电气设备状态检修技术及现状

电气设备运检智能化-电气设备状态检修技术及现状陈伟根内容提要问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语20世纪60～70年代，自美国投入巨资开发以在线监测为前提的状态维修技术以来，许多工业领域相继开展了设备状态在线监测与故障诊断技术的研究和开发应用。从20世纪80年代开始，国内外主要是对发电厂锅炉、汽轮机、发电机三大设备开展状态维修。积累了大量经验和数据，开始重视技术标准及导则的制定；全球出现了一批从事状态维修技术研究及开发应用的研究机构或技术公司；1、问题的提出至20世纪90年代末，美国已有1/3的发电厂采用了设备状态维修技术，例如：根据美国电力研究院（EPRI）和工业设备维修公司（CSI）的统计，发电设备实施状态监测及诊断和状态维修后，设备利用率提高2％～5％，节约维修费用25％～30％，延长设备寿命10％～15％；例如早在1996年美国就对艾迪斯通电厂采用40多种在线监测装置进行定期监测及故障诊断，以此对电厂设备进行评估和论证，使汽轮机的运行能力提高了10％～30％，电站设备的运行可靠性大大提高；从20世纪90年代初开始，国内开展以在线监测与诊断技术为基础的设备状态维修也是发电厂领先，并制定了国电（2001）705号文《电力发电厂实施设备状态检修的指导意见》。1、问题的提出为了降低运行成本、提高设备的利用率、确保设备运行的可靠性，迫切需要由原来的计划检修向状态检修发展，电气设备实行状态检修势在必行。1、问题的提出内容提要问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语2.1电气设备检修技术的三个发展阶段事故检修定期检修状态检修50年代以前，设备发生了故障或事故以后进行检修设备比较简单设计裕量大修复容易设备停运影响不大60~70年代，定期预防检修设备的生产效率越来越高突发故障造成的损失越来越大通过定期检修，设备能恢复到接近新设备的状态以牺牲企业的自身经济利益为代价，造成了不必要的人、财、物的浪费在前苏联、东欧各国和我国推广应用并延续到现在根据设备状态确定检修策略起源于60年代美国航空工业飞行器的设备检修方式1978年开始应用于美国海军舰艇设备检修80年代在核工业中推广应用，并很快发展到电气设备检修针对性强，经济合理2、电气设备状态检修现状故障检修（事后检修），即RTF（RunTillFailure）,CM（CorrectiveMaintenance）预防性检修，即PM（PreventiveMaintenance）定期计划检修，即TBM（TimeBasedMaintenance）状态检修（预知性检修），即CBM(ConditionBasedMaintenance),PDM(PredictiveMaintenance)主动检修，即PAM（ProactiveMaintenance）以可靠性为中心的检修，即RCM（ReliabilityCenteredMaintenance）在故障已出现后，为把设备恢复到能完成要求功能的状态而进行的检修，简言之，故障发生后才进行检修。对设备状态进行监测，按设备的健康状态来安排检修方式，解决了预防性检修中存在检修过剩或检修不足的问题，可节约大量的检修费用和资源，提高设备运行的可靠性理论依据：设备能通过定期检修，周期性地恢复至接近新设备的状态。检修工作的内容与周期都是预先设定的，到时间就修，目的是防止或延迟故障的发生。主动监测参数的异常,寻找故障的根本原因，修改设计或对设备进行改造，消除故障再次发生的可能，这是一种非常主动的、积极的方式。通过选择要分析的系统，明确系统的边界、功能，进行故障模式和后果分析，逻辑树分析，最后选择合适的检修方式。2.2电气设备状态检修的主要检修方式2、电气设备状态检修现状在预定的停运时间、或按照规定实行的，旨在降低故障可能性或功能劣化的检修。即在故障发生之前、功能明显劣化之前进行检修，以预防故障的发生状态检修可以简单定义为：在设备状态监测的基础上，根据监测和分析诊断的结果科学安排检修时间和项目的检修方式。三层含义：设备状态监测；设备诊断；检修决策。状态监测是状态检修的基础；设备诊断是以状态监测为依据，综合设备历史信息，利用神经网络、专家系统等技术来判断设备健康状况。2、电气设备状态检修现状2.3电气设备状态检修就电气设备而言，其状态检修内容不仅包括在线监测与诊断还包括设备运行维护、带电检测、预防性试验、故障记录、设备管理、设备检修、设备检修后的验收等诸多工作，最后要综合设备信息、运行信息、电力市场等方面信息作出检修决策。2、电气设备状态检修现状2.3电气设备状态检修状态检修就是根据电气设备的运行工况、电流、电压、负荷功率、温度等信号量来判断设备的健康状况，根据健康状况决定是否需要检修、怎样检修，来提高设备的可靠性和利用率。当然，在制定检修决策时还要考虑电力系统的运行状态，如用电的峰段与谷段，发电的丰水期与枯水期；要考虑设备所在单元系统其他设备的运行状态，按系统为单元进行检修比只检修单台设备更合理；另外，还应当考虑电力市场的需要，并进行决策风险分析。2、电气设备状态检修现状2.4电气设备状态检修2.5国内研究现状我国的电气设备状态检修技术起步较晚，20世纪80年代之前全部沿用严格遵循规程的计划检修模式。状态检修工作从90年代初在电力系统进行试点。2001年12月3日，国家电力公司印发了《火力发电厂实施设备状态检修的指导意见》，进一步推动火电厂实施设备状态检修工作，提高火力发电企业的市场竞争力。2003年4月9日一11日，中电联《状态检修指导意见框架》研讨会在陕西宝鸡召开，为深入开展变电设备状态检修工作提供了理论依据论和实践，研讨了《变电设备状态检修指导意见》。2、电气设备状态检修现状2010年起，国家电网公司陆续推出了电气设备状态监测技术导则及相应标准，为状态监测技术在电网中的应用提供了有力保障。近年来，一些研究院所、高校、企业陆续推出了针对电气设备状态监测的系统和装置并取得了一定成功应用。（如：国网科学研究院、上海思源、宁波理工、河南中分、国电南自等企业）。但是，截至2013年12月，据国网运维部统计：在线监测应用总体情况不够理想，绝大多数电气设备的状态检修仍面临运行数据监测等诸多亟待解决的关键问题。2、电气设备状态检修现状2.5国内研究现状在线监测应用现状截至2013年12月，国网28家省电力公司（含国网运行公司）共装用各类变电设备在线监测装置30422套。包括油中溶解气体、避雷器绝缘在线监测、超高频GIS局放监测、红外测温等在线监测装置共15类。目前，各类装置共发现设备缺陷2626次，缺陷发现率为0.061次/（台·年），装置故障率为0.124次/（台·年），装置有效报警率为7.7%。在线监测应用现状运行中反映出如下问题：1.部分装置误报率高。例如GIS超声波局部放电在线监测2008年装用以来误报警共计503次，误报率在90%以上。2.部分装置故障率高，寿命短，维护工作量大。监测设备在投运1年~2年内，即发生故障，占总故障率的70%以上。装置故障率最高达到0.237次/台·年。3.部分装置实时性差。例如目前大多数油色谱在线监测装置，由于其测试过程复杂，测试时间较长，导致对于突发故障无法进行有效预测。在线监测应用现状4.软硬件质量问题突出。传感器、装置配件、通讯、后台故障问题是监测设备发生故障的主要原因。占总故障数的50%以上，产品软件控制和软件稳定性水平不高。。5.技术标准不完善。部分在线监测装置没有技术规范、检验规范和现场交接验收规范，未能有效对在线监测装置安装的规范性和数据的有效性履行验收程序，导致在线监测装置投运后运行不稳定。6.对在线监测数据的利用和分析不够。数据大量上传后，缺乏对数据的分析处理手段，对于缺陷分析和故障预测依然靠经验，没有有效及时的自动分析功能，实用效果不佳。内容提要问题的提出电气设备状态检修现状电气设备状态检修的必要性电气设备状态检修方法电气设备状态检修技术的基本策略急待解决的技术问题在线监测技术与状态检修的融合关系结束语电气设备状态检修主要包括：电网评估与系统、设备分级电气设备状态监测专家诊断和维修管理3、电气设备状态检修的必要性3.1电气设备状态检修的基本内容电网评估与系统、设备分级评估与系统、设备分级是实施状态检修的首要步骤。主要有系统、设备分级；运行技术参数数据的采集评估；设备故障的典型模式；影响程度的分析(FMEA)；制订故障预防措施等。系统、设备分级主要是制定生产工艺全过程中各系统、设备的可行性排序，设备故障频次排序，维修需求优先级别指数计算等。运行数据的采集评估主要包括确定评估的技术参数，参照的量化基准和优劣标准，明确实行状态检修的目标值。FMEA主要对获取的重要系统、设备以及关键部件的运行参数数据加以分析，对实行状态检修的安全性、可靠性进行评估，判断发生故障的可能性，以及对关联系统的影响程度，综合确定合理有效的预防性维修和主动性维修计划。3、电气设备状态检修的必要性3.1电气设备状态检修的基本内容状态监测技术是实行状态检修的基础。状态监测主要是通过在线或循检的方式监测各系统、设备各项主要运行参数，通过分析判断其运行状态，检测内部缺陷，监测缺陷的发展趋向。随着传感技术的发展，振动、温度、气敏、速度、音响、光等传感器已经广泛应用于电气设备在线监测系统，实现了真正意义上的在线监测，所获取的运行参数为决策者确定检修方案提供了可靠的信息保障。3、电气设备状态检修的必要性3.1电气设备状态检修的基本内容电气设备状态监测专家诊断和维修管理维修管理系统是实现状态检修的管理平台，它全面收集了设备的所有历史资料、运行检修信息、试验数据和在线监测数据等，为状态检修诊断与决策提供必要的信息和数据。实施状态检修，建立基于维修管理系统及专业人员实际经验的专家诊断系统是非常必要的，它能够在短时间内综合智能化诊断分析出被监测设备的异常情况，而且可以做出倾向诊断。当其测定值超出设定的基础值时，将作为设备的异常情况发出报警，根据需要，它还可以做出日报表，月报表等。我国开发的专家诊断系统软件总体水平处于局部的自动化诊断装置阶段，如控制保护装置的自动监视判断系统等。在各个环节的主设备上实施在线振动分析、油液分析、红外热分析、超声分析及光电分析等。3.1电气设备状态检修的基本内容3、电气设备状态检修的必要性定期预防性检修的技术手段不合理定期预防性检修不能及时发现设备内部的绝缘隐患定期预防性检修造成人、财、物的大量浪费定期预防性检修影响供电可靠性从电气设备故障的形成规律分析状态检修的必要性传统的检修观点与现代设备的故障特征有差异3、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性不能有效暴露某些绝缘缺陷，真实反映设备状态设备运行电压为110kV、220kV、330kV、500kV或更高预防性试验电压一般最高10kV对运行电压下才能暴露的绝缘缺陷，定期预防性试验手段不合理在线监测在运行电压下对设备状态进行监测，能较准确地反映设备的客观状态有效的在线监测技术是状态检修的重要技术手段3、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性定期预防性检修的技术手段不合理定期预防性检修体系存在的最大问题不能及时发现设备内部的绝缘隐患停电检修合格的设备运行中仍然可能出现事故一旦出现事故，直接或间接损失十分巨大3、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性定期预防性检修不能及时发现设备内部的绝缘隐患3、电气设备状态检修的必要性3.2电气设备状态检修的必要性定期预防性检修造成人、财、物的大量浪费定期检修不管设备状态“到期必修”，有失科学性和合理性。定期检修可能会造成检修不足或过剩的情况，造成人、财、物的浪费。如，某些不必要的频繁