淺談水力發(fā)電設(shè)備中狀態(tài)檢修的重要性
摘要：本文對水電設(shè)備實行狀態(tài)檢修的必要性和可能性，提出了幾個在水電設(shè)備實行狀態(tài)檢修時應注意的問題，介紹了國內(nèi)外狀態(tài)檢修工作概況和水電機組故障診斷特點。
關(guān)鍵詞：問題；重要性；設(shè)備；檢修
在我國長期以來，水力發(fā)電設(shè)備檢修都是以預防為主來進行計劃檢修。這在計劃經(jīng)濟體制下，尤其是在電力系統(tǒng)缺電的情況下，盡量避免發(fā)電設(shè)備被迫停機，保證向用戶不間斷供電，減少拉閘限電次數(shù)，曾起到了一定的積極作用。然而，這種檢修方式的時間間隔、工期、檢修項目等基本是建立在傳統(tǒng)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，千篇一律，對設(shè)備的實際狀況考慮較少，工作具有一定的盲目性，存在著檢修周期短、工期長、費用高、項目針對性少的問題，已越來越不適應技術(shù)水平大大提高了的水電設(shè)備，已越來越不適應大電網(wǎng)、高電壓、大機組、高參數(shù)、高自動化的電力系統(tǒng)，已越來越不適應市場經(jīng)濟體制改革和電力體制改革的要求。
1狀態(tài)檢修的必要性
隨著設(shè)備健康水平的不斷提高，設(shè)備狀況越來越好，如果繼續(xù)執(zhí)行計劃檢修，就有可能在機組狀況尚好的情況下，盲目大拆大換，既浪費人力、物力、財力，又降低了機組的可用率，在某些情況下甚至還會損害機組的健康水平。特別是進口設(shè)備，大都質(zhì)量良好，質(zhì)量保證期較長，其安裝工藝和精度都有一定的要求。有些廠家在產(chǎn)品說明書中還注明，有些部件不得隨意拆卸，如果非要拆卸必須有廠家代表在場指導，否則，質(zhì)量難以保證；有些部件雖可拆卸，但拆卸次數(shù)有限。所以，必須改革計劃檢修模式，以適應水電設(shè)備技術(shù)水平的變化。
另外，隨著設(shè)備自動化程度、人員技術(shù)水平的不斷提高和“無人值班”(少人值守)制度的逐步推行，以及電力體制改革的不斷深入，減人增效，推進檢修體制改革已勢在必行。國家電力公司1997年專文下發(fā)了“關(guān)于全面實行新廠新辦法，逐步進行檢修體制改革，進一步推進減人增效的若干意見”明確指出，要積極推進檢修體制改革，條件成熟的，要實行集中檢修，梯級水電廠要通過技術(shù)改造實行集中管理。要減人增效，必須改變運行人員越來越
少、檢修人員相對越來越多、檢修任務(wù)越來越不飽滿的局面，精減檢修隊伍。同時，水電要實行流域、梯級開發(fā)，實現(xiàn)集中管理、集中檢修，水電廠的檢修人員也必然會減少或取消，這樣，勢必打破原有計劃檢修格局。所以，必須改革計劃檢修模式，以適應水電廠人員的變化。
狀態(tài)檢修是通過運用綜合性的技術(shù)手段，準確掌握設(shè)備狀態(tài)，預測設(shè)備故障發(fā)生、發(fā)展趨勢，借助技術(shù)經(jīng)濟分析，進行檢修決策的一種現(xiàn)代化的設(shè)備檢修模式。特點是檢修時機和工期是預知的，檢修項目是明確的，是一種科學、合理、經(jīng)濟的檢修模式，對提高設(shè)備的可用率、降低設(shè)備檢修損耗具有十分重要的作用。部頒《發(fā)電廠檢修規(guī)程》規(guī)定，應用診斷技術(shù)進行狀態(tài)檢修是設(shè)備檢修的發(fā)展方向，應在條件成熟的電廠進行試點工作，積累經(jīng)驗，
逐步推廣。因此，水電設(shè)備應積極實行狀態(tài)檢修，以適應設(shè)備、人員、改革的需要，克服計劃檢修的諸多弊端。
2狀態(tài)檢修的可能性
隨著生產(chǎn)的發(fā)展，電網(wǎng)裝機容量不斷增大，備用容量也隨之增加。2006年以來，宏觀電力供需基本平衡，這就使得水力發(fā)電設(shè)備的檢修在選擇時機和持續(xù)工期上可以更為靈活，從而為狀態(tài)檢修提供了較為寬松的外部環(huán)境和時間條件。
隨著計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、信號檢測、信號處理技術(shù)以及專家系統(tǒng)的發(fā)展和應用，特別是許多水電廠已經(jīng)投運的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及診斷提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)和物質(zhì)保證。
水電設(shè)備在設(shè)計、安裝、運行、管理、維修等方面的長期經(jīng)驗積累和不斷完善的設(shè)備管理制度以及豐富的運行、檢修資料，為設(shè)備診斷專家系統(tǒng)提供了較為明確的分析、判斷、決策依據(jù)。
近幾年，水電廠運行人員文化水平和工作經(jīng)驗普遍得到提高，知識面越來越廣，很多水電廠已開始培養(yǎng)全能值班員，這就為正確判斷水電設(shè)備的運行狀態(tài)和診斷設(shè)備的好壞提供了人員保證。
水電廠相對火電廠來說，生產(chǎn)環(huán)節(jié)簡單、設(shè)備較少、自動化水平較高，這也是水電設(shè)備實行狀態(tài)檢修的一個有利條件。
3狀態(tài)檢修應注意的幾個問題
(1)堅持安全第一的思想，有計劃、有步驟、積極穩(wěn)妥地開展水電設(shè)備狀態(tài)檢修。應從客觀實際出發(fā)，根據(jù)水電廠的設(shè)備現(xiàn)狀、管理水平、人員素質(zhì)選定具有一定條件的廠、機組、設(shè)備開展試點工作，要在試點的基礎(chǔ)上，再逐步推開。現(xiàn)階段的狀態(tài)檢修應融合故障檢修、計劃檢修為一體，以設(shè)備具有最大可靠性和最低維修成本為目標，既要積極探索狀態(tài)檢修，又要防止盲目延長檢修間隔而造成設(shè)備失修。
(2)水電設(shè)備狀態(tài)檢修應實行全過程管理。水電設(shè)備狀態(tài)檢修是一項復雜的系統(tǒng)工程，要搞好這項工作，必須從設(shè)計選型、制造安裝、運行管理、科學研究等各個方面，積極為狀態(tài)檢修創(chuàng)造條件。在設(shè)計選型時，應選擇質(zhì)量好、可靠性高、便于監(jiān)測、易于檢修的設(shè)備；在制造安裝時，應考慮設(shè)備的診斷措施，配備相應的監(jiān)測設(shè)備，預留相應位置；在運行管理時，應加強設(shè)備維護，加強設(shè)備消缺，保證設(shè)備完好性。定期進行設(shè)備運行狀態(tài)分析，注意橫向、縱向比較和發(fā)展趨勢走向，加強運行資料的保存、整理；同時，應加強狀態(tài)檢修的科學研究，在理論上、實現(xiàn)方法上、診斷設(shè)備的研制上不斷探索，積極進行狀態(tài)檢修工作的國內(nèi)、國外技術(shù)交流。
(3)應制定相應的技術(shù)標準和管理制度。水輪發(fā)電機組狀態(tài)的好壞既影響機組的安全經(jīng)濟運行，又決定機組的檢修時機和工期。如何正確判斷水輪發(fā)電機組的運行狀態(tài)，更大限度地使其正常運行，充分發(fā)揮機組的運行能力，防止盲目停機檢修，又做到應停即停，該修必修，修理項目明確，是狀態(tài)檢修首先需要解決的問題。對水電設(shè)備而言，就是必須明確表征水電設(shè)備狀態(tài)的量有哪些?這些量的臨界狀態(tài)是什么?即這些量在什么情況下正常?在什么情況下不正常?應該采取什么樣的在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測這些量?如何對這些量進行診斷和趨勢分析?如何判定機組在什么情況下必須進行大修、小修或臨修?修理哪些項目等等，應盡早制定符合我國國情的狀態(tài)檢修技術(shù)標準和有關(guān)法規(guī)、條例，使狀態(tài)檢修有據(jù)可依。
狀態(tài)檢修工作尚處于探索階段，從管理制度上，要營造良好的外部環(huán)境，消除狀態(tài)檢修的后顧之憂；要對現(xiàn)有的檢修管理制度、安全管理制度、可靠性管理制度等進行完善，形成狀態(tài)檢修的激勵機制。
(4)應充分利用計算機監(jiān)控系統(tǒng)資源，避免重復建設(shè)。現(xiàn)在，絕大部分水電廠都具備計算機監(jiān)控系統(tǒng)，在進行狀態(tài)檢修診斷系統(tǒng)建設(shè)時，要積極利用或經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換引用其監(jiān)測資源，節(jié)省投資，避免布線和布置設(shè)備擁擠或重復，在建設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)時，要考慮為診斷系統(tǒng)留有接口。
(5)加強技術(shù)人員培訓和技術(shù)資料整理，積極為狀態(tài)檢修作好“軟件”準備。
4國內(nèi)外狀態(tài)檢修工作概況
4．1國外狀態(tài)檢修概況
目前，國外在狀態(tài)檢修技術(shù)研究與實踐應用方面都取得了較多的成功經(jīng)驗，比較突出的有美國、德國、日本、法國等國家，比較著名的機構(gòu)有美國電力研究院診斷檢修中心(EPRIM＆DCenter)和美國CSI公司(1996年，CSI和M＆D合并)，日本發(fā)電設(shè)備檢修協(xié)會,以及一些儀器儀表公司，如ENTEK—IRD公司、BMAAdvanceMaintenance＆Cleaning公司(西馬力)等，它們已將多種診斷和檢修系統(tǒng)運用于電廠鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、輔機以及輸變電網(wǎng)站上。1984年成立的CSI公司是全球領(lǐng)先的可靠性檢修設(shè)備制造商，它已經(jīng)成功地為美國國內(nèi)外60多家大型電力公司提供了狀態(tài)檢修服務(wù)，使這些公司的電廠、電網(wǎng)中80％的設(shè)備可實施狀
態(tài)檢修。國外統(tǒng)計資料表明，狀態(tài)檢修可使設(shè)備大修周期從3～5年延長到6～8年，甚至10年，一般1．5～2年即可收回實施狀態(tài)檢修所增加的投資，其效益主要有以下幾個方面：提高發(fā)電機組效率和可用系數(shù)，效益約占效益總額的30-50％；提高發(fā)電機組出力，效益約占效益總額的10-30％；延長設(shè)備使用壽命，效益約占效益總額的10-15％；降低檢修費用，效益約占效益總額的30～50％。
西班牙IBERDR0LA水電廠、葡萄牙EDP水電廠已經(jīng)研制成功遠程維護預知系統(tǒng)，并投入了使用。就維護系統(tǒng)本身而言，它使用了預知維護技術(shù)，且可遠程控制，如西班牙IBERDROLA水電廠，可在馬德里作遠程用戶維護，此外，該系統(tǒng)與電廠原有的SCADA及MIS系統(tǒng)相互通信和聯(lián)結(jié)，從而構(gòu)成一個CMMS系統(tǒng)。
4．2國內(nèi)狀態(tài)檢修概況
我國電力系統(tǒng)最早提及狀態(tài)檢修問題是在1986年一次檢修工作會議上，并在1987年新頒布的《發(fā)電廠檢修規(guī)程》中明確指出，“應用診斷技術(shù)進行預知檢修是設(shè)備檢修的發(fā)展方向，各主管局可先在部分管理較好且檢修技術(shù)資料較完整的電廠進行試點，積累經(jīng)驗，逐步推廣。”但由于種種原因，這項工作一直未能系統(tǒng)實施。進入20世紀90年代后，隨著我國改革形勢的不斷深入，電力檢修體制改革也呼之欲出。近幾年，先后有120多位中國專家、領(lǐng)導和科研人員參觀了美國電力研究院診斷檢修中心，1996年，電力部副部長陸延昌同志在審閱電力部可靠性管理中心組織的一次對美國的考察報告時，批示“狀態(tài)檢修工作應在1997年有突破性的進展”。
1997年3月CSI公司M&D訪問了我國電力部及一些省電力局，受電力部邀請，1997年6月4～6日，CSI在北京舉行了“狀態(tài)檢修技術(shù)交流會”，全國100多位電力行業(yè)的專家、領(lǐng)導參加了會議，會后電力部選定華北電管局天津大港電廠從意大利進口的328MW×2機組和華東電管局上海石洞口二廠從美國進口的600MW×2機組作為開展狀態(tài)檢修技術(shù)研究的試點。1997年l1月l1～12日，國家電力公司在上海組織召開了“電力設(shè)備實施狀態(tài)檢修研討會”，交流了大連電業(yè)局在66kV及以下配電網(wǎng)和山東省電力公司在220kV主網(wǎng)試行狀態(tài)檢修的經(jīng)驗。1997年12月4～5日，為了編制“火電廠發(fā)電設(shè)備實施狀態(tài)檢修研究與應用可行性報告”，國家電力公司再次召開了研討會。1998年4月，國家電力公司組織了華北、上海、浙江、山東等電力公司及西安熱工研究院的有關(guān)人員，對美國一些電力公司、火電廠、電力研究機構(gòu)和檢測設(shè)備制造廠商，在火力發(fā)電設(shè)備檢修管理、狀態(tài)檢修工作方法、設(shè)備狀態(tài)檢測及分析技術(shù)、人員技能素質(zhì)及狀態(tài)檢修的經(jīng)濟效益等方面進行了考察。
5水電機組故障診斷特點
水電機組故障診斷主要包括水輪機診斷和發(fā)電機診斷，二者互為關(guān)聯(lián)。
水輪機診斷包括：軸系、葉輪、葉片、導軸承、潤滑系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部位故障的診斷。主要故障特征包括：油箱油位的升高和降低、油溫的升高、軸瓦平均溫度升高、軸瓦溫度上升率、擺度升高、軸承振動升高、振動和擺度隨轉(zhuǎn)速、負荷變化的趨勢、有無負荷的振動情況。
發(fā)電機診斷包括：定子線圈、定子磁心、轉(zhuǎn)子、軸系等部位故障的診斷。定子線圈的診斷采用局部放電法(脈沖高頻容量)用于檢測線圈、線棒、線棒支撐的絕緣情況及線圈斷路。定子鐵芯和轉(zhuǎn)子的診斷運用一組氣隙測量傳感器監(jiān)測定子孔徑和轉(zhuǎn)子圓周、偏心所造成的動態(tài)氣隙情況。
檢測的參數(shù)一般有：機架振動、擺度、溫度、電量、氣隙、絕緣監(jiān)測、氣蝕、壓力脈動等。
對于診斷導軸承、推力軸承以及其它一些復雜的故障，診斷系統(tǒng)要綜合考慮分析各檢測參數(shù)。
水電機組的設(shè)計、制造、安裝和大修中，都對機組各狀態(tài)參數(shù)提出規(guī)定和要求，但由于水電機組在運行過程中存在不規(guī)則的水力干擾，不僅不同機型不同容量不同結(jié)構(gòu)的機組，實際運行參數(shù)量值及其變化規(guī)律不一樣，而且同一電站同一機型的幾臺機組，運行參數(shù)實際也難一致。如一般機組瓦溫帶滿負荷時比空載時高3～5℃，而有的機組帶負荷后溫度并沒有上升，甚至略有下降。又如有些機組上機架振動達lmm而能長期運行，有的水導運行擺度達到0．8mm，瓦溫卻正常，運行也穩(wěn)定。因此，要在故障診斷推理系統(tǒng)內(nèi)制定一個統(tǒng)一的標準，難度很大，而且到目前為止，尚未有一個國際性的狀態(tài)監(jiān)測標準。
從實際的大修內(nèi)容看，主要是因空蝕、磨損、腐蝕、老化、疲勞引起的零部件損壞和構(gòu)件松動，但要直接測量，尤其象橡膠密封老化程度的在線測量是十分困難的，甚至是不可能的。所以在故障診斷推理系統(tǒng)的監(jiān)控中心中設(shè)置人工干預功能，適時補充案例層知識，實現(xiàn)人機結(jié)合、智能互補是必要的。而把人融合到整個系統(tǒng)中去，還可以根據(jù)各自機組的特點，對某些診斷進行重新設(shè)置或修正，形成針對機組特點的智能高效推理機制，以達到對各自機組故障的最精確預測和診斷。
6結(jié)束語
綜上所述，水電廠要通過提高人員素質(zhì)，更新故障診斷手段，早日實行狀態(tài)檢修，以提高經(jīng)濟效益。
