（电气工程专业论文）发电厂电气设备检修方案优化研究.pdf

浙江大学研究生论文 a b s t l a c t o u rc o u n t r yp o w e rp 1 肋te l e 咖c a le q l l i p m e i nm a i n t e n a n c ec 嘶e sd u t c o m i n u o u s l yt a k e 也et i m ea st h ef h l n d a t i o nr e g u l a rp r e 、屯n t a ：t i v em a j n t e n a n c es y s t 哪， b u t 吼l h m l c e s ，m es i r 培l ep l a n ec a p a c 时a l o r l g 、i 协也ep o w e rp 1 眦te l e 硎c a l e q u i 嘟e n tv 0 1 t a g er 卸ki n c r e 鹊e s ，a sw e ua s 廿l em o v e m e n t 丘k o dn u m b e ro fy e a 鹉 c k m g e ，a g a i nc o n t i r m e st ou s et a ：k e 也ef i x e dd m er e v e a l s 硒1 量l eb 船i sp r e v e n t a _ t i v e m a i n t e n 眦c es y s t 锄i sm o r e 趾dm o r ei m 呸俩p r i a 把t h e f o r e ，d e v e l o p su n c e a s i n 西y t a 玉t h eo n i i n ee x 锄i n a l i o na st h ef i u l d 枷剖n a lm o d ee a c hl d n do fe l o c t r i c a 王 e q l l i p m e n ts t a t e o fi n s l l l a ：t i o nm o i l i 协rt c c h n o l o 影，d e v e l o p e du n c e 嬲i n 百y 丘o mt 1 1 e r e 2 m a rp l a nm 诎e n 印l c et ot h ec o n d i 吐o nm a j n t c n a n c eh 聃8 1 8 0b e c o m et h ep a 啊 e q u i p i n e n tm 醯n t 蹦衄1 c es y s t e mr e f b h n 血w i t a ：b l e 由呛n d t h e 删i z a t i o nc o n d i 矗o nm a i n 锄l a n c e ，m u s th o l dt h r e el ，e yl i m ( s ：e q u i 口m e r l t i n j o 肌a t i o n 掣船p i n g ；s y n t h e s i sc o n d 主t i o nd i a 掣1 0 8 i s ；m 叠m e r l a n c em a n a g e m e n t t h e p r e s 咖p a p 既也r o u g ht oe q u i p m e m 1 e 蛆ds oo ng 盥l e 嗽t r a n s f o r m e r c i r a u i t b r e 出c r ，i s o l a t o r ，l i n ei n 8 u l 咖ri n s u l a d o nb r c a l ( d o w na l p r a i dt h 她h 孵a i l a l y z e de a c h k i i l do fe q u i p m e n ti m p l 既n 。玎曲畸o nc o n d i t i o ne x a m i n a t b nt e d m i c a lp l a n ，蛆db r i e 矗d m yf 缸o r yp r a c t i c a la p p l i c a t i o ns i t l l 撕o n t h ee q u i p m e n tc o n d i t i o n 印p m i s a li fa l s om 哪l yi s 删i t a 廿v e g o o d ”o r ”i s b a d ”，c 蚴o tc a r = r ) ，o n 1 ec o n d i t i o nl n a i m e l 啪c e ，f - o rt l l i s ，w eh a s 韶t d b l i s h e d ”m e h u n d r e d - m a r ks y 咖m ”也ec o n 嘶o na p p r a i s a ls y s t 眦，t h e nc o m p l e t e st h es ”l t h e s i s e q u 嘶mb j s t o r y 主n f o 珊a d o 玛t h ec l l r r e n tc o n d i t i o n ，t i 蝣e n v i r o n r n e n td a t 氐t h e s ”t e md c m 鱼n da n ds oo nm a n yf a c t o r sb 韶e do nt i l e 捌l - s a f e 翘a l y s i sl l l a i m e n 蛐c e p l a no p t i n l i z a t i o nf o m u l a t i o n 1 nt n e 、，1 c t o r yp o w e rp l 髓te x i s n i 培e q l l l p m e n tm 彻a 霉r 吼e n ts y s t e mm a n a g e m e m s y s 把c nf b u i l d 砒i o n ，h 嬲c o m p l 曲e dm ec o n d 试o nm a i 曲躔a n c em 姐a 窖| e l n e n ts y s t e m m 锄a g e m e n ts y g t e md e v e l 叩m e n t ，t oo p t i m i z e dt h em a i n t e n a n c ep l a nf l o wt 0c a i _ r yq n t l l er e s e a r c hs u m m 舡y ，a i l dh 勰c a r r i e do nt h e 眦a l y s i se x p l a i l 8 t i o nt 0m yf a c t o r y i m p r o v e m 吼tm a i ：n t e n a n c es e v e r a li n s t a i l c e s 1 ( e yw o r d ： e i e c t r i c a le q u i p m e n t c o h m t i o m a i n t e n 鼻n c e ，b r e 叠k d o w nd i 童g n o s i s r e h m m ym 量i 丑t 蛐冀n - 塑竺奎兰堡塞皇堡茎一 第一章绪论 1 1 研究背景及检修方式发展趋势 1 | 1 1 一电气设备检修方式发展趋势 工业发展从手工作坊到机械化和电气化，各个时期的设备管理和检修方式有很大的变 化，在检修体制演变的过程中，根据不同的行业特点、不同的设备管理要求，出现了各种追 求不同具体目标的检修方式。但就检修体制而言归纳起来有四种，即事后维修、预防性定 期检修、状态检修和改进性检修1 1 】这四种检修体制并不是相互排斥的，在不同的管理要求 下，它们是可以并存的。 事后维修( b r e a k - d o w nm a i n t e n c e ) 是当设备发生故障或其他失效时进行的非计划性 维修。在现代设备管理要求下，事故维修仅用于对生产影响极小的非重点设备、有冗余配置 的设备或采用其他检修方式不经济的设备。这种维修方式又称为故障维修。 预防性定期检修( t i m e - b e dm a i n t e l l a i l c e ) 是一种以时间为基础的预防检修方式，也 称计划检修。它是根据设备磨损的统计规律或经验，事先确定检修类别、检修周期、检修工 作内容、检修备件及材料等的检修方式。计划检修适合于已知设备磨损规律的设备，以及难 以随时停机进行检修的流程工业、自动生产线设备。 状态检修( c o n d n i o n b a s e dm a i n t e n c e ) 或预知维修( p r e d i c t i v em a _ m t e i l a n c e ) 是从预 防性检修发展而来的更高层次的检修体制，是一种以设备状态为基础、以预测设备状态发展 趋势为依据的检修方式。它根据对设备的日常检查、定期重点检查、在线状态检测和故障诊 断所提供的信息，经过分析处理，判断设备的健康和性能劣化状况及其发展趋势，并在设备 故障发生前及性能降低到不允许极限前有计划地安排检修。这种检修方式能及时的、有针对 性的对设备进行检修，不仅可以提高设备的可用率，还能有效降低检修费用，它与预防性检 修相比，带有强烈的主动色彩。 改进性检修( c o r r e c t i v e m a i n t e n o e ) 是为了消除设备的先天性缺陷或频发故障，对设 备的局部结构或零件的设计加以改进，并结合检修过程实施的检修方式。改进性检修通过检 查和修理实践，对设备易出故障的薄弱环节进行改进，改善设各的技术性能，提高可用率。 与技术改造针对补偿设备的无形磨损相比较，改进性检修是要通过改进和提高设备的可靠 性、维修性来提高设备的可用率。 国内外在现行检修体制下根据各自的国情，采用的设备检修方式呈现出多样化的格局， 每种检修体制包含有多种具体的检修方式，而有些检修方式又跨越了不止一种检修体制。回 顾设各检修体制的演变进程，不难发现是随着生产力的发展、科学技术的进步而不断演变的， 它在很大程度上反映出生产力发展水平和技术管理水平的商低。 1 浙江大学研究生论文 状态检修随着维修管理水平的提高和故障诊断技术的发展而逐渐进入实用化，它给企业 带来的收益超过预防性检修和故障维修，因此在世界范围内引起了广泛重视，理论研究和生 产实践都在不断深入。国外在状态检修体制和相关支持技术方面的研究和实践，都取得了长 足的进步i 近1 0 年来，红外线测温、色谱分析、油中气体在线监测、氧化锌避雷器全电流 监视等技术在发电企业得到广泛应用，为开展状态检修提供了技术支持。 1 1 2 我国发电设备检修体制现状 我国目前实行的大多是借鉴前苏联的事后维修、预防性计划检修为主的检修体制”。 以故障维修、预防性计划检修为主的检修体制曾经是适应我国生产力水平的检修体制，它一 般包括大修、小修、临修、定期维护等形式。其优点在于可保持供电的稳定性和人力、物力、 资金的计划性。在这种检修体制下，大修间隔3 年左右，小修间隔4 8 个月，检修项目、工 期安排和检修周期均有管理部门根据经验制定。但随着发电设备向高参数、大容量、复杂化 发展，其安全经济运行对社会的影响也越来越大，检修投入大幅度上升。面对这种情况，现 行检修体制日益暴露出缺陷，因此对设备实行更先进、更科学的管理和检修体制，无论从发 电厂自身的利益还是社会的要求出发，都势在必行。 电气设备现行检修体制的缺陷主要表现在： 临时性检修频繁。一些缺陷较多的设备往往不能适应统一制定的计划检修计划，运行不 到下一个检修周期就必须强迫停运，进行事故性检修。 维修不足。机组由于各种原因在检修周期未到产生局部故障，但受检修计划的制约，万 得不带病运行，有时故障恶化会造成本可避免的严重事故损失。 维修过剩。对于设备状态较好的机组，进行了不必要的维修，由此造成设备有效利用列 间的损失和人力、物力、财力的浪费甚至引发维修故障。 盲目维修。根据计划检修的标准项目和依靠经验制定的非标准项目进行检修，不一定能 作到对症下药，由此不应修的修了，而该修的未修或没修好。 针对这个问题，就产生了“应修必修，修必修好”这种宗旨的检修模式，部分企业应用 了计算机维修管理系统( c o m p u t e r m a i n t e n a f l c e m a n a g es y s t e m ，c m m s ) 1 2 j ，但此时利用 c m m s 对点检定修工作进行管理，强化作业标准管理，还主要停留在“到期检修、修必修 好”，在对设备什么时间进行检修方面。还有些疏漏，随着电气设备可靠性逐步提高，主要 表现在维修过剩方面。 1 1 3 检修方式优化的必要性 根据全国供电可靠性统计资料，计划检修停电占停电原因的8 0 以上，为了提高供电 可靠性，迫切要求减少年均检修所需的时间，丽传统的计划检修，不同的电气设备周期不同， 浙江大学研究生论文 难以协调同步，必然会造成设备不同程度的多次停电。此外多次的检修操作，会造成人力物 力浪费及事故发生率增大。 由于传统的检修体制存在明显的缺陷，一些发达国家己开始了基于设备状态评价的状态 检修。这种维修体制是建立在管理方式和科学技术进步、尤其是检测和诊断技术发展基础之 上的。它应用状态检测和故障诊断等技术获取信息，在故障将要发生之前或继续运行已经很 不经济的时候，进行有目的适当和必要的维修。 状态检修方式由于科学的提高了设备的可用率和明确了检修目标，这种检修方式耗费最 低j 它为设备安全、稳定、长周期、全性能、优质运行提供了技术和管理保证。 当然对所有设备进行状态检修是不经济也是不可能的，我们认为对系统影响不大的设备 可进行故障维修，对设备本身故障与时间关系密切的设备采用定期检修，同时在以上各种检 修方式中推行改进性检修。 1 1 4 国外的发展状况 l 、欧洲的一种典型检修策略 欧洲近年来在状态检修的基础上，提出基于可靠性的检修策略( r e i i a b i l 时c e n t e r e d m a i n t e n c e ，r c m ) ，更明确了必须兼顾两方面：不仅要通过状态检测及时掌握设备的真 实情况，而且要考虑该设备在系统中的重要性、该设备的故障对电网可靠性的影响程度，如 图i 一1 所示。 圈l 一1r c m 的一种方案框图 当然，在对变电设备试行r c m 时，应先统计过去运行中各设备的事故率，如表l 一1 浙江大学研究生论文 为德国产品在1 9 8 0 1 9 9 3 年的事故率，再考虑该设备事故对变电站事故的影响程度，以确定 那些设备首先要考虑状态检测及状态检修，而且在同样缺陷时，重要的、影响大的要优先考 虑安排检修。 表l 一11 9 8 0 1 9 9 3 德国产设备的事故率( 每年、每l o o 台) 设备名称1 1 0 k v 2 2 0 k v3 3 0 k v 断路器 o 2 3 81 1 7 92 3 5 9 隔离开关 0 0 4 30 0 8 9o 1 5 6 接地刀闸 0 0 2 90 0 4 60 0 2 7 变压器 0 3 6 51 5 3 7 2 0 6 9 p to 0 3 5o 0 6 bo 1 1 3 c t0 0 2 00 0 4 70 1 4 7 组合互感器0 0 4 9o 1 1 60 0 9 5 避雷器 0 1 4 9 0 3 2 9o 3 9 4 表1 2 中以断路器为例，歹0 出了设备状态的评估方法。 2 、美国的一种检修策略 美国也是实行以可靠性为中心的检修策略( r c m ) 【4 1 。1 9 8 6 年美国国家电力研究院 ( e p r i ) 所属的监铡与诊断中心( m d ) 在美国的费城成立，该中心在艾迪斯通电厂 ( e d d y s t o n ep 1 a n t ) 采用4 0 多种在线的和周期监测、诊断技术，对该电厂的设备状况进行评 估和论证。全面开展了该厂的状态检修工作，经过一段时间的努力，已取得明显的效果。原 来需4 5 年大修的汽轮机，现在延长到6 8 年，检修时间由原来的8 周减少到4 周，提高 运行能力1 0 一3 0 。目前，美国m d 中心在状态检修中采用的最普通的监测和诊断技 术有：振动分析；声像分析；润滑状态监测；应力，应变测量：位移监测：红外热成像；化 学分析。除了这些监测诊断所得到的数据，还从电厂运行数据、检修数据和设计参数等方面 获取信息，将这些获取的数据进行综合分析后，得到设备状态有关的信息。为了支持这个过 程，m d 中心已开发了用计算机处理分析的一套软件。从个电厂有可能得到的监测诊断 数据和其它信息进行综合分析、判别出设备目前的状态是否已超过警戒线，并对发展趋势， 检修成本等进行综合分析后提出建议和报告。 - 4 浙江大学研究生论文 判据级别 权重结果 4 0 6 很好 1 该类型断路器 3 的运行经验 很坏6 8 0 1 最大遮断容量 8 0 9 0 23 9 1 9 9 3 低1 开断次数 i 高 6 低 1 开断短路电流 22 的次数 高 3 s f 6 i 断路器类型少油 31 空气 4 很好 1 试验结论 4 很坏 6 塑垩查兰塑壅皇兰苎 图l 一2e p i u 优化检修计算机系统功能 图1 2 为美国电力研究院( e 喇) 新开发的优化检修系统的功能图。美国电力研究 院( e f q u ) 和工业设备维护公司( c s i ) 的统计数据表明：在电力系统实施优化状态检修可 以提高设备可用率2 一1 0 ，节约检修费用2 5 一3 0 ：延长设备寿命1 0 一1 5 【q 【7 】。由 此可见，开展状态检修将为电力企业带来巨大的经济效益和社会效益，是设备检修的必然发 展方向。 1 2 状态检修的基本内容 1 2 1 发电厂电气设备状态检修的基本步骤 总结国内外的实践经验，仔细分析状态检修的内在规律，可以把实施发电厂电气设备状 态检修归纳为四个步骤： 一6 浙江大学研究生论文 i 、发电厂评估 发电厂评估要解决的第一个问题是明确发电厂实施状态检修究竟要达到什么目标。第二 个要解决的问题是对设备可靠性和重要性的评估。第三个要解决的问题是对现有的设各管理 体系进行评估。第四个要解决的问题是对现有的技术和维修管理方式进行研究，找出能为成 熟产品、系统和解决方案。 2 、作好基础管理工作 第一个要做的工作就是不周层次人员的培训和状态检修实施中的人员组织。第二个要做 的工作是完普设备的基本管理体系，以适应状态检修的需要。第三个工作是实现计算机化的 维修管理系统。 3 、作好基础技术工作 状态检修的实现离不开先进的技术支持，但是在寻求新的技术之前应该首先完善已经采 用的技术，使之能为状态检修服务。在此基础上，再确定要补充的、新的技术手段。 4 、状态检修的实施和完善化 在上述步骤完成后，可以逐步实施状态检修。逐步实施的含义在于选择部分设备或选择 设备的部分检修项目开始实施，取得经验，不断推广。 1 2 2 实施发电厂电气设备状态检修的技术支持 实施状态检修需要三大支持系统，即设备监测和诊断系统、运行检修决策系统和设备综 合管理系统。三大支持系统的基本作用如下： 1 、设备检测与诊断系统 作为发电设备状态检修的一个重要技术支持，监测和诊断系统包括大型在线监测诊断系 统和便携式监测诊断仪，系统的作用是对设备的运行状态、运行参数进行监测和分析，并得 出故障诊断结论。 2 、运行维修决策系统 运行维修决策系统帮助管理人员根据诊断结果进行维修方案的选择，对维修费用、效益 进行评估，提供检修决策支持，把监测诊断系统和维修管理系统连接起来。 3 、设备综合管理系统 设备综台管理系统实现对设备的动态、静态管理和检修过程管理，它包括设备数据综合 管理、缺陷管理、检修工作立项、人力物力需求管理、检修费用管理、检修进展过程跟踪管 理、检修效果评定和工程验收、以及跟踪检修中设备状态变更等。 塑望查堂塑窒生堡苎 一一 1 2 3 基于状态检修的优化检修计划 随着电网装机容量和机组台数的增加以及社会对电力生产可靠性、经济性要求的提高， 检修计划问题的重要性日益突出。状态检修不是严格意义上的由单台设备的运行状态来确定 其检修日期、内容，并不排斥检修计划的作用，在状态检修体制下。检修计划的编制应该以 发电厂设备的实际情况为依据，通过符合预算、趋势分析、动态规划等手段考虑所属系统的 发电容量、可靠性、经济性等要求，使检修计划既具有可行性，又具有科学性和经济性。 按状态检修的要求来编制电厂内部的检修计划，可能做到： 取消不可行的检修计划项目； 取消或改善效果差的项目： 增加检修项目以处理被忽略但是重要的故障情况； 修改检修的频度； 用效益好、耗费少的状态检修来代替例行的大修工作； 较好的实现可靠性、经济性等最优要求。 1 3 论文的主要研究内容 1 、发电机、主变压器系统实施状态检修的方案 发电机在电力系统的重要性不吉而喻，随着发电机组容量的增大，新技术的应用，发电 机的安全、可靠性不断提升。一般性分析认为，锅炉、汽轮机部分多属于机械磨损设备，其 安全使用周期应低于发电机系统设备的安全使用周期。但通过我厂及相关电厂故障停机分 析，般的汽轮机、锅炉设备发生故障，对系统的冲击较小，而发电机一旦发生故障，危害 巨大。一是对系统产生直接冲击；二是如果继电保护动作不及时，将可能全厂掉闸 三是随 着单机容量增大，对锅炉、汽机系统冲击增大；四是随着发电机效率的提高，其绝缘余度不 断缩小，每次故障都可能对发电机造成致命损坏。由此对发电机开展状态检修，意义重大， 针对发电机故障的类别，冷却器流颦监控、绝缘过热在线监控咀及对发热部件的红外测温技 术的应用将会全面提高机组的安全运行水平。 变压器随着制造工艺的改进，其安全可靠性基本能满足不因其而引起停机，但根据我厂 在胜利油田的特殊地位，为保证油田电网的稳定运行，机组大修时也需要主变作为联络变投 入运行，这样对我厂一期2 台主变压器的安全稳定长周期运行提出了更高要求，通过对变压 器易发生故障的类别分析，合理调壤检修周期、项目将会大幅度提高我厂主变压器的经济、 可靠性。 2 、断路器、绝缘子等出线设备实施状态检修的措施 我厂的升压站接线方式为双母线带旁路，其中1 1 0 k v 、2 2 0 k v 断路器己全部更新为s f 6 型，1 l o k v 电流互感器已经更新为l g w 一1 l o ，大多数的断路囊、电流互感器可以在不影响 8 塑垩查兰堡壅竺笙苎 供电的情况下进行检修，针对这种情况，我们结合外电网的线路清扫计划，加强对隔离开关 的状态检修，此外对出线、母线悬式绝缘子串进行在线零电位检测；基本做到了不重复停电。 3 、检修计划优化制定 定期的计划检修会造成检修不足或检修过剩，缺乏对待修设各的检修针对性。状态检修 的核心内容就是在可能的情况下对没各进行趋势预测，通过专家系统的分析以表征绝缘老 化的特征量的变化规律为依据，用数学的方法进行拟合，得到此设备的绝缘走势和使用寿命。 对设备的评估不是片面的依据规程给出“台格”或“不合格”，而是通过综合评定( 引用百 分制的策略) 给出一个量化的数值。 通过设备故障发展形成的规律“浴盆”曲线进行总结，进而建立起可靠性管理系统模型。 并以我厂给水泵电机为例说明优化检修方案的实施。 4 、针对状态检修的设备管理系统开发 发电厂电气设备状态管理系统应该能实现设备的数据综合管理、检修风险分析和决策等 主要功能，我们以变压器状态检修制定流程框图如图1 3 。 变压器状态检修管理系统 基础数据离线数据 在线数据管理规程标准专家诊断系统查询统计管理i i j j i i 上j i 设，设离设 国改电油数数 备 备线备 家良色据据 基维数基 规及设谱 宦 查 盔 修 据 本 程茸备诊管询 参记参 的 定 诊断理 数录习c数 导义断予打 查 八标系系维 印 询 准 统统护 图1 3 变压器状态检修管理系统图 5 、改进性检修的实施实例 1 ) 针对吸风电机的变频改造： 浙江大学研究生论文 2 ) 针对我厂锅炉排粉电机经常扫膛的问题，对排粉电机转子进行改造。 3 ) 针对我厂循环水泵夏冬出力不匀的现状，对电机定子进行变极改造。 4 ) 针对我厂空预器润滑油泵电机不能正常切换、自投的问题，对其进行逻辑设定、控 制回路修改。 小结 从国外实践看，要实现状态检修，必须抓住三个主要节：设备信息的掌握( 舍原始数 据、历史数据、家族数据、当前数据) ；综合的状态诊断( 含规程、导则、专家系统、智能 系统) ；检修管理( 软件系统、规程、结果反馈) 。 论文第二、第三章将从设备信息的掌握，特别是运行状态的监测方面，对发电机、主变 压器系统，断路器、绝缘子出线系统状态检修方案进行论述；第四章将从基于状态检修的可 靠性分析方面，论述检修计划的优化；第五章将结合胜利电厂的生产实践，建立基于r c m 的状态检修管理系统模型：第六章将根据我厂改进性检修的几个事例来论述开展基于r c m 的针对性检修的意义。 。 1 0 - 浙江大学研究生论文 第二章发变组系统的状态检修方案 发电机组、变压器是发电厂核心的电气设备，根据我厂发电机、主变压器数年来的运行 情况，对其进行状态评估；并根据我厂已经开展的各项诊断、监测措施确定发电机、变压器 系统的状态检修方案。 2 1 发电机组的状态检修方案 2 1 1 发电机组状态检修的核心技术 从理论上讲，状态检修是比计划检修更为先进的检修方式。发电厂检修规程( s d 2 3 0 一8 7 ) 1 3 1 的总则中指由：应用诊断技术进行预测检修是设各检修的发展方向。但是，火力 发电厂发电机系统完全依靠和实施预测检修( p d m ) ，至少在目前，在技术上是难以实现的。 经实践验证：目前国内外普遍认为，包含计划检修和预测检修成分在内的火力发电厂主设备 的状态检修方式是种综台的检修方式，在国外称为火力发电厂主设备的优化检修，在国内 则称为状态检修。毫无疑问，状态检修是传统计划检修的重大发展。根据当前实际情况，对 国内火力发电厂主设备推行状态检修体制，应该是在积极采用先进的状态检测技术、寿命评 定技术和可靠性分析技术基础上，实现检修方式( 计划检修( p m ) 、临时检修( c m ) 、预测 检修( p d m ) 、故障查找( f f ) ) 的优化、检修周期的优化( 延长计划检修间隔) 和检修内 容的优化( 减少检修项目、缩短计划检修时间) 。火力发电厂发电机系统状态检修的核心技 术是状态检测技术、寿命评定技术和可靠性分析技术。本章主要论述状态检测技术，寿命评 定和可靠性分析将在以后的章节中进行论述。 状态检测与分析技术是火力发电厂主设备状态检修的核心技术之一。没有成熟的主设备 状态检测与分析技术就没有火力发电厂主设备的状态检修。火力发电厂主设备的状态检测有 3 个途径：一是在线监测，通过发电厂现有d c s ，d a s ，de _ h ，t s i ，m i s 等系统，在线监 测和显示火力发电厂主设备状态的特征参数；二是离线监测，采用振动计、油液分析仪、红 外成像仪等仪器定期或不定期监测火力发电厂主设备状态的特征参数；三是定期检查，在定 期维护、低谷消缺或检修停运期间，按电力工业技术监督规程对金属、化学、绝缘等项目进 行定期检测。 火力发电厂主设备状态评定有两方面内容： 一是安全性好坏，判断设备能否安全运行，确定故障发生的概率，分析故障发展趋势： 二是经济性优劣，初步计算和详细分析火电机组的效率、热耗和煤耗，完成能耗分析和 节能潜力分析。 火力发电厂主设备状态检测与分析的关键技术，在安全性分析方预：一是故障特征信号 的选取；二是故障判据的研究；三是专家系统的应用；在经济性分析方面：一是异常数据的 浙江大学研究生论文 识别和排除；二是目标值的确定；三是不同负荷和不同环境温度影响因素的考虑。 火力发电厂主设备异常状态的监测与分析是一项系统工程，领导要重视，须应用好的技 术。在培训的基础上，运行、生产、检修和安监部门齐抓共管，综合治理，才能实现以状态 检测为依据的优化检修。火力发电厂主设备的异常状态诊断可区分为简舄诊断和精密诊断。 火力发电厂主设备组的简易诊断通常由运行人员来完成，通过控制室在线监测和运行巡检， 完成主设备异常状态的初步诊断或简易诊断。运行部门是识别主设备异常状态的第一道防 线。电厂生产部门和检修部门除了进行主设各异常状态简易诊断外，还应使用专用仪器、专 用软件进行主设备异常状态的精密诊断。火力发电厂主设备状态的简易诊断是项常规工 作，简易诊断的知识应该让电厂有关人员熟练掌握。火力发电厂主设备异常状态的精密诊断 是项专项工作，定期进行或简易诊断发现有异常状态时进行，异常状态精密诊断可以为检 修方式、检修周期和检修内容的优化提供科学依据。 2 1 2 我厂发电机组状态评估 评价机组状态主要包括汽轮机、发电机、轴瓦等设备。内容有 a 汽轮机是运行的主要设备，大修的控制周期主要取决于叶片汽蚀补焊时间的长短， 机组运行中可以通过机组相对效率测试和尾水管噪声监测，判断汽轮机叶片汽蚀程度，进而 根据汽蚀的潜伏期、初发期、突变期、破坏期判定检修的必要性，确定检修时间及检修周期。 如果汽蚀严重，则预先安排较长时间检修；如果汽蚀轻微，则短期简单处理。 b 一般大修中，发电机虽然不是主要检修项目，但为了防止磁极分离、断路、所造成 的电气不平衡，需要监测发电机的空气间隙、结构变化、圆度情况、线棒振动等，这样就可 以确定发电机的检修程度和所需时间。 c 瓦温的监测是根据其温度变化的趋势和梯度，结合瓦温报警和事故记录情况，综合 判断轴瓦的运行状态，确定是否影响安全生产。 在国外，在线故障诊断技术己成功用于发电设备，取得了良好效果。美国西屋公司已投 人汽轮发电机专家系统( g d 4 a i d ) ，并建立了自动诊断中心。美国得克萨斯洲通用电力公 司( t u 电力公司) 已在七台大型发电机( 5 4 3 m w 一7 2 8 m w ) 上使用专家诊断系统。加拿 大s m a d m b b e k i 电站与本特利公司台作在5 号机组上装设了先进的水电站维修监测 ( m p m ) 系统。a b b 公司于1 9 9 0 1 9 9 2 年在挪威n y b r o b j e r c k ，e f i 等地实现c b m ( c o n d m o n - b a s e d m a i n t e i l a l l c e ) 。我厂发电机主要进行轴电压在线监测、氢气绝缘过热在线 监测和对发热部件的红外监测等状态检测项目。 2 1 3 我厂发电机组的状态检测 1 、我厂发电机组系统分析 1 2 - 浙江大学研究生论文 发电机组系统包括发电机、励磁机、汽轮机、永磁机、各部轴瓦，发电机本身还有辅机 系统，包括水系统、油系统。该系统与输电系统的接口为发电机出口断路器，该系统的功8 8 框图见图2 一l 。 图2 1 发电机组系统功能框图 该系统的功能是稳定可靠的向输电系统输出功率，其故障类型包括 1 ) 无法向系统输送电能； 2 ) 必须降出力运行。 故障模式与后果分析详见表2 1 。 表2 1 故障模式与后果分析表( 表2 1a 无法向系统输送电能部分) 设备名称故障类型故障原因局部影响系统影响电厂 l t a 匝间短路绝缘老化保护动作发电机停机无法送出功率 y 发电机绝缘破损保护动作发电机停机无法送出功率 y 转子接她绝缘破损保护动作发电机停机无法送出功率 y 突然失磁 保护动作 发电机停机无法送出功率y 负序过流 保护动作 发电机停机无法送出功率y 无法提供碳刷磨损保护动作发电机停机无法送出功率 y 励磁电流 励磁机 励磁调节质量问题转为磁场n 器故障变阻器 瓦温升高受力不平局部瓦温发电机停机无法送出功率 衡升高 轴承 维修不当局部瓦温发电机停机无法送出功率 升高 浙江大学研究生论文 表2 一l 故障模式与后果分析表( 表2 1b 机组被迫降负荷部分) 设备名称 故障故障原因局部 系统影响 电厂u r a 类型影响 定子线圈 温度负荷过大无减小锅炉出力 机组被迫减负荷 y 过高 冷却器故障减小锅炉出力机组被迫减负荷 y 发电机组故障的逻辑分析及检修方案选择如下： 1 ) 发电机组中，在冷却水系统和油系统故障的情况下，各轴承很容易发生烧瓦，造成 停机和不小的经济损失，为避免这种情况，应充分利用现有的瓦温监测设备，对轴温、瓦温 进行监测，这实际也就是对冷却水系统和油系统进行的一种状态监测，目前的瓦温监测设蕃 能确保发现轴承故障。 2 ) 发电机定子和转子线圈的故障主要是由绝缘老化引起的匣间短路，由于现在机组制 造工艺的不断改进，根据我厂机组运行l o 年来的经验，不论按3 年一次大修，还是4 年一 次大修，都可以避免因为线圈故障而造成机组停机。 3 ) 励磁机的故障在于碳刷的磨损，这与运行时间、环境情况、碳刷架都有一定关系 一般说来可以通过t b m 来维护。 4 ) 调速系统的失效主要是由于调速器内油的污染，所以耍对调速器进行定期维修，更 换滤网。 5 ) 油系统的故障主要是管道和阀门漏油，这与运行时婀没关系，故障发生时，监测油 位的设备能报警，可以给维修人员充足的时间进行维修。 2 、利用红外测温装置对励磁机的状态监测 某电厂3 0 0 m w 汽轮机组，2 0 0 2 年8 月份机组小修，在9 月中旬，励磁机刷架烧损， 转子滑环同时烧损( 转子上烧出深约1 0 m m ，大小2 0 c m 2 的个凹坑) 。 修复过程：对转子定位后，用铜锤敲打凹坑的四周。经过2 天反复敲打、修磨，将转子 凹坑修平，其后更换滑环及其绝缘护套，经过1 5 天机组重新投入运行。 针对这种情况，我厂采取了以下措施： 定期检查碳刷，记录滑环温度( 用红外测温) 、碳刷磨损程度； 定期检查、清洗碳刷弹簧销； 定期检查滑环凹凸程度。 其中前两项工作可以在不停机时进行，检查滑环则在大、小修期间进行。根据运行经验， 当碳刷最大温升t 。4 5 。我们应重点检查、更换磨损严重的碳刷。 1 4 浙江大学研究生论文 这项工作开展3 年多来，我厂更换碳刷3 s o 多只，更换碳刷定位销4 0 多个，车滑环3 扶，根本上避免了励磁机故障，取得了良好的安全、经济效益。 2 2 主变压器系统的状态检修方案 2 0 世纪2 0 世纪8 0 年代以前，变压器“到期必修，修必修好”的指导思想在进入9 0 年代 以后随着观念的转变和技术的进步得到不断修正，逐渐引发出状态检修。实行变压器的状态 检修，可使运行部门全面地、动态地掌握运行中变压器的健康状况；防止突发事故，避免目 的不明的解体检修；对变压器的安全运行、延长设备的寿命、提高可用率等方面，都有着显 著的作用。除常规的目测巡视、预防性试验外，线圈交形测试像、红外热成像仪、油在线监 测装置、电容型套管带电测试以及局部放电超声波定位等装置均有推广应用，为状态评估提 供了有利手段。特别是基于嵌入式微机系统的总线式结构变电站绝缘在线监测系统的开发， 将真正实现绝缘参数的就地测量p j 。但是，目前在线监测的理论分析方法不完善，油色谱分 析气体浓度后不能提供故障分析、诊断，对于突发性故障难以及时反映以及成本费用偏高等 问题都制约着在线监测装置的发展。因此，目前电网变压器状态检修大部分尚处于离线状态 的分析、判断阶段。本文将通过丰富的运行数据和状态变化的具体实例对如何在状态检修工 作中提高设备初始状态的健康水平，评估设备状态，及时掌握状态变化进行详细的阐述。 2 2 1 变压器状态检修导则概况 基于现有离线或在线监测、检测手段，通过对交接验收、生产运行及检修记录、预防试 验等资料进行综合分析，从而得到变压器各个时期的状态参数，进而推测出各阶段的劣化速 率及劣化趋势。判断其绝缘系统状况。该导则将变压器的状态分为正常、可疑、可靠性下降 以及危险等4 种状态，并提出了相应的处理方法。状态区分的主要特征及对策见表2 2 。 表2 2 变压器状态评估的主要特征及对策 状态类别主要特征对策 正常运行试验数据正常或其中个别试验参数稍有下降，但要求保持正常巡视和 稳定。预试。 可疑 在试验周期内，发现某些参数异常，反映变压器可能要求对个别项目缩短 存在异常，但仍有很多不确定因素。试验周期，加强监视。 可靠性下预防性试验或跟踪试验证实变压器存在故障并已确要求就停电检修的限 降 定原因和部位，且判断该故障短期内不会引发事故。期做好计划。 危险试验数据或运行参数表明，运行时会随时发生事故。紧急停运处理缺陷。 1 5 塑望奎堂竺塞生堡壅 一 2 2 2 变压器状态检修经验 1 、我地区电网变压器运行简介 本地区电网主要分为1 0 k v 、1 1 0 k v 、2 2 0 k v 和3 个电压等级，另有极小范围的3 5 k v 电 压等级电网。至2 0 0 1 年底，1 1 0 k v 及以上电压等级的主变压器共有1 7 9 台，容量为 1 3 1 6 9 m v a ，全部为油漫式降压变压器，除极少量为进口外，其余均为国产，且生产厂家 较为集中。变压器投运年限大都不长，9 3 9 的变压器为2 0 世纪9 0 年代以后投运的，具 体投运年代与台数分布情况见图2 2 ，这些为有效开展状态检修提供了有利条件。 7 0 年代8 0 年代9 0 年代及以后 图2 2 地区变压器投运年代与台数分布 2 、变压器状态评估方案 作为状态评估，地区电网主要针对1 1 0 k v 及以上电压等级的主变压器。根据目前测试 技术水平及地区局限，对变压器状态的掌握主要依据离线检测数据，分为运行巡视、预防性 试验、检修、停电检查以及红外测温新技术的应用等5 个方面。在设备评估基础资料方面。 制定变压器状态评估明细表和汇总表( 见表2 3 ) 通过运行、检修、试验等多方面详细掌 握设备状态。 在管理方面上，实施分级管理。明细表交由变电站( 巡检站) 、检修试验班组定期逐台 设备填写，而变压器专责根据明细表情况，确认汇总表中的8 项条件是否满足，从而区分状 态变化，并提交相关生技部门等审批。在状态评定中，变压器状态没有发生变化的，每年填 报1 次“变压器状态报告表”，1 2 月15 日前上报。假设变压器状态发生变化，要求迅速逐级 上报有关部门。 开展变压器状态检修后，一般不再按照原部颁检修导则提出的大修周期吊罩( 吊芯) 检 修。对部分存在机械强度不足的变压器，需要吊罩检修的，应经有关部门研究决定。 - 1 6 - 啪 m 啪 幻 台数 浙江大学研究生论文 表2 3 变压器状态评估内容 类别具体项目 运行油温、噪音、过负荷、短路情况 检修本体套管和附件的密封；油泵、冷却器、开关等附件的运行 试验 。 绝缘电阻、直流电阻、本体介损、铁芯绝缘、套管介损、绕组变形试验； 油色谱、油质试验 油简化试验合格，定期色谱分析的烃类气体含量不超注意值或总烃相对增长量 汇 速度s 1 0 ：绝缘油介损不超过规定值，且在周期内保持数值稳定；绕组绝缘电 阻兰同一温度下的初始值的7 0 。极化指数1 3 ；绕组直流电阻的不平衡系数 历次测量值无明显变化；绕组介损与同一温度下的初始值比较，增大3 0 ， 且绝对值不超过规定值；变压器在大多数时间不超过额定负荷运行，或经历过 总 短时间救急负荷，但项层油温不超过规定极限：变压器经受一次近区短路，故 障电流8 倍额定电流t 开关切断故障时间2 s ，变压器的线圈形变试验、电 气、色谱试验全部正常；有载调压开关等熏要部件运行及试验数据正常。 3 、“健康”的初始状态 初始状态是指包括设备招标、制造、装配以及交接试验等环节在内的前期管理工作，初 始状态“健康”与否，对目后的安全运行状况、检修工作量以及设备运行寿命等将会产生重要 的甚至决定性的影响。因此，必须把好设备选型关、出厂验收关、交接试验关，以保证“健 康”设备投运。为保证设备的初始状态良好，在状态评估实施前期，东营地区对在运变压器 做了大量的准备工作。 ( 1 ) 变压器线圈变形事故。自从1 9 9 8 年开展线圈变形测试以来对所有变压器进行 了线圈变形测试的首次摸底普查，对存在变形的2 1 台变压器采用更换线圈、加固层压板等 方式大修改造，从而较大加幅度地提高了变压器的抗短路能力。为防止由于短路冲击造成主 变压器损坏和越级跳闸扩大事故范围，提出了诸如加强定期检查、核对保护定值：检查压板 投退正确性：加强相应开关操作机构检查维修工作，检查其最低动作电压：所带的1 0 k v 线 路须退出重合闸等多项反事故措施，有效防止了因线圈变形而导致变压器事故的情况发生。 ( 2 ) 针对某厂1 9 9 2 1 9 9 6 年生产的套管介损偏高的问题，1 9 9 9 2 0 0 0 年更换了1 0 0 多支套管，以杜绝因套管绝缘下降而导致变压器事故的发生。 ( 3 ) 加强主变压器中性点过电压防护和继电保护装设，减少因中性点间隙保护误动而 造成的主变压器跳闸事故。 ( 4 ) 全面完成主变压器低压侧1 0 k v 户外母线桥绝缘化改造工作，以防止因外物引起 的主变压器低压侧近距离短路。 1 7 - 浙江大学研究生论文 ( 5 ) 及时处理了较多的套管头发热问题，并通过厂家搀改，降低了设备缺陷率。 ( 6 ) 针对g n 2 2 隔离开关限位问题的霾大缺陷，对主变压器低压侧隔离开关进行了短 接或改造，以减少其发热情况，降低近区短路的几率。 4 、良好的评估效果 通过2 年多的状态评估，总计发现有1 7 台变压器出现了不同程度的状态f 降趋势，比 例占当年在运主变压器的5 ( 2 0 0 0 年度) ，4 5 ( 2 0 们年度) ，具体情况见表2 4 。从表 3 中数据可以看出，在绝缘、渗漏油、抗短路3 个方面中，变压器绝缘水平下降的比重最大， 占总数的7 6 ，而且全部起通过预防性试验发现的，主要集中在本体介损、油色谱试验2 个方面。该项数据的积累为今后有重点地更好地开展状态检修工作提供了有益参考。 表2 42 0 0 0 年以来变压器的状态评估结果 类型主要异常项目台数冶状态评级 本体介损偏高、绝缘下降 6 可疑状态或可靠 本体油色谱总烃异常偏高 3 性下降状态 本体油耐压不合格 1 绝缘 铁心多点接地( 油色谱异常) 1 可靠性下降状态 套管油色谱分析异常 l 套管介损偏高 1 渗漏油大法兰、散热器、升高座 3可靠性下降状态 抗短路低压线圈变形测试