1000MW 火電企業設備狀態檢修管理系統

［摘 要］針對火電廠設備管理工作難以發揮最優效能，資源損失和浪費嚴重的情況，上海上電漕涇發電有限公司秉承“精益管理增盈利”的理念，以打造設備管理新模式為重點，通過引入巡檢機器人相關技術，搭建1000MW火電企業設備狀態檢修管理系統，獨創動態狀態檢修評價體系，主編、參編4份狀態檢修的行業標準，有效保證了機組設備的安全、可靠運行，取得了良好的經濟效益、管理效益和社會效益，為電力行業高效開展狀態檢修提供了樣本。

［關鍵詞］火電企業；設備管理；狀態檢修

一、公司簡介

作為國內首個以“上大壓小”核準建成的百萬千瓦超超臨界燃煤電廠，上海上電漕涇發電有限公司（簡稱“漕涇電廠”）坐落于上海化學工業區西端，毗鄰金山區漕涇鎮，緊靠杭州灣北岸，是國家電力投資集團公司首座建成投產的百萬等級燃煤電廠。

一直以來，漕涇電廠始終秉承“精益管理增盈利”的理念，持續開展內部管理創新工作。從2019年開始對相應的管理文件、作業指導書、技術規范書進行修編；2020年完成搭設設備狀態檢修管理系統；2021年開始不斷磨合、完善、深度融合多種平臺，獨創了動態狀態檢修評價體系。

2022年，漕涇電廠設備等效可用系數97.29%， 同比提升12.53%， 全年實現“零非停”。其中平均一臺1000MW火電機組每年可避免0.5次非計劃停機；按每次停爐搶修6 天、負荷率60％、發電利潤按0.1元/度電計算，啟停爐損失80萬元，多發電量4320萬度，可減少直接經濟損失512萬元。特別是國內首創運用狀態檢修大數據庫減少機組檢修費用，并運用設備狀態檢修管理系統的大數據庫進行趨勢分析，取消檢修項目，減少檢修費用約250 萬元。

在保持同類行業技術領先的基礎上，漕涇電廠還拓展了狀態檢修的范圍，從原來單一的狀態檢修數據庫拓展為四個智能平臺共享數據庫，完成科技論文2篇，提交發明專利申請2項、實用新型專利申請1項。同時，主編、參編了4份狀態檢修的行業標準，為電力行業指導狀態檢修做出了貢獻。

2019年，漕涇電廠順利通過國家高新技術企業資質認定。2022 年，憑借1000MW火電企業設備狀態檢修管理系統研究成果，電廠再度蟬聯該榮譽，成為上海地區現階段唯一一家高新技術發電企業，并通過上海市創新型企業、專精特新中小企業認定。

二、實施背景

近年來，隨著人工智能技術的快速普及與應用，巡檢機器人在火電廠的應用迎來了難得的發展機遇，也對火電廠設備管理工作提出了更高的要求。

目前，傳統火電廠的設備管理水平不高，無法發揮出最優效能，資源損失和浪費比較嚴重。主要原因是信息化應用機制建設不健全，人員缺乏信息化運用能力，管理平臺的大數據化只能單一應用，沒有有效拓展與深度應用，造成信息資源浪費，從而導致設備檢修管理水平始終無法有效提升。

在火電產能逐步過剩和煤價周期性上漲背景下，漕涇電廠曾經也面臨經營困難。以計劃檢修為主的檢修模式，存在設備過度維修、檢修費與材料費過高等問題，同時也存在由于檢修費用不足造成“欠維修”的情況。

為了適應未來電力行業發展趨勢，漕涇電廠堅持創新管理理念，將多平臺的應用數據以及智能巡檢機器人獲取的現場數據，融入到設備狀態檢修管理系統的大數據庫進行整合應用，獨創了判斷設備狀態的動態評價體系，獲得了良好實踐成果。

三、主要內涵和做法

漕涇電廠以打造設備管理新模式為重點，以設備狀態檢修管理系統的大數據庫為基礎，深入實施設備狀態檢修管理創新，以解決原有設備管理中信息化發展和應用存在不足的問題，解決原有設備管理中“過修”與“欠修”的問題。

設備狀態檢修管理系統融合狀態檢修管理平臺、電動機絕緣在線監測技術平臺、電氣6kV開關室智能輔助平臺、輸煤系統智能運維平臺等，通過大數據庫的對比，發現設備的劣化趨勢，從而達到預知設備狀態，及時優化檢修策略，做到“應修必修，不過修，不欠修”，使漕涇電廠的設備始終保持最安全、最經濟、最可靠的運行狀態，有效降低火電機組運營成本。

（一）獨創：設備狀態的動態評價體系

漕涇電廠在參考制造廠標準的靜態評價體系的基礎上，增加了以日常安全生產的大數據為基礎依據，再合理設置偏差量作為評判設備運行狀況是否發生量變的標準，獨創了判斷設備狀態的動態評價體系。（如表1所示）

以主機振動評價表為例：

漕涇電廠動態評價體系的評價標準高于上汽廠的標準，用于提前預判設備的運行狀態是否惡化。主要是根據狀態檢修數據庫內的所有基礎數據為依據，并在此基礎上最大值取整+1作為優秀值。漕涇電廠獨創的動態評價體系有三個含義：

1. 動態反應設備健康狀態

動態評價體系的基礎數據，來源于建立狀態檢修數據庫以來的的所有數據，如隨著設備的老化，數據的趨勢發生了變化，評判的標準會隨之變化，真正反應了設備的健康狀態。

2. 真實反應設備運行狀態

依據廠在冬季與夏季額定工況下，設備狀態的不同，分別制定了冬季、夏季兩套評價標準，更加真實的反應設備的運行狀態。

3. 隨時調整評判依據

可以根據設備的實際運行情況，隨時調整評判依據。

主機1#～8#瓦的瓦振取值。（如圖1所示）

區別于單純使用制造廠標準的靜態評價體系，漕涇電廠設備檢修管理的動態評價體系具有如下優勢與特點：

（1）基于數據

靜態評價體系評價簡便，動態評價體系需大數據的支持也更加符合設備狀態檢修管理的要求。

（2）實時調整

靜態評價體系一成不變，動態評價體系每臺機組的評價數據均不相同，更加需要滿足設備狀態檢修管理的特點。

（3）符合實際

靜態評價體系維護方便，動態評價體系需每年根據設備磨損、振動、性能等狀態指標的變化，調整評價的劣化程度依據，以更加符合設備狀態檢修管理的實際應用情況。

（二）國內首創：運用狀態檢修大數據庫減少機組檢修費用

2022年，漕涇電廠設備狀態檢修管理系統運用大數據庫，全面分析主機與重要輔機運行數據，在保證設備安全穩定運行的基礎上，通過優化檢修項目，起到降低檢修費用，為企業“創價值、爭效益”。系統運行至今，一號機組主機與凝泵都處于理想運行狀態。

運用設備狀態檢修管理系統大數據庫在等級檢修中的應用，完全沒有先例可以參考。因此，漕涇電廠根據自己的工作經驗，摸索出一套設備的判斷標準與方法：

首先，將所有設備在檢修前一整年的數據提取出來，去除其中機組調停等的時間段，將其中能夠代表設備狀態的特征點選取出來，做成一張張的趨勢圖，從而可以看出設備過去整體的運行狀態和趨勢。

其次，取出其中的最大值、最小值與平均值，與狀態檢修管理系統數據庫內的評判標準進行對比。

最后，結合數據的趨勢圖、評判標準進行綜合評定，預測未來一年設備能夠在不檢修的情況下，可以安全運行到下一輪的檢修時間。

同時，主機設備與輔機設備的評判標準又有所不同。主機按運行數據、檢修數據、修前與修后的性能指標的三個維度進行評判；輔機按運行數據、檢修數據、缺陷數據的三個維度進行評判。具體情況如下：

1. 取消主機項目

對一號機組主機進行分析，從運行數據、檢修數據、性能指標數據三個維度進行詳細的數據分析與比對，涉及8張系統控制圖、143個運行檢測點、1C07的所有主機檢修數據與修前修后的主機性能指標，綜合評定一號機組主機在1C07檢修后至今處于平穩的運行狀態，根據數據趨勢分析能夠保持未來一年的安全穩定經濟運行。

最終確定，取消的主機檢修項目中8個軸瓦中的6個軸瓦的檢修項目，以及兩個低壓缸除外缸外的所有檢修項目，共可以節約人工費用3194 元/工，材料費25 萬元。

3194×600+25 萬元=216.64 萬元

2. 取消凝泵大修項目

從運行數據、檢修數據、缺陷數據三個維度進行詳細的數據分析與比對。根據2B03 與1C07的所有凝泵檢修數據與最近一年的缺陷數據，綜合評定一號機組凝泵在1C07檢修后至今處于平穩運行狀態，并根據數據趨勢分析能夠保持未來一年安全穩定經濟運行。為此在1B04 檢修中取消凝泵1A大修的檢修項目。

取消凝泵1A大修的檢修項目，可以節約人工費用450 元/工，材料費3.3萬元。

450×600+3.3萬元=33.3萬元

3. 兩項合計約250 萬元

216.64+33.3=249.94 萬元（含稅）

（三）同類行業領先：拓展了狀態檢修的范圍

漕涇電廠的設備狀態檢修管理系統以大數據庫為管理基礎，融合狀態檢修管理平臺、電動機絕緣在線監測技術平臺、電氣6kV開關室智能輔助平臺、輸煤系統智能運維平臺，從原來單一的狀態檢修數據庫拓展為四個智能平臺共享數據庫。（如圖2所示）

1. 狀態檢修管理平臺

2019年，漕涇電廠開始搭建設備狀態檢修管理平臺。通過組織策劃、企業調研，組建相關組織機構，重新修撰相應的管理制度，建立技術規范書、作業指導書與現場巡檢表等管理標準體系，完成了系統網絡、管理平臺搭設等一系列工作。

漕涇電廠從本廠各部門、各專業的管理到外委單位的管理，從廠部領導到各部門的職責、到專業人員的每日工作規范，都進行了詳細的規范。對原有發電設備檢修管理標準、設備點檢定修管理標準、設備評級定級管理標準、設備可靠性管理標準4份管理標準進行了修訂完善，編撰了19 份技術規范書、作業指導書與現場巡檢表等。

第一批加入到設備狀態檢修管理平臺的設備涵蓋汽機、鍋爐、電氣、熱控、環保、燃料、化學7大專業，19 類設備：

（1）鍋爐：引風機，送風機，一次風機，增壓風機、磨煤機

（2）機：主機，給泵，循泵，凝泵

（3）電氣：主變，6kV開關斷路器

（4）熱控：11號磨煤機控制器，脫硝CEMS

（5）化學：超濾膜，反滲透升壓泵

（6）環保：漿液循環泵，電除塵

（7）燃料：卸船機，2號皮帶機

2. 輸煤系統智能運維平臺

輸煤系統智能運維平臺，即利用智能巡檢機器人及相關傳感器實現在高危場景的日常巡檢工作，采集數據接入設備狀態檢修管理系統，實現數據共享，提升輸煤設備管理水平。（如圖3所示）

智能巡檢機器人系統每年可以替代人工巡檢次數2000次，能減少資源消耗數十萬元。根據監測情況每天至少巡檢6次，約代替一個班組5個人的開支，同時避免因傳統巡檢不全面、不量化、人員素質依賴性強引起的各項損失。能及時發現接頭老化、皮帶撕邊、撕裂問題，平均每年減少皮帶撕邊、撕裂等故障擴大造成的損失3次，減少皮帶故障擴大損失數十萬元；能及時發現皮帶滾筒異響、軸承超溫、托輥卡澀等設備異常，減少設備故障擴大造成的損失數百萬元。

3. 電氣6 kV開關室智能輔助平臺

6 kV開關室智能輔助系統，納入設備狀態檢修管理系統的數據采集范疇。通過對1號機6 kV電氣開關室安裝全景智慧感知系統的建設，實現對該6 kV電氣開關室內環境參數、設備運行狀態的遠程采集，提升電氣開關室的自動化水平，降低人工運維成本。（如圖4所示）

4. 電動機絕緣在線監測技術平臺

漕涇電廠電動機絕緣在線監測技術平臺數據融入設備狀態檢修管理系統的數據庫，利用諧波法電氣設備狀態數據診斷分析技術，利用非接觸式傳感器，在不影響設備正常運行的情況下，采集電氣設備產生的電流高次諧波信號，經FFT轉換，與HDS診斷技術專家數據系統進行比對分析，判斷電氣設備存在的異常類型和異常程度。該平臺可利用最經濟、最便捷、最安全的方式，在設備不停電的情況下，快速了解電氣設備當前的運行狀態，以便及早發現運行中存在的異常及缺陷。

狀態檢修管理系統對數據的處理分為定性處理和定量處理，定性處理和定量處理的結果都以圖形化的界面呈現在軟件界面上，可以直觀觀察實時的檢測數據及變化趨勢，同時用不同的顏色區分顯示問題性質的嚴重程度，最終完成對設備維修決策建議。（如圖5所示）

上述輸煤系統智能運維平臺、電氣6 kV開關室智能輔助平臺、電動機絕緣在線監測技術平臺與狀態檢修管理系統的深度融合，將狀態檢修系統管轄設備的范圍進一步的擴大，包含的重要設備有循泵、凝泵、一次風機、吸風機、引風機、漿液循環泵，輸煤系統、1 號機組6kV開關室、電動機在線監測（6kV電動機：送風機1A、吸風機2A、2B、漿液循環泵2A、碎煤機B；400V電動機：前置泵1A、密封風機2A）。

在設備狀態檢修管理系統搭設完成后，自2021 年起至今共預警8 臺/次設備，每次預警都得到及時處理，保障了設備的安全穩定運行。2022年等效可用系數97.29%，同比上升12.53%，實現全年“零非停”。

（四）同類行業領先：扁平式網格化管理矩陣

漕涇電廠在狀態檢修的管理上進行了多年的摸索，建立了狀態檢修網格化管理網絡，創立了扁平式的管理模式。扁平式網格化管理是運用數字化、信息化手段，以網格為區域范圍，以狀態檢修工作事件為管理內容，以負責處置的專業工程師為責任人，通過網格信息化管理平臺，實現多方聯動、資源共享的一種新型管理模式。其核心思想是通過網格的劃分、現代信息技術的利用、管理流程的再造和管理體制的變革，實現設備狀態檢修管理能力的提升。

扁平式網格化管理將過去被動應對問題轉變為主動發現問題和解決問題，形成了“發現問題—直接管理—明確責任—部門聯動—實施反饋”的流程閉環。

扁平式網格化管理解決了原來發現問題與處置解決問題脫節、各部門壁壘、處理問題碎片化、責任關系不清、處理反饋不及時及工作效率低下等問題。目前，漕涇電廠各部門的責任分工如下：

1. 生技部

對狀態檢修工作進行監督、技術支持與數據匯總等。

2. 檢修部

負責收集每日在線與離線的數據，發現異常及時反饋生技部，執行預知性檢修，每月形成月報提交生技部。

3. 運行部

每日利用狀態檢修平臺，監控在線數據、發現異常及時在狀態檢修管理群內提示預警，每月形成月報提交生技部。（如圖6所示）

（五）創立視覺化跟蹤式的月報管理機制

月報管理機制是設備狀態檢修分析的基礎工作。漕涇電廠根據設備狀態檢修管理平臺的在線與離線數據，每個月都出具狀態檢修管理月報，對月報管理形式進行不斷優化，經過整整一年的磨合才基本定型。現在月度分析報告數據分類合理，內容簡潔，便于長期分析整理。對比傳統流水賬式的月報形式，漕涇電廠的月報有如下特點：

1.以紅橙黃綠的顏色區分設備預警狀態，實現視覺化清晰。

2.有當月數據與上月數據的情況對比，便于了解短期設備的劣化趨勢。

3.具備長期跟蹤數據功能， 可以一目了然的獲悉設備的長期運行趨勢。

4.增加了狀態檢修設備異常問題的跟蹤與反饋報告。（如表2所示）

（六）實施跟蹤與反饋清單化管理

實施跟蹤與反饋的清單化管理，不僅可以實時的跟蹤與反饋有預警的設備，同時具備經驗積累和動態調整評估標準的作用。生技部、檢修部、運行部的各個專工與點檢，都可以通過廠內網信息平臺監測每一臺設備狀態檢修管理平臺內的設備，也能通過機器人的視覺化系統實時監控現場的生產情況。（如圖7所示）

同時，通過大數據庫的對比，及時了解設備的狀態，發現設備的劣化趨勢從而達到預知設備狀態，及時優化檢修策略。由各部門、各個專業、點檢每日通過平臺收集分析各個設備的運行數據，遇到故障信息先由各部門專業進行自行分析判斷處理；如遇到技術難題提交生技部指導解決，生技部負責整個設備狀態檢修管理平臺的監督與指導。

生技部對發現的問題整理成清單后，依托跟蹤與反饋機制，對每一個項目都逐一處理，實現每一個項目都不遺漏，都有閉環，從而在不斷積累狀態檢修工作經驗的基礎上，不斷的推進、深化設備狀態檢修的工作。（如表3所示）

1. 2022 年2月，電動機在線診斷系統納入設備檢修管理平臺。

2.準備在1號、2號機組的臨修中增加狀態檢修的項目。

3.送風機等潤滑油壓偏低的問題，鍋爐專業拿出專業意見，綜合考慮油壓與油量之間的關系，經過設備檢修管理小組的評估結合制造廠的建議，2月起將吸風機潤滑油評估標準由溫度改為油量大于11L/min。

4. 1月調停發現：一次風機1A一級葉片兩處葉角缺損，一片葉片水平裂紋；對導葉裂紋打磨補焊處理，對葉角缺損打磨圓滑過渡處理，對葉片裂紋打止裂孔處理。上述缺陷均讓步接收，不符合項已審批。其他部位（葉片根部、軸承座）PT檢查未發現異常。中心復查正常。目前一次風機1A振動均小于2mm/s，就地檢查無明顯異常，持續跟蹤中。

5.1#吸風機A電機和風機偶爾處于共振頻率段運行，經過分析吸風機設計為靜調定速風機，目前我廠改造為變頻調速運行。在小于額定轉速時存在共振可能性，由運行鍋爐專業及時調整運行工況，避開該頻率運行，避免長時間停留該頻率。

四、主要創新點

（一）連續三次預警處理一次風機振動問題

設備狀態檢修管理系統監測到一次風機1B驅動端振動總量5.4751mm/s，已經超標。軸承振動X向從8月6日左右起與期望值偏差逐漸增大、相似度逐漸降低，風機驅動端PeakVue 也有逐漸增大趨勢。在第一次提出預警后，設備部檢查后發現動葉執行機構松脫并進行了修復，但是啟動后偏差仍然較大，預警未解除，持續第二次預警。

2022 年9月10 日，1號爐調停后一次風機1B開蓋檢查，發現一次風機1B軸承座一級葉輪側西面裂紋，著色檢查后確認長度150mm左右，深度4.5mm左右。同時發現一次風機1B中心葉輪側數據超標，進行了復中心處理。

2022 年9月14日， 一次風機1B試轉。啟動后發現，軸承振動X向最大值4.93mm/s、軸承振動Y向最大值4.21mm/s，仍然超標并有升高趨勢。無線振動監測系統風機驅動端振動總量最大值6.99mm/s，偏高有升高趨勢。預警未解除，持續第三次預警。

2022 年10 月2日，設備部進行檢修，發現在軸承座其他位置發現裂紋，處理后，振動恢復正常，預警解除。

綜上所述，一次風機1B在2022年8月、9月兩個月內提示3次預警，最終檢查出動葉執行機構松脫、靠背輪中心數據超標以及兩次軸承座裂紋的故障，直至最后消除了缺陷，預警解除，減少了不必要的非減故障的發生。

（二）提前預警吸風機2B不對中問題

設備狀態檢修管理系統在2022年6 月份發現吸風機2B發現電機驅動端振動總量為6.9840mm/s，風機驅動端振動總量為12.3582mm/s，有偏高現象，并且風機驅動端PeakVue 電機驅動端PeakVue 有突升大于10 的情況；2022 年7 月19 日5 點15分左右，水平振動突然升高，期望值和實際值偏差大，相似度低。狀態檢修管理系統提示預警，經設備部檢修發現靠背輪不對中造成振動偏大，經檢修后恢復正常。

（三）防止過修，連續8個月跟蹤設備狀態

設備狀態檢修管理系統數據庫建立后，不僅要提前預知設備的缺陷，還要了解設備長期運行安全的底線。為此，我們對吸風機2A進行了長達8個月的跟蹤，為今后設備積累經驗數據，防止設備過修。（如表4所示）

吸風機2A從2022年2月開始，紅色預警電機驅動端振動總量為8.7819mm/s， 風機驅動端振動總量為168.8893mm/s，至2022年6月達最高值電機驅動端振動總量為10.9098mm/s，風機驅動端振動總量為291.9869mm/s。之后略有下降并開始穩定，直至2022年9月25日2號機停機檢修。

為此，在今后的檢修中，借鑒吸風機2A的經驗， 在振動總量為250mm/s以上時，該類風機至少還能運行3個月以上的時間，為廠安排停機檢修提供了寶貴的經驗和依據，同時也可防止設備的過修造成的設備檢修費用的增加。

五、實施效果

漕涇電廠設備狀態檢修管理系統的創新應用，涉及設備范圍廣、智能化程度高、設備狀態判斷技術難度高。系統運行以來，提高了機組設備的安全性、可靠性，取得了良好的經濟效益、管理效益和社會效益。

（一）經濟效益

漕涇電廠用最少的成本投入、最少的人力投入，對狀態檢修管理系統所管轄設備開展劣化趨勢分析，提前預知缺陷、處理缺陷，實現經濟效益和設備效率最大化，精益化管理水平較以往明顯提升。

創新性地在檢修中運用狀態檢修的趨勢分析，預測未來一年的主機與重要輔機的運行狀態，在檢修中取消檢修項目，為企業節約了約250萬元。一般平均一臺1000MW火電機組每年可避免0.5次非計劃停機，按每次停爐搶修6天、負荷率60％、發電利潤按0.1元/度電計算，啟停爐損失80萬元，多發電量4320萬度，可減少直接經濟損失512萬元。2臺機組則可減少直接經濟損失1024萬元。

（二）管理效益

漕涇電廠有效提升了設備綜合智慧化管理水平。建立健全了信息化應用機制與人才隊伍，有效解決了各管理平臺存在的“專業孤島”“信息壁壘”等問題，提升了信息資源的利用率，極大地提升了設備管理水平。

通過本管理創新項目的開展，使漕涇電廠成為上海地區現階段唯一一家高新技術發電企業，并于2022年獲得上海市創新型以及專精特新中小企業認定。

（三）間接效益

完成《淺析輸煤系統巡檢技術及模式的應用研究》《物聯網技術在發電廠安全管理的應用》2篇科技論文，完成《一種電廠人員安全行為分析和預警的方法及載體設備》《物聯網技術在發電廠安全管理的應用》2項發明專利申請，《一種智慧電廠用巡檢機器人》1項實用新型專利。

（四）社會效益

漕涇電廠通過設備狀態檢修管理系統創新應用，切實提升了設備可靠性，合理安排檢修計劃，確保了“大上海保衛戰”、迎峰度夏和黨的“二十大”召開等特殊時段的能源供應安全。

同時，主編了火電廠離心水泵狀態檢修技術導則；主編了火電廠中速磨煤機狀態檢修技術導則；參編火電設備振動檢測診斷技術導則；參編火電廠軸流風機狀態檢修技術導則。主編、參編共4份狀態檢修的行業標準，為電力行業指導狀態檢修做出了積極貢獻。截至目前，已有上海外高橋發電廠、明華科技、安徽田集電廠等十余家企業先后來廠交流學習。