發電機組的狀態檢修

王波 國電江南熱電有限公司

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發電機組的狀態檢修

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摘 要：發電機組的失效是由電力系統的物理特點決定的，機組的失效按失效狀態可分為不可修復失效和可修復失效，盡管實際上常常發生不可修復失效，但大量的失效是可修復失效。為避免機組過早進入不可修復失效狀態，需要根據機組的運行特點對其進行定期或不定期的維護，這種為使機組保持良好的運行狀態而對機組進行的拆裝、狀態檢查、元件更新等維護方式即為機組檢修。機組檢修是電力系統安全穩定運行的重要保障。

關鍵詞：發電機組 狀態檢修 研究 制定方法

發電機組的失效是由電力系統的物理特點決定的，由于電力系統運行狀態的改變會影響各元件的性能參數，隨著機組使用時間的增長或者電力系統穩定性遭受到嚴重破壞等情況的出現，發電機組會因不同程度的老化或故障而失效。機組的失效按失效狀態可分為不可修復失效和可修復失效，盡管實際上常常發生不可修復失效，但大量的失效是可修復失效。為避免機組過早進入不可修復失效狀態，需要根據機組的運行特點對其進行定期或不定期的維護，這種為使機組保持良好的運行狀態而對機組進行的拆裝、狀態檢查、元件更新等維護方式即為機組檢修。

一、發電機組狀態檢修的意義

發電機組的檢修問題，無論在系統規劃還是在運行調度中都具有重要意義，特別是發電機組的長期計劃檢修(計劃周期在1-2 年)對系統的可靠性、機組的利用率、發電公司的運行成本都會產生重要影響。電能的生產與消費必須是同時進行的這一突出特點，使電力工業對可靠性有非常高的要求，而電力系統設備的檢修，特別是發電機組的檢修與電力系統可靠性密切相關，給電力系統運行帶來重大影響，發電機組檢修停運將涉及許多方面，如果計劃安排不當會帶來許多不利影響：對經濟方面而言，有發電機組檢修停運期間少發電能的費用、為保證系統供電可靠性，必須增加的檢修備用容量的投資費用等；對系統可靠性而言，部分機組計劃停運期間可能增大系統供電不足的風險，特別是備用容量緊張的系統這個問題更加突出。

對于水電比重較大，局部電網薄弱的電網，檢修計劃非常必要，一是因為水電機組檢修受到來水季節影響較大，枯水期未按計劃檢修，豐水期機組發現問題必須檢修時，可能造成棄水，浪費能源；二是在局部薄弱電網，機組檢修需要與電網配合檢修，若沒有按照計劃檢修，有可能造成重復停電操作或使機組送出受限。

由此可見用科學方法合理的安排發電系統的檢修計劃是提高電力系統運行可靠性的重要方面，同時隨著電力系統的裝機不斷增多，對發電系統檢修計劃優化問題進行研究具有越來越重要的現實意義。

二、國內外機組檢修計劃研究現狀

機組檢修計劃問題一般可分為數學建模和算法優化兩部分。數學建模是依據一定的約束規則針對優化目標建立起目標函數，算法優化是對建立的目標函數采用一定的優化算法進行求解，以得出合理的檢修計劃。針對機組檢修計劃優化問題，國內外學者根據不同的優化主目標，從理論上和實踐中進行了廣泛的研究，提出了許多有益的見解。

三、發電機組檢修計劃的制定方法

目前制定發電機組檢修計劃的規則大致分為兩類：

第一類是沿用傳統方法有獨立系統調度員ISO統一制定。我國目前也是采用這種模式。雖然我國的電力工業改革已有幾年，但出于對系統安全性考慮至今發電機組的檢修計劃基本上仍然由電網調度機構決定，目前我國已運營的幾個市場中只有大約10%～20%的電量參與竟價上網，其余電量仍遵循傳統的行政分配原則。

另一類由發電公司自主制定發電機組檢修計劃。國外電力工業改革早在上世紀八十年代開始，并已經取得不可否認的成績，通過市場競爭實現了資源優化配制、成本降低、效率提高，促進了電力工業健康發展。

四、發電機組檢修計劃的研究方法

發電機組的檢修經歷了兩個階段:事后檢修或稱故障檢修和預防性檢修。事后檢修也稱為故障檢修，是最早的檢修方式，它是以設備出現功能性故障為判斷依據，只有在設備發生故障且無法運行時才進行維修，這種應急方法不僅維修費用巨大，而且嚴重危害設備和人身安全。預防性檢修可提高設備可用率，多年來一直被各國所采用并不斷得到發展，它主要是參考設備兩次故障之間的平均間隔以確定檢修間隔，在設備發生故障之前安排檢修，從而提高設備繼續使用的潛力，將設備發生故障的可能性減至最小。

目前預防性檢修主要有三種形式：

1.定期檢修也稱計劃性檢修。這種檢修方式以時間為依據，預先設定檢修工作內容和周期，定期檢修在保證重大機械設備正常工作中確實起到了直接防止或延遲故障的作用，但這種不根據設備的實際情況，單純按規定時間間隔對設備進行相當程度的解體的維修方式經常會造成設備的過修或欠修問題，而且由于集中修理設備初期高故障率累加，導致整個設備大修后故障率不降反升。這些問題不但造成設備的有效利用時間損失和人力物力財力浪費，也給安全生產帶來了隱患。

2.以可靠性為中心的檢修。以可靠性為中心的檢修是一種以最低的費用來實現機械設備固有可靠性水平的檢修方式。該檢修方式能比較合理的安排大修間隔，有效預防嚴重故障的發生。

3.狀態檢修或預知性維修。利用狀態監視和診斷技術提供的設備狀態信息，結合設備的歷史數據，參考同類設備的運行情況，判斷設備的異常情況， 預知設備的故障，在故障發生前進行檢修。

狀態檢修工作是個復雜的系統工程，它涉及電廠的運行管理、檢修管理、診斷技術、檢修策略等，實施任務包括:加強故障診斷的技術研究，逐步完善發電設備狀態檢修的相關技術和工作方法，配置必要的、先進的狀態監測和故障診斷專家系統，引進和吸收先進技術，并把先進的監測技術和新的檢修管理機制相結合；結合以可靠性為中心的檢修技術、設備分級技術和以簡單可靠性為中心的維修技術、加強故障模式的分析，建

立設備分級標準，建立故障模式分析的支持和管理工具；建立基礎數據庫，集成不同數據源的設備狀態信息，建立狀態數據平臺，開發狀態檢修技術支持系統；開發用于和狀態檢修策略相適應的規范化檢修管理機制的應用軟件系統，作為信息集成的工具。利用先進的計算機網絡技術，使分布在電廠各部門的設備狀態參數數據源被不同的部門所采用，并達到信息共享；開發設備狀態監測系統和設備管理系統的接口，開發和新的檢修策略相適應的技術支持系統；改革現有的檢修管理機制，向狀態檢修機制過度，并和設備管理機制緊密結合，使狀態檢修策略納入整個電廠維修管理規程。從檢修工作過程、人員技能、電廠組織管理和監測技術方法方面對整個電廠實行全面評估。

狀態檢修是目前耗費最低、技術最先進的維修制度，但其需要監測的內容太多，投資大風險大，現有技術手段對汽機、鍋爐、發電機等主機設備的各種故障模式的監測手段還不能完全覆蓋，目前僅限于主要輔機設備，設備狀態的分析判斷以技術人員的分析診斷為依據，軟件只起輔助分析作用，整體系統使用經驗不足。

發電機組計劃檢修的目的是周期性安排機組的預防性檢修，使設備能經常保持良好的技術狀態，減少故障、延長壽命，從而提高電力系統的可靠性與經濟性，以保證電廠經濟效益最大化，盡量做到不欠修、不過修，延長檢修周期，減少維修費用降低發供電成本，提高企業市場競爭力。

可靠性檢修和狀態檢修正是以上述目標為出發點，集中研究發電機組設備運行情況，從技術角度和發電公司內部核算來討論機組檢修計劃的安排。就可靠性而言，機組停運檢修將直接影響全系統的總發電功率，進而影響到機組組合和水電調度計劃，因此良好的機組檢修計劃有助于降低系統電量不足的風險，提高機組可利用率。

綜上所述，機組檢修是電力系統安全穩定運行的重要保障，雖然在檢修過程中消耗了一定的檢修費用，提高了發電企業的成本，但是從長遠來看，對設備進行合理的檢修維護延長了發電機組的使用壽命，從而降低了發電機組的運行費用，合理利用了資源。

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