火電輸煤設(shè)備推行狀態(tài)檢修研究

陳維炳

摘 要：輸煤機(jī)械是火力發(fā)電廠的主要輔助機(jī)械設(shè)備，電廠能否保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的供煤，與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)之間有著密切的關(guān)系。由于輸煤設(shè)備的工作環(huán)境與工作區(qū)域問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)備故障的可能性較高。所以，輸煤設(shè)備的狀態(tài)檢修工作具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。本文旨在分析設(shè)備故障時(shí)的薄弱環(huán)節(jié)，并提出對(duì)其進(jìn)行可控管理和針對(duì)性的檢修策略，為后期的設(shè)備運(yùn)行提供良好的技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：火電輸煤設(shè)備；狀態(tài)檢修；研究

狀態(tài)檢修是指根據(jù)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，判斷設(shè)備的異常，預(yù)知設(shè)備的故障，并根據(jù)預(yù)知的故障信息合理安排檢修項(xiàng)目和周期的檢修方式，即根據(jù)設(shè)備的健康狀態(tài)來(lái)安排檢修計(jì)劃，實(shí)施設(shè)備檢修。

設(shè)備自動(dòng)化水平的提升讓設(shè)備的運(yùn)行周期不斷增加，而狀態(tài)檢修工作的目的也是為了保障設(shè)備的健康水平，讓設(shè)備能保持更長(zhǎng)的工作時(shí)間。因此，提升設(shè)備的管理檢修水平和提高設(shè)備的可靠性，是日常管理中的重要工作，也是滿足設(shè)備管理要求的有效措施。

輸煤設(shè)備裝置的構(gòu)成

隨著火電技術(shù)的發(fā)展，火電廠的輸煤設(shè)備已經(jīng)形成了一套完善的系統(tǒng)，包括上煤系統(tǒng)與卸煤系統(tǒng)及儲(chǔ)煤設(shè)施，保障來(lái)煤接卸、存儲(chǔ)和鍋爐原煤斗上煤需要。輸煤系統(tǒng)的主要作用為及時(shí)接卸來(lái)煤，能夠安全存儲(chǔ)燃煤，并能夠保障鍋爐燃燒的上煤供應(yīng)和確保在此生產(chǎn)過(guò)程中所有機(jī)械設(shè)備能安全使用。

卸煤儲(chǔ)煤設(shè)備

電廠卸煤儲(chǔ)煤設(shè)施一般包含煤碼頭和儲(chǔ)煤場(chǎng)以及卸煤皮帶機(jī)等設(shè)備，其煤碼頭來(lái)船一般以散貨船為主，碼頭卸煤設(shè)備一般為橋式抓斗卸船機(jī)或鏈斗式卸船機(jī)，均可以在軌道上行走，是用于接卸貨輪的碼頭的主要設(shè)施。卸船機(jī)的使用主要考慮到來(lái)煤的運(yùn)輸成本問(wèn)題以及海運(yùn)的便捷[1]。

儲(chǔ)煤設(shè)施主要包括露天煤場(chǎng)或長(zhǎng)條形干煤棚、圓形煤場(chǎng)。在對(duì)環(huán)境要求比較高的地方，現(xiàn)在新上的煤場(chǎng)一般均以封閉圓形煤場(chǎng)為主流，其具有占地小、粉塵不易外溢而污染周邊環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，廣受投資者和地方政府歡迎，并配備斗輪堆取料機(jī)、圓形堆取料機(jī)等存儲(chǔ)煤設(shè)施。

輸送設(shè)備

輸送設(shè)備主要以皮帶機(jī)系統(tǒng)組成，一般以雙路布置，但也有很多電廠的卸煤皮帶是單路設(shè)置。上煤系統(tǒng)中，其配套的篩分設(shè)備一般選擇滾軸篩，破碎設(shè)備選擇高效、環(huán)保的環(huán)錘式碎煤機(jī)，煤塊可以在高速旋轉(zhuǎn)下被擊碎，并在篩板之上進(jìn)行后續(xù)的擠壓破碎處理，經(jīng)皮帶機(jī)輸送至煤倉(cāng)之中。

輔助設(shè)備

輔助設(shè)備包括輸煤系統(tǒng)的除鐵器、電子秤及循環(huán)鏈碼裝置、自動(dòng)采樣裝置、抑塵設(shè)施、卸料器與排污泵設(shè)置等。

輸煤設(shè)備的故障檢修問(wèn)題

故障資料收集分析

故障資料的收集分析是對(duì)所有設(shè)備部件潛在的故障模式與產(chǎn)生的影響進(jìn)行的分析，以便于及時(shí)尋找到設(shè)備中存在的薄弱環(huán)節(jié)。具體來(lái)看，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的分析、運(yùn)維記錄分析、故障模式和故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等。從輸煤設(shè)備的狀態(tài)檢修工作來(lái)看，主要包含輸煤設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)與點(diǎn)檢參數(shù)，包括說(shuō)明書和檢修規(guī)程等[2]。另外，依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范要求，應(yīng)該在收集資料時(shí)保障信息的準(zhǔn)確性與完整性。

故障因素分析

要進(jìn)行故障因素分析，首先要了解不同故障表現(xiàn)出的不同形態(tài)，這些故障類型包括已知故障與未知的潛在故障。輸煤機(jī)械的故障模式按照類型區(qū)分，可以劃分為物理?yè)p壞、功能損壞、磨損與其他問(wèn)題。物理?yè)p壞即使用過(guò)程中出現(xiàn)的設(shè)備斷裂、脫落、變形等；功能損壞是因?yàn)椴僮鞑划?dāng)導(dǎo)致的接觸問(wèn)題、溫度過(guò)高等；磨損問(wèn)題則是因使用周期過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致的老化、變質(zhì)、受腐蝕；其他故障則包括性能穩(wěn)定性問(wèn)題[3]。

從影響因素來(lái)看，可以分為外部因素與設(shè)備內(nèi)因。外部因素即環(huán)境條件、運(yùn)維管理工作質(zhì)量、設(shè)備操作水平等，而設(shè)備內(nèi)因與其本身的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、材料性能、使用周期有密切聯(lián)系。例如液力耦合器易熔塞，就需要考慮是因?yàn)檫^(guò)載、機(jī)械阻力還是耦合器漏油，并分別采取減載、軸端滲漏密封檢查、加油等多種措施。

故障影響

輸煤設(shè)備推行狀態(tài)檢修前需要對(duì)所有故障進(jìn)行影響分析，重點(diǎn)對(duì)設(shè)備的使用功能與實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，并以此為基礎(chǔ)來(lái)分析機(jī)械故障可能產(chǎn)生的危害。另外，在這項(xiàng)工作上需要有相對(duì)客觀的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，對(duì)安全問(wèn)題、生產(chǎn)成本問(wèn)題、維修損失問(wèn)題等多個(gè)方面進(jìn)行綜合分析。發(fā)生事故時(shí)，應(yīng)根據(jù)《企業(yè)職工傷亡事故分類標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求，將安全問(wèn)題分為5個(gè)不同的等級(jí)，并根據(jù)影響程度的大小來(lái)決定是否要涉及消防機(jī)關(guān)或政府部門來(lái)進(jìn)行解決[4]。

另外，如果設(shè)備的故障直接影響到正常的生產(chǎn)工作，甚至導(dǎo)致停機(jī)運(yùn)行時(shí)，則需要考慮是否會(huì)產(chǎn)生生產(chǎn)損失。以檢修故障影響的停運(yùn)時(shí)間為例，將影響劃分為幾個(gè)不同的等級(jí)，判定生產(chǎn)損失的程度，根據(jù)設(shè)備維修所消耗的備件材料來(lái)決定。

設(shè)備檢修風(fēng)險(xiǎn)分析

一般情況下，設(shè)備部件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)受到故障發(fā)生率與故障后果的影響，從而確定安全性風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與可靠性風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，具體來(lái)看，即：

其中，R為故障發(fā)生概率，P為故障發(fā)生率，C為故障影響程度。在設(shè)備狀態(tài)檢修過(guò)程中，會(huì)采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣來(lái)判斷不同故障的影響程度，并由某故障類型的發(fā)生概率來(lái)確定故障模式的區(qū)域，交點(diǎn)到原點(diǎn)的距離則表示為風(fēng)險(xiǎn)程度的大小，距離越短，說(shuō)明故障影響程度和風(fēng)險(xiǎn)越小。

輸煤設(shè)備推行狀態(tài)檢修方案

方案決策

方案決策是檢修工作中的核心步驟，根據(jù)輸煤設(shè)備與系統(tǒng)運(yùn)行的需求來(lái)進(jìn)行分析，可以從狀態(tài)檢修與周期檢修兩個(gè)方面來(lái)展開。在企業(yè)日常的檢修工作中，如果工程師檢測(cè)到可能存在安全隱患的設(shè)備時(shí)，通常會(huì)采取停機(jī)檢修或預(yù)防性檢修兩種模式。所以，在判斷檢修方案的有效性時(shí)，會(huì)從各個(gè)角度來(lái)評(píng)判檢修的有效性。例如，采取停機(jī)檢修，那么可以立即對(duì)出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行停機(jī)和輪換運(yùn)行，然而某些設(shè)備和零部件并沒(méi)有充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)就被替代，且停機(jī)檢修必然會(huì)影響到正常的生產(chǎn)進(jìn)度，甚至可能產(chǎn)生不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。相比停機(jī)檢修，預(yù)防性檢修能夠有效避免設(shè)備產(chǎn)生的安全損失，但設(shè)備本身處于有威脅的運(yùn)行狀態(tài)之下，無(wú)論是設(shè)備的可靠性還是穩(wěn)定性都會(huì)受到影響，且維修和安全之間的協(xié)調(diào)關(guān)系還需要進(jìn)一步權(quán)衡利弊[5]。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，采取哪種檢修方案，作出最正確的決策，成了日常檢修工作中的重點(diǎn)。

在有效的分析方案出現(xiàn)之前，一般情況下的決策通過(guò)主觀經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，此時(shí)設(shè)備工程師們的實(shí)際維修效果與最終的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)際現(xiàn)狀可能會(huì)產(chǎn)生較大的偏差。所以，如何將定量分析與定性分析相結(jié)合，制定合理的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，最終得到合理的備選方案，是方案決策工作的要點(diǎn)所在。運(yùn)行層次分析法時(shí)，需考慮目標(biāo)層、準(zhǔn)則層與方案層之間的關(guān)系，目標(biāo)層的作用是對(duì)決策問(wèn)題與決策結(jié)果的規(guī)劃，而準(zhǔn)則層測(cè)試按照屬性的差異被分成不同的元素，方案層則是對(duì)一些備選方案的規(guī)劃。在實(shí)際的狀態(tài)檢修工作當(dāng)中，如果設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)明顯故障或潛在安全隱患，那么在決策目標(biāo)的選擇上需要考慮設(shè)備管理部門的管理目標(biāo)與考核標(biāo)準(zhǔn)，再將決策目標(biāo)可能的影響因素進(jìn)行分析后，以細(xì)化處理的結(jié)果來(lái)確定是否需要采取檢修措施或立即停機(jī)檢修[6]。例如從安全性角度來(lái)看，需考慮停機(jī)檢修對(duì)設(shè)備的影響和生產(chǎn)的影響；從維修技術(shù)角度來(lái)看，則要考慮維修的實(shí)際效果與工程難度；經(jīng)濟(jì)性方面則要考慮到人工費(fèi)用、材料費(fèi)用與潛在的經(jīng)濟(jì)損失；安全性方面則需要分析設(shè)備的可用情況等。針對(duì)這一問(wèn)題，有研究采取了實(shí)驗(yàn)，判斷在不同標(biāo)準(zhǔn)下檢修判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，并最終確定了合理的檢修方案。

檢修周期分析

輸煤設(shè)備的狀態(tài)檢修工作當(dāng)中，如何確定檢修周期，與設(shè)備質(zhì)量之間有著密切的聯(lián)系，也是提升狀態(tài)檢修工作質(zhì)量的重點(diǎn)。以目前的機(jī)械檢修技術(shù)類型來(lái)看，多半采用的是定期檢修與故障后檢修兩種模式，對(duì)于輸煤系統(tǒng)穩(wěn)定性影響程度較小，且檢修時(shí)也只需要更換出現(xiàn)故障的零部件，并不需要對(duì)檢修周期進(jìn)行固定。對(duì)于大多數(shù)輸煤設(shè)備來(lái)說(shuō)，都可以采用類似的方式。

例如火電廠的輸煤皮帶機(jī)、堆取料機(jī)、碎煤機(jī)等，都可以按照定修指導(dǎo)書的要求來(lái)完成對(duì)設(shè)備的檢查處理。按照現(xiàn)階段的定期檢修理論要求，設(shè)備故障的主要原因在于零部件使用周期過(guò)長(zhǎng)，因此對(duì)設(shè)備的零部件進(jìn)行更換可以保障設(shè)備的性能與質(zhì)量。但需要考慮的問(wèn)題在于零部件全部拆換必然會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加與維修過(guò)剩的問(wèn)題，企業(yè)的日常生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益必然會(huì)因此受到影響。此時(shí)，就需要對(duì)設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定合理的檢修周期。

狀態(tài)檢修的根本目的是預(yù)先發(fā)現(xiàn)輸煤系統(tǒng)潛在的缺陷與故障，防止故障進(jìn)一步發(fā)展而影響正常生產(chǎn)。為了保障設(shè)備的運(yùn)行與安全性，將故障控制在可接受的范圍內(nèi)是最有效的模式。一般來(lái)說(shuō)，檢修的周期應(yīng)該小于潛在故障的發(fā)生周期，為了避免錯(cuò)檢、漏檢問(wèn)題的產(chǎn)生，難免要進(jìn)行多次檢測(cè)，從而確定設(shè)備運(yùn)行是否存在功能性故障問(wèn)題。因此，一旦檢測(cè)結(jié)果表明故障發(fā)生的潛在概率過(guò)高時(shí)，出于安全性與經(jīng)濟(jì)性的要求，就需要及時(shí)進(jìn)行狀態(tài)檢修工作。

如果狀態(tài)檢修的周期性檢修能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障，那么在單位時(shí)間內(nèi)檢修的次數(shù)越多，設(shè)備發(fā)生故障的可能性也相對(duì)較小，因此輸煤設(shè)備在發(fā)生故障后的維修費(fèi)用也會(huì)隨之降低。具體來(lái)看，在日常檢查與工程師點(diǎn)檢過(guò)程中，對(duì)于運(yùn)行狀態(tài)良好的設(shè)備可以設(shè)定為每月檢測(cè)一次，若是經(jīng)常發(fā)生故障的設(shè)備可以視情況增加檢修的頻率。實(shí)踐證明，提升輸煤設(shè)備的檢修率可以帶動(dòng)輸煤設(shè)備的可靠性與實(shí)際性能。

檢修重點(diǎn)規(guī)劃

從故障產(chǎn)生的角度來(lái)看，一旦在生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中出現(xiàn)設(shè)備問(wèn)題，那么必然導(dǎo)致整個(gè)輸煤系統(tǒng)受到不良影響，甚至影響鍋爐燃煤的供給。例如膠帶接頭硫化工作就需要較長(zhǎng)時(shí)間的檢修，這說(shuō)明膠帶接頭問(wèn)題會(huì)直接影響到輸煤系統(tǒng)的可靠性。所以，在皮帶機(jī)的檢修工作中，應(yīng)該規(guī)劃重點(diǎn)，將膠帶接頭、減速機(jī)參數(shù)納入日常巡檢重點(diǎn)當(dāng)中，這就要求電廠燃料車間應(yīng)該注意收集設(shè)備運(yùn)行時(shí)的參數(shù)，結(jié)合巡點(diǎn)檢參數(shù)及檢修記錄，分析具體的檢修模式，構(gòu)建狀態(tài)檢修模型。檢修的重點(diǎn)可以結(jié)合當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷、設(shè)備的功能與輸煤系統(tǒng)的需求來(lái)決定，包括減速機(jī)故障、滾筒軸承問(wèn)題、接頭老化、導(dǎo)料槽漏煤等，在硫化時(shí)特別要注意防止硫化壓力與硫化溫度不達(dá)標(biāo) [17]。

通過(guò)這些故障內(nèi)容的排序可以得知，故障產(chǎn)生的原因有多個(gè)方面。以膠帶問(wèn)題為例，如果膠帶出現(xiàn)斷裂，那么一般要考慮的因素就是接頭老化、負(fù)載過(guò)大，因此日常巡查要注意接頭檢查和控制皮帶負(fù)載。所以，運(yùn)行人員在日常檢查與專業(yè)點(diǎn)檢工作中要明確檢修重點(diǎn)，特別是一些易產(chǎn)生故障的區(qū)域，要在非生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)掌握設(shè)備的“健康”狀況，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。

推行狀態(tài)檢修的實(shí)際案例

例如某火電廠輸煤設(shè)備中卸船機(jī)的狀態(tài)檢修工作中，1號(hào)與2號(hào)卸船機(jī)共同負(fù)責(zé)貨輪的卸煤任務(wù)。規(guī)定的卸煤考核時(shí)間為35小時(shí)，根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行日志來(lái)看，發(fā)現(xiàn)2號(hào)卸船機(jī)的鋼絲繩有斷股情況產(chǎn)生。點(diǎn)檢工程師立即進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)診斷和分析，結(jié)果表明除斷股以外還存在著斷絲，如果強(qiáng)行使用必然導(dǎo)致斷裂風(fēng)險(xiǎn)。按照一般檢修標(biāo)準(zhǔn)，卸煤期間內(nèi)的更換時(shí)間約為5小時(shí)，如果遇到降雨天氣，還會(huì)額外增加更換時(shí)間。該企業(yè)在權(quán)衡狀態(tài)檢修的安全性、經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性等各項(xiàng)指標(biāo)后，確定了三種不同方案。

第一，不進(jìn)行處理，但降低設(shè)備使用負(fù)荷，待卸船工作結(jié)束后進(jìn)行鋼絲繩更換。

第二，停運(yùn)一段時(shí)間，待處理完斷股部分后再重新投入使用，并密切監(jiān)測(cè)使用狀態(tài)。

第三，直接停運(yùn)，待鋼絲繩全部更換完畢后再重新運(yùn)行。

我們從不同的方案中可以了解到不同狀態(tài)檢修方案的優(yōu)劣勢(shì)。

第一種方案的優(yōu)勢(shì)在于不影響設(shè)備的正常使用，也不影響設(shè)備的維修功能，但存在著極大的安全隱患，一旦鋼絲繩斷裂，卸煤工作受到的影響程度反而較大，經(jīng)濟(jì)損失難以預(yù)測(cè)；第二種方案對(duì)維修影響較小，能夠基本按時(shí)完成卸煤工作，不過(guò)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)會(huì)受到影響，進(jìn)而影響設(shè)備的可用系數(shù)；第三種方案有效杜絕了設(shè)備隱患，保障了人員安全與設(shè)備安全，但卸煤工作時(shí)間消耗過(guò)長(zhǎng)，設(shè)備連續(xù)運(yùn)行受影響，可能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)損失。

再如某火電廠的環(huán)錘式碎煤機(jī)，該碎煤機(jī)的兩個(gè)軸承座均安裝有水平和垂直方向的振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)裝置和溫度監(jiān)測(cè)儀，結(jié)合碎煤機(jī)的電流值，構(gòu)成了碎煤機(jī)狀態(tài)檢修中的運(yùn)行和故障信息收集系統(tǒng)。當(dāng)碎煤機(jī)某一個(gè)軸承座的垂直方向振動(dòng)值在電流負(fù)荷不變的前提下出現(xiàn)上升趨勢(shì)，運(yùn)行中振速峰值達(dá)到4mm/s，但未達(dá)到設(shè)定的故障跳機(jī)值5mm/s，此種情形屬于垂直振動(dòng)的異常升高。當(dāng)時(shí)該廠處于全天雙機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行期間，上煤任務(wù)重，點(diǎn)檢工程師進(jìn)行診斷分析后，在權(quán)衡狀態(tài)檢修的三指標(biāo)后，確定了以下兩種方案。

第一，先不進(jìn)行處理，繼續(xù)觀察使用，待系統(tǒng)上煤任務(wù)較輕（如單機(jī)運(yùn)行時(shí)）再處理。該方案在于暫不影響運(yùn)行和檢修，但存在著較大安全隱患，一旦后期振動(dòng)繼續(xù)加大，對(duì)設(shè)備的破壞力加大，易發(fā)生更大的經(jīng)濟(jì)損失和增加后處理難度。

第二，直接停運(yùn)2天進(jìn)行檢查處理，將振動(dòng)原因徹底消除后再恢復(fù)運(yùn)行。此方案導(dǎo)致當(dāng)期無(wú)備用上煤皮帶，給上煤帶來(lái)壓力，但直接根除設(shè)備隱患，能夠有效控制缺陷繼續(xù)擴(kuò)大。

結(jié)語(yǔ)

火電廠輸煤設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)嚴(yán)重時(shí)將會(huì)影響到企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)作，因此及時(shí)地對(duì)輸煤設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行狀態(tài)檢修與完善優(yōu)化是符合生產(chǎn)實(shí)際的檢修模式，也是未來(lái)企業(yè)工作的一個(gè)方向。本文從輸煤設(shè)備類型入手，對(duì)可能產(chǎn)生的故障類型與故障因素進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)際案例研究了基于安全性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性下的狀態(tài)檢修方案，旨在為今后的檢修工作提供技術(shù)參考與決策依據(jù)，從而有效提升輸煤系統(tǒng)的可靠性，構(gòu)建現(xiàn)代化的輸煤檢修模式。

（作者單位：神華福能發(fā)電有限公司）

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