践一认识一再实践一再认识的螺旋形上升的过程。
3优化检修取得的成果
3.1延长了机组检修周期,降低了检修费用
通过优化设备检修,增强检修计划性,合理安排机组大小修以及定检工作量,缩短了机组检修工期、延长了机组检修间隔,避免了设备检修过度或检修不足,实现了劳动力资源的合理均衡使用和工时、材料、费用的可控,降低了检修费用。机组大修工期由原来的80~90天缩短为目前的65天左右;机组大修间隔由原来的4年1次延长为现在的6年1次,机组小修间隔由原来的1年1次延长为现在的1年半至2年1次。
3.2设备健康水平和机组可靠性大大提高
通过设备点检员、状态监测人员加强对设备状态的监测分析,及时发现和消除了一些重大设备隐患,机组等效可用系数从建厂初期的60%左右提高到目前的90%以上(见图1),机组非计划停运次数一般控制在2次/(年·台)以内(见图2),5台机组分别创造了连续运行天、天、天、天(机组仍在运行)和天的纪录。
4结论
(1)优化检修的成功实施,关键要克服人的观念和管理体制上的障碍。必须建立相应的组织机构,并明确各自的职责。必须制定一整套与优化检修工作相配套的技术标准、管理标准和工作标准。这是开展优化检修工作的前提和保障。
(2)必须配备一定数量的状态检测仪器及先进的设备故障诊断软件,加强设备状态的监测和分析工作,利用计算机技术,实现数据、信息的共享。这是搞好优化检修工作的基础。
(3)根据以可靠性为中心的维修(SRCM)原理,必须对设备进行分类,并采取相应的管理措施和不同的检修策略。发电厂可在定期检修的基础上,逐步扩大状态检修的比例,最终形成一套融定期检修、状态检修、改进性检修和故障检修为—体的优化检修模式。
(4)通过优化设备检修计划和项目,机组大修由原来的4年1次延长为现在的6年1次、小修由原来的1年1次延长为现在的1年半至2年1次是完全可以做到的。实现劳动力资源的合理均衡使用和工时、材料、费用的可控,有效地降低检修成本。
(5)优化检修工作的开展和实施实际上是一项十分复杂的系统工程,不仅涉及技术问题(主要是进口机组设备定检周期与国内检验周期相差很大),而且还涉及到管理上的问题,需要领导重视,各部门共同努力,才能不断改进。