机电设备状态检修

水电站机电设备状态检修综述范青川（黄河电力测试科技工程有限公司）摘要：实施状态检修是现代企业管理和科学技术发展的必然趋势，本文通过状态检修的目的、初级状态检修基本策略和状态监测技术方面，阐述了稳步推进状态检修的现实意义。关键词：机组状态检修点检定修状态监测一、状态检修概述水电站机电设备检修技术的发展大致可以分为：事故检修→定期检修→状态检修，这三个阶段。其中，状态检修方式起源于60年代美国航空工业飞行器的设备检修工作中，80年代又在核工业中推广应用，并很快发展到电力工业的电力设备检修中。国内外一些电力企业应用电力设备状态检修的实践都能证明，这种设备检修管理策略具有明显的社会效益和经济效益。以下是几种主要检修方式的定义：1、故障检修RTF（RunTillFailure）：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，也就是故障发生后才进行检修。2、定期计划检修TBM（TimeBasedMaintenance）：按照检修规程的要求，在规定的大修年限到达时，无论设备有无大的缺陷和能否安全正常，均按时大修，大修间隔为3～5年。检修工作的内容与周期都是预先制定的，设备通过定期检修，周期性地恢复至接近新设备的状态。3、预防性检修PM（PreventiveMaintenance）：在预定的停机时间或按照规定实施的，旨在降低故障的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的检修，以预防故障的发生。4、状态检修CBM（ConditionBasedMaintenance)：就是通过先进的监测分析工具和方法，对机组的运行状态进行检测、记录和分析，采用在线或离线故障诊断系统，尤其是专家系统等，对机组现存状态做出科学评估和趋势分析预测，从而合理地确定机组大修的必要性和时间。状态检修是近20年来发展起来的新型技术和管理模式。5、以可靠性为中心的检修RCM（ReliabilityCenteredMaintenance）：围绕可靠性这一设备的重要的状态特征来开展的检修活动，就是努力使设备规定的功能保持正常。通过一套特殊的程序来为设备和零件确定有效的、经济的预防检修任务，并规定检修或监测间隔的一种系统方法。首先选择要进行分析的系统，明确系统的边界、功能，进行故障模式、后果、逻辑树分析等，最后确定合适的检修策略。RCM是状态检修的发展和完善。二、状态检修的目的定期计划检修是目前能够采用的有效的防止或延迟故障发生的重要检修手段。定期计划检修在为避免突发故障造成巨大损失方面发挥了积极的作用，也是目前必须采用的有效的检修手段。但是定期检修与先进的检修方式相比是存在诸多弊病的，如：不科学，检修的盲目性大，缺陷和故障不明确，只能在拆解中检查到什么缺陷再予以维修或更换，并且还要受到轮换性备品的存储和备品到货期限的限制，以致于多数情况下设备还要继续带病运行一段时间；不经济，到期必修，可能会造成人力、财力、物力的浪费；对无大缺陷部件，反复拆卸，反而对设备的使用寿命不利。为克服以上计划检修的弊病，实现优化检修策略，提高等效可用系数，杜绝或减少非计划停运，降低财力、物力支出就是我们实施状态检修的目的。三、实施状态检修的基本条件和原则1、实施状态检修的基本条件：电力系统要有足够的备用容量；机组或设备健康状况要好；机组或设备必须进行可靠的安全性评价；实施状态检修的机组或设备必须制定有效的故障应急预案。2、实施状态检修的原则是在保证电网安全的前提下，坚持“总体规划，分步实施，先行试点，逐步推进”的原则。并从以下几点具体选择实施状态检修的机组或设备。（1）安全性。首先考虑对机组、系统和对人身的安全影响大的设备。（2）可靠性。选择对机组运行可靠性影响大的设备。（3）高效性。选择对机组运行效率影响大的系统或设备。（4）费用考虑。选择设备价值量高，作用重大的设备。（5）其它因素：设备损坏的模式、设备损坏的频率等。四、初级阶段实施状态检修的基本策略1、明确目标、统一认识初级阶段实施状态检修应在现行检修体制的基础上，根据不同设备的重要性、可控性和可维修性，科学合理地选择不同的检修方式，形成一整套融故障检修，定期检修，状态检修等为一体的优化检修模式。初级阶段实施状态检修宜采用适合企业现状，适应当前生产技术水平的状态监测手段，并采取逐步增大实施状态检修设备比重的方法。2、以“点检定修”为基础，稳步推进状态检修（1）点检定修是状态检修的初级形式。点检定修制是在设备使用阶段，以点检为核心的设备检修管理体制。设备点检是利用人的感官或简单的仪表工具，按照标准，定点定期地对设备进行检查，发现设备的异常和隐患，掌握故障的初期信息，及时采取对策，将故障消灭在萌芽状态的一种管理办法，是设备实施状态检修的初级形式。通过点检人员对设备进行点检作业，能较准确地掌握设备的状态，采取早期防范设备劣化的措施，实行有效的预防计划检修，降低检修成本。（2）实行全员管理检修模式。全员管理是点检工作的基础，是点检制的基本特征。实行运行人员的日常点检、专业点检员的定期点检和专业技术人员的精密点检“三位一体”的点检作业，三个方面的人员对同一设备进行检查、诊断和管理。专职点检员按区域分工进行管理，各专业的专职点检员按工作量实行区域分工负责制。这是点检制的实体、核心和点检活动主体。（3）点检员是管理者。点检制的精髓是管理职能下移，设备管理的全部职能按区域分工的原则落实到点检员。点检员是设备检修的责任者，组织者和管理者。点检员负责点检计划，点检标准的编制和修订，检修计划编制，检修工程管理，预算管理等。（4）点检是一整套科学的管理工程，是按照严密的规程标准进行管理的。点检制把传统的静态管理办法推进到动态管理办法，点检发现的问题，随时可根据经济性、可能性安排到定期检修计划中加以处理，减少检修的盲目性。3、完善状态检修基础管理（1）对试点机组或设备进行安全性评估。这就需要每台设备都具有完整的原始技术档案，如：设备出厂合格证、出厂试验记录；设备使用说明书；安装交接有关资料；设备改进、大小修施工记录及竣工报告；历年大修及定期预防性试验报告；设备事故、障碍及运行分析专题报告；设备缺陷记录；设备移动情况记录；设备改造记录等。根据安全性评价依据对以上技术资料进行查评后，可得出设备较为科学、全面的安全性评估结果。（2）利用计算机监控系统和现有在线监测装置广泛收集设备状态信息，对于没有连续状态信息记录的设备可用离线试验仪器定期或不定期的进行测试。目前所需监测的参量尚无统一的标准和规定，宜根据机组的实际状况，借鉴其他电站的成功经验，不追求大而全，这是稳步推进初级状态检修的有效途径。（3）建立较完整的已发生的设备故障记录分析数据库。同类或近类设备故障记录及分析是进行状态检修的有力判据，其中故障发生前的设备状态信息是必然事件发生的条件，这些信息包括：设备投运以来的负载、运行超标情况、缺陷记录、运行中出现的各种异常情况、历次设备的检修记录和预防性试验等。而故障分析则是一种基于猜测的可能和判断，也是必然事件发生的条件之一。数据库宜方便快速查询和对比，以便及时对设备进行判断。从国外实践看，要实现状态检修，必须抓好三个方面的工作。一是设备信息的掌握，如：原始数据、历史数据、家族数据、当前数据；二是综合的状态诊断，包括：规程、导则、专家系统、智能系统；三是检修管理，含：软件系统、规程、结果反馈。五、状态检修对政策、规程、标准的要求1、实施机组或设备的状态检修，应取消试点机组或设备的指令性计划检修，而改为指导性的计划检修，将故障检修、预防性检修、定期计划检修、状态检修有机结合起来，逐步过渡到以状态检修为主的主动检修模式。具体可参照如下方法：第一步，把一台设备历次的检修及试验结果作纵向比较，与同类型设备的检修及试验结果作横向比较，并与规程的要求值相比较，对设备运行状态做出准确判断。第二步，依据比较及判断结果，对设备状态良好者，则不必进行当年内的计划检修，设备可继续投入运行。第三步，判断设备状态不良时，应及时检修，消除设备的隐患。必要时应根据设备结构的特点和平时缺陷记录的情况，尽量分解各个部件，分别试验，进一步查明缺陷的部位，同时必须确保检修质量。最后，对一时难以确认状态的设备，可根据设备的重要程度，采取缩短试验周期、加强监视的方法做进一步的观察，通过故障预想和故障分析，采取相应的应急预案作保障。2、实施状态检修要在剖析现行各专业规程的基础上，结合设备现状制定出一个可靠、有效、客观的指导性文件。如对专业规程规定的技术条件、标准、工艺等原则上要执行，而对设备检修的“周期规定”要逐步改革，并对检修内容及方法进行改进。3、对事故责任的追究亦应作客观而合理的改变，使之有利于状态检修的试行和逐步发展，并在实践中积累经验，完善制度。具体做法是：（1）建立适应状态检修的管理机制。应由经营管理水电站的业主牵头，成立运营、检修、监测试验人员、专家组参加的设备状态分析、诊断机构，并落实机构各方面的职责、职权，用各方科学决策负责制取代现行的事故责任追究制。（2）参管水电站运营、检修维护、监测试验的企业，根据自身的技术力量和经营管理水平，按照设备状态分析、诊断机构的统一决策，实施水电站机组的检修规模和项目。（3）由经营管理水电站的业主根据多年计划检修费用情况，提出当年检修的费用目标、安全目标、可靠性指标等。在实现上述目标、指标的基础上，业主和状态检修参与各方可就目标费用与实际费用差额及增加效益部分提成，以达到各方承担相应风险和收益的目的。六、状态检修在线监测技术和方法简介状态信息的获取是实施状态检修的关键，否则，不可能实施状态检修。具体采用哪些技术和方法获取状态信息，应根据设备的特点和损坏模式来确定。可以是在线监测系统或巡回检测系统，也可以是离线或定期的试验分析。目前较为成熟的在线监测技术和方法有：1、变压器的在线监测（1）变压器油中气体的在线监测。利用真空泵抽取溶解的气体，用红外光谱分析CH4、CO、CO2、C2H6和C2H2的气体浓度，用一个氧化物的电化学传感器测量H2的浓度。（2）变压器局部放电在线监测。一方面利用变压器内部局部放电产生的电脉冲信号的检测来确定局部放电的大小，另一方面利用局部放电产生的声信号，用三个超声波传感器来确定放电声源的位置，从而实现变压器局部放电的检测和定位。（3）其他参数的在线监测有：铁心多点接地、套管的介质损耗、分接开关的机械故障、变压器绝缘老化程度等在线监测技术都有不同程度的应用。2、旋转电机的在线监测（1）定子绕组局部放电在线监测方法有：中性点耦合法、便携式电容耦合法、局部放电仪法等。（2）转子绕组匝间短路在线监测方法有：微分探测线圈动测法和环流检测法。（3）励磁系统在线监测有：紫外线换向火花监测、集点环火花电磁辐射能监测。3、断路器绝缘状态在线监测技术有：介损、漏电流和局放监测，灭弧室故障监测，机械故障监测。4、GIS局部放电在线监测（1）局部放电的电气检测方法有：超高频法、电磁耦合法、静电结合法、外设电极法。（2）局部放电的非电气检测方法有：利用局部放电产生的非电信息，如声波、光波、振动、发热等信息诊断局部放电。5、氧化锌避雷器在线监测方法有：全电流法、阻性电流分量法、功率损耗法和元件温度法。6、水电站电气设备温度的红外测温及热成像仪监测（1）监测变压器接头接触不良、松动，套管内部过热，箱体温度变化异常等。（2）检查断路器和隔离开关触头、导电回路是否接触不良发热，外部连接是否松动、接触不良和发热异常。（3）检查避雷器内部放电间隙和放电电阻元件是否有故障过热。用热成像仪检查一组三相避雷器的热像图，通过比较发现内部间隙，电阻的内部过热。7、水轮发电机组机械故障诊断在线监测系统（1）监测的参数有：机组主轴摆度；机架水平、垂直振动；顶盖水平、垂直振动；压力钢管、蜗壳、顶盖、尾水管压力脉动等；有功功率、无功功率；机组断路器和励磁开关状态；轴瓦温度；接力器行程、抬机量等。（2）系统主要功能：在线状态信息自动记录功能；实时状态监测、报警；多种信号分析功能；工况的趋势分析功能；稳定性性能分析；启停机和甩负荷过程自动记录和分析；在线自