火力發電廠設備優化檢修模式的研究

劉飛龍

（大唐電力股份有限公司耒陽發電廠，湖南 耒陽 421800）

火力發電廠設備優化檢修模式的研究

劉飛龍

（大唐電力股份有限公司耒陽發電廠，湖南 耒陽 421800）

針對火力發電機組傳統的計劃檢修、故障檢修模式，本文在綜合我國火力發電企業設備檢修體制的現狀并進行分析的基礎上，對火力發電廠設備實施狀態檢修的必要性和可行性進行了論述，最后提出了一種以狀態檢修為主、定期檢修和故障檢修為輔的優化檢修模式。（現狀與分析、必要性、可行性、優化檢修策略）

火力發電廠；狀態檢修；優化檢修

隨著電力企業體制改革的不斷深入和“廠網分開，競價上網”格局局面的逐步形成，電力行業正走向市場化，發電企業也逐漸成為獨立的經濟實體。統計顯示，2010年，國家五大發電集團運行的所有火電企業中，虧損企業占一半以上，火電虧損額合計達到137.19億元。其中主要原因是電煤價格持續大幅上漲而電價基本變化不大引起，統計表明，在火力發電廠中燃料成本要占去全部企業發電成本的70%左右，剩余的30%中影響企業盈利的主要因素就是設備的檢修和維護方面的費用。

成本決定企業的興衰、電價決定競爭的強弱、檢修的模型決定發展，發電企業要想科學、合理的發展，要想在國家煤、電價格聯動機制未形成前提高自身的競爭力，就必須采用最有效地方法提高設備的可用率和可靠性以使經濟效益最大化。我國火力發電企業設備實行的以經驗為導向的定期計劃檢修和故障檢修模式在過去很長一段時間內推動了我國發電行業的快速增長。然而隨著電力科技的發展，發電設備正朝著智能化、集成化、復雜化方向發展，傳統的檢修模式不論從可靠性還是經濟性方面都難以適應發電行業未來的發展趨勢，嚴重阻礙了發電企業市場競爭能力的提升，其問題主要表現在：頻發性故障多、不必要的或保守的預防性檢修多、檢修目的不明確和對設備供貨方的過度依賴。因此，發電企業設備維修模式革新已是各發電企業一項緊迫的任務。

1 檢修模式的發展

設備檢修模式是社會科學技術發展水平的重要體現，它直接關系到發電企業的市場競爭力。就發電企業設備檢修模式而言，可歸納為事后檢修模式和預防性定期檢修模式和狀態檢修模式。

2 事后檢修模式

事后檢修模式是指在設備發生故障后進行維修，所以也稱之為故障檢修模式，是18世紀第一次產業革命后主要實施的檢修方式。這種以設備出現功能性故障為判據的檢修模式顯然只適用于小規模的生產或生產力較低的情況，并且這種應急補救式維修需付出很大的人力和財力，不但存在對人身和設備的嚴重安全隱患，而且易導致維修不足。在現代設備管理模式實行以后，事后維修僅僅用于對生產影響極小的非重點設備以及有冗余配置的設備，或者用于采用其他檢修方式更為不經濟的情況下的設備維修。

3 預防性定期檢修模式

19世紀第二次產業革命后，科學技術和社會生產力得到了空前的發展，事后檢修模式已難以滿足生產力的需求，預防性定期檢修應運而生。這種檢修模式是一種以時間為基礎的預防性檢修方式，又稱為計劃檢修，它是根據發電企業設備使用率以及磨損情況的統計規律，事先確定檢修類別、檢修周期、檢修內容和所需配件以及材料儲備等，適用于磨損統計規律明確且難以臨時進行停機檢修的流程工業或自動化生產線等發電設備。

4 狀態檢修模式

1954年美國通用電氣公司首先提出把以時間為基礎的預防維修改為以狀態為基礎的預防維修，即所謂的“狀態基準維修”，簡稱“狀態維修”或“狀態檢修”。這種檢修模式利用先進的在線監測和故障診斷技術獲得設備的“健康”狀態信息，然后從統計學的角度對設備進行綜合評價，并根據評價結果制定相應的檢修計劃。狀態檢修是通過對設備實際工作狀態的歷史數據的綜合以達到對未來工作狀態的預測，由此可實現對設備的故障趨勢進行預判，并根據設備使用和故障的統計分析，可在設備性能下降到一定程度之前進行維修。相比于傳統的故障檢修更為可靠，能盡可能的避免故障的發生；相比于以時間為周期的計劃檢修更為科學，能盡可能的減少維修的次數，提高企業的經濟效益。

5 狀態檢修的必要性和可行性

狀態檢修模式一經提出，發達工業國家紛紛效仿，日本于1973年開始推行狀態維修，尤其在電力工業進行速度很快，特別是在80年代后人工智能技術的問世進一步推動了測試技術、儀器信號分析和計算機技術的進步以及設備的狀態監測技術和故障診斷技術的發展，很快出現了以設備狀態監測與機組故障診斷技術為基礎的狀態檢修。2002年，我國國家電力公司在《火力發電廠實施設備狀態檢修的指導意見》中對設備狀態檢修給出了更為明確的定義，即設備狀態檢修是根據先進的狀態監視和診斷技術提供的設備狀態信息，判斷設備的異常，預知設備的故障，在故障發生前進行檢修的方式，這種檢修模式實質是通過統計預測設備的健康狀態并基于此來安排檢修計劃，實施設備檢修。

6 狀態檢修的必要性

實施狀態檢修的必要性主要體現在兩個方面：一方面是由于火力發電機組各部件的功能情況本身或因各種外因的影響而存在極大的差異。首先，進口設備和國產設備本身的技術水平和產品質量就存在差異。同時，不同廠商生產的相同功能設備也會因技術工藝與管理水平的不同而存在差異，就算是同一廠商的同批次產品，也會因為現場環境的不同和安裝技術的差異使得該產品的“健康狀況”存在差異。其次，設備所處的環境和機組運行管理工作的好壞也將間接影響設備的功能。設備處在不同的自然環境如溫度、濕度、紫外線強度、日照長短、雨雪風霜天氣所占比例等都將和設備的“健康狀況”存在間接的聯系。同時，發電設備是否長期保持在額定工況下運行也將對設備的性能產生重要的影響，如發電機是否頻繁超負荷、鐵芯和線圈是否長期超溫工作、勵磁機是否頻繁過勵磁、氫氣純度是否長期偏低、內冷水是否合格、變壓器油雜質是否超標等。

另一方面是現行定期計劃檢修模式存在的問題。首先，隨著如今發電設備向大容量、高參數、復雜化方向的發展，傳統的定期計劃檢修必將進一步增加發電機組的營運成本，降低發電企業在競價上網市場體系中的競爭力，影響企業的經營效益。其次，定期計劃檢修模式因未考慮統計設備的運行情況和“健康狀況”，而是根據經驗對設備實施大小修計劃，這必將使得一些狀態良好的設備在停運、拆卸、檢修和回裝的過程中出現新的故障或存在更多的安全隱患，使得部分設備在檢修后提高性能的同時降低了某些狀態良好設備的性能。

7 狀態檢修的可行性

一方面，根據狀態檢修的定義，對火力發電設備實施狀態檢修在理論上是可行的。一是可提高設備的安全性。對發電機組實施狀態檢修可盡早地識別機器運行所存在的故障和安全隱患，從而及時制定檢修計劃以避免事故的進一步擴大。二是可提高設備的利用率。由于對機組實施了狀態檢修，相對于定期的計劃檢修，可有效減少機組的檢修次數，從而影響企業的經濟效益。三是能有效減少維修時間和維修費用，通過狀態檢修模式的實現，可延長主要設備大修的間隔周期，降低維修所需要的人力和物力，從而降低生產成本提高生產效益。四是能提高設備的使用壽命。狀態檢修由于能有效減少檢修次數，就避免了對集成設備的頻繁拆裝，從而可提高設備的使用壽命。另一方面，伴隨著社會科學技術的進步，發電設備也將向著智能化、集成化、復雜化方向發展，傳統的檢修模式難以適應技術的革新。同時，在線監測技術和故障診斷技術也將日趨完善，先進的設備管理理念和智能的統計綜合分析手段也將初步發展，這都會為發電企業設備的狀態檢修模式的實現提高可靠的保障。但同時也必須認識到，由于發電設備自身的復雜性以及實施狀態檢修所必備的技術手段在現階段還不夠完善，國內一些發電企業實踐的結果也表明，火力發電企業要實施狀態檢修還有很長的一段路要走。

8 優化檢修模式

通過對各種檢修模式的分析，結合發電機組的復雜性和現有狀態監測和故障診斷的技術水平，狀態檢修還不能完全替代傳統的定期檢修和故障檢修，火力發電企業的設備檢修也不可能在短期內由某種特定的檢修模式來完成。因此建立一種融合狀態檢修、定期檢修和故障檢修為一體的綜合的優化檢修模式，從而達到提高設備可靠性，降低設備檢修成本以增強發電企業市場競爭力的目的。

目前，對于優化檢修國際上還未形成統一的標準，主要原因在于各國的設備檢修技術發展不同步，設備管理理念存在差異使得設備檢修的側重點也不同。美國的設備檢修模式主要以生產為中心，為生產服務。日本更重視現代管理方法在企業生產中的綜合運用。德國則以發揮設備潛力和延長設備壽命為目標，以狀態檢修等計劃性檢修為主，故障檢修為輔。瑞典的檢修模式綜合性較強，以先進的在線監測和故障診斷技術為核心，采用優化的檢修模式，以追求設備可靠性、可用率和運行檢修費用最小為目標。

我國火力發電企業應該結合自身的特點和技術水平，充分發揮傳統定期檢修所積累的豐富經驗，在現行定期檢修為主的基礎上，逐步擴大實施狀態檢修設備的比重。首先，發電企業必須加強對設備的綜合管理，充分研究統計設備的壽命和可靠性之間的聯系，掌握系統或設備故障規律。其次，對于新建的發電企業或新上的大容量機組應加速推進在線監測技術和故障診斷技術的應用，適當加大對狀態檢修的投資，盡快推動狀態檢修的實施。而對于發電設備陳舊、人員知識老化的老的發電企業，應綜合考慮安全和穩定因素，在一般輔助設備上嘗試進行狀態檢修，為新建發電企業積累經驗。

總之，實施優化檢修模式是一個長期的、動態的、不斷完善的過程，狀態檢修的實施將有利于縮短電廠大小維周期，提高設備可靠性和技術性能，從而增加發電量、延長設備壽命、降低發電企業的運行成本以達到提高企業經濟效益的目的。

結語

火力發電企業設備檢修管理工作一直是各個發電企業的重要工作，設備檢修模式的選擇直接關系到整個企業的市場競爭力。結合我國的具體國情改革傳統的檢修體制是大勢所趨，在很長一段時間內，我國火力發電企業都將對設備檢修模式進行探討和實踐。在現階段，由于設備監測和故障診斷技術以及管理體制還不完善，一種結合狀態檢修、定期計劃檢修和故障檢修的優化檢修模式是當前我國火力發電企業的合理選擇。

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TM614

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“可再生能源電力技術”湖南省重點實驗室開放基金項目（2011KFJJ03）資助課題。