中国电厂和电力公司引进开发发电机组运行状态检测系统

1、中国电厂和电力公司引进开发发电机组运行状态检测系统可行性研究Feasibility of Introducing Monitoring Performance System for Generating Unit to ChinaBrightstars International Corporation美国明星国际股份有限公司Birmingham, AlabamaThe United States2003年8月17目 录一，背景综述- 2 二，发电机组运行状态检测系统介绍- 4三，BIC公司发电机组运行状态检测系统 - 8四，BIC公司发电机组状态检测系统总预算- 9五，中国市场容量- 10六

2、，系统技术在中国推广的可能性- 11七，结论- 12参考资料- 14项目经理简历- 15一，背景综述中国是13亿人口大国，人均资源占有量很低，经济增长中资源利用率不高，浪费严重。比如，耗用了2/3金融资源的国有企业，只能创造GDP总额的1/3；国内重点钢铁企业吨钢可比能耗比国际水平高40%，电力行业中火电煤耗比国际水平高30%，万元GDP的耗水量比国际水平高5倍，万元GDP的总能耗是世界平均水平的3倍。2000年中国供电标准煤耗为392克/千瓦时，比先进国家高50克/千瓦时左右；电厂热效率为33.3%，比先进国家低36个百分点。显然，长期以来，中国经济增长的代价和成本比国际水平高出许多，是世界

3、上单位GDP创造中能耗最高的国家之一( 中国经济为什么“剩”而不富？2003,7)。长此下出，中国可利用自然资源就会很快耗尽，严重影响国家持速发展战略，造成能源危机，危及国家安全。我国是以燃煤为主的国家，电煤消费量占全国煤炭消费量的60以上，降低火电厂对环境的污染是一项基本国策和长期任务。国家环境保护“十五”计划规定：到2005年，电力行业二氧化硫排放量比2000年削减10-20%，加强燃煤电厂环境监督管理，燃煤燃油机组必须安装烟气在线监测装置。到2005年，燃煤电厂平均供电煤耗比2000年降低15-20克/千瓦时，废水回用率达到60%，已满灰场全部复垦。国务院自2003年7月1日开始实施的排

4、污费征收使用管理条例，条例规定：二氧化硫排污费，第一年(2003年7月1日起)每公斤征收标准为0.211元，第二年(2004年7月1日起)每公斤征收标准为0.422元，第三年(2005年7月1日起)每公斤征收标准为0.633元。降低能耗，减少污染，保持生平衡是中国未来电力工业工作重点之一。随着我国电力工业的快速发展，电网中大容量机组尤其是300MW级机组已成主力机组，这些机组运行可靠性较好，但运行经济性较差，年供电煤耗率平均值在350 370g/(kW.h)，比设计值高20 30g/(kW.h)。这反映了机组实际运行状态和设计 状态有着极大的差别。目前企业在不断深化改革和市场经济的建立，电厂从

5、单一的计划经济逐步迈向竞争激烈的市场经济。面对市场的开放，电网价格的竞争，电力企业管理人员的主要任务已从过去保证机组安全稳定运行转化到要求机组安全经济运行。迫切要求降低运行成本，以最少的投入，获得最大的收益。今年夏天由于天热干旱，大陆沿海缺电现象愈演愈烈并已扩及十九个省市，全中国 仅有西北、东北、山东的电力供应略有盈余。法新社报导说，由于先前疫病影响，许多厂商现正加紧赶工，以追赶生产进度，但是缺电又投下新的变量。 瑞士信贷第一波士顿公司经济学家董涛表示，缺电、限电扰乱厂商的生产计划，将直接冲击大陆的工业生产总值。 随着夏季温度的上升，大陆民生和工业用电量大 增，供电量早已不符需求。缺电的情况下

6、，大陆有十九个省市采取限电措施。沿海省份中，除山东外大都开始限电，而内陆省区中甚至连山西和内蒙古也采取限电措施。其中，上海、浙江、江苏一带长江三角洲地区的高温、缺电情形最严重，而华中地区，河南、湖北、湖南、江西供电尖峰最高负荷都创历史纪录。 上海由于电力短缺达四十万千瓦，已有包括福斯汽车、宝丽来等八百多家企业调整厂休假，以错开用电高峰，并有三百多家企业避峰让电，近千家企业被限电。 中国青年报引述国家电网公司发言人的话说，高温缺雨、水电厂出力不足导致供电不足，而工业、生活用电需求增长过大是造成电荒的主要原因。大陆今年上半年经济增长达八二，而全国用电量更增长十五四三。 中国电力企业联合会秘书长王永

7、干则将缺电危机归咎于国家在十五的发展目标中，所规划的电力发展速度偏低。他说，按照目前平均装机容量的增长速度，年均只有3.6，现在看来已不能适应经济发展的需要。更糟糕的是，前几年电力建设速度放缓，总量欠缺，是未来两年内缺电的主要因素。 据报导，今年五月，中共国务院审议批准发改委所提的十三个电站建设项目，总投资额约五百一十二亿元。不过即使如此，有人认为大陆电力不足的状况至少还将持续两、三年，直到电力建设跟上用电增长的步伐。 为了保证国家持续稳定发展，国内电力行业必须重视降低煤耗，减少废气排放，提高现有发电设备效率，减少停机时间，增加发电量；以满足人们生活和环保要求。从经济角度出发，电力企业为了提高

8、市场竞争力，在增效，降耗同时，应把好新机组调试验收关，减少投资损失，最终降低运行成本。发电机组运行状态检测系统的应用则可以帮助达到上述目的。该系统作用在於对新机组进行安装调试及验收，保证机组按照设计要求高效低耗运行，提高热效率，降低煤耗，减少废气排放量，避免投资损失；优化现有机组运行，提高机组运行效率；指导机组检修，提高机组可靠性，保证用电高峰发电，延长机组运行寿命。二， 发电机组运行状态检测系统介绍1. 定义它是由安装于发电机组各部位的终端变送(传感)器，数据传输系统，中央处理器，状态显示及预警器所组成；对发电机组运行状态进行实时检测，用于新机组安装调试及验收指导机组检修，提高机组运行效率的

9、自动化系统。2. 美国发展概况在美国，研发发电机组运行状态检测系统是为了施行状态维修，其目的是为了减少 机组的停机时间，延长机组的检修周期，增长设备的使用寿命，减少维修费用，提高机组的可用率。10多年前美国开始了发电厂设备预防性诊断监测系统的研究，对发电厂的设备广泛进行在线监测和故障分析，意在采用各项先进的测量技术和分析软件，分析设备的运行状况和健康水平，为设备的维护和检修计划安排提供决策，从而以状态维修方式取代原来的定期维修方式。为了推广美国电力研究所的这一科研成果，他们在费城建立了预防性诊断、监测和维修中心，并在埃迪斯通 (Eddy Ston)电厂(2台32万kW和2台40万kW)试验。

10、使用该方法后，该厂的机组大修周期从 原来的3至5年，延长到6至8年；小修周期从原来的12个月，提高到18个月左右。从而使机组的可用率大幅度提高，检修费用大幅度下降。现在美国许多电厂都已推广采用了这一新的维修方式(赴美进行电力可靠性管理考察的报告,电力部可靠性管理中心, 2000,9)。3. 中国技术现状Ø 以计划检修为主长期以来，中国电力系统的发电设备均采用定期预防性试验和定期计划检修。纯计划性的预防检修，是计划经济下的产物，它包括了设备的大修、小修、定期维护等，如发电厂检修规程明确规定，机组大修每35年1次，小修每年2次，检修安排的重要依据是检修周期。这种检修模式虽有一定的科学依据

11、，但比较保守，且存在许多弊病。纯计划检修虽然对设备状态不佳的设备进行了必要的维修，但对设备运行情况良好的设备按部就班修理，这样势必造成有些发电机组越修越坏或良好设备一修便故障率增加的现象，因此缺乏科学性。纯计划检修一方面致使有些状况较好的设备到期必须修理，增加设备检修费用，同时又加速了设备的磨损，甚至缩短了使用寿命，降低了设备利用率；另一方面，少数状况不好的设备因检修周期未到而得不到及时检修，降低了设备运行的安全可靠性，甚至到发生事故后才抢修，扩大了经济损失。近年来，随着市场经济的发展，并借鉴电力发达国家诊断性检修的经验，推进发电设备检修体制的改革根据，提高全国发电设备科学管理水平和整体经济效

12、益，我国开始提出并试行状态检修的设想。Ø 机组实际运行状态和设计状态差别大根据国电热工研究院的资料，机组实际运行状态和设计状态有着极大的差别。例如引进美国西屋公司技术并进行设计的首批国产化超临界参数的60万千瓦机组, 其设计发电煤耗只有296.50克/千瓦时, 但实际发电煤耗350克/千瓦 时，比设计值高50克/千瓦时。造成这一差别主要原因有：a. 设计问题b. 制造技术c. 机组调试和验收d. 机组操作，维修不当发电机组运行状态检测系统可以帮助解决这些问题。 Ø 发电机组运行状态实时检测的重要性将被重视2000年电力部可靠性管理中心在关于赴美进行电力可靠性管理考察的报告中

13、建议部有关司局能有计划、有目的地组织进行发电设备状态检修研究工作，开发实用的在线监测系统，并与历年机组可靠性指标的分析相结合，确定大机组的最佳检修周期，从而指导发电机组检修规程的修定。目前中国开始了状态检修试点。所推行的状态检修是指在试点厂探索融故障检修，计划性检修，状态检修，主动检修为一体的，使设备具有最大可靠性和最低成本消耗的混合检修方式。Ø 尚无成熟检测系统国电热工研究院研制的大型机组性能考核试验，汽轮机性能在线监测及分析系统和火力发电机组运行优化技术具有与发电机组运行状态实时检测系统相似功能，但技术还不成熟，尚存在一些理论和技术问题；所使用的国产传感器寿命短，精度差。相关技术

14、人员有待培训。4. 系统流程终端传感器：温度，压力，电压, 电流，振动等数据传输系统(采样器等)中央处理器状态显示及预警器提示调试及检修发电机组状态检测系统流程图：5. 系统作用 Ø 新机组安装调试及验收和大型技术改造项目考核当新机组安装完毕和大型技术改造项目完成进行调试时，应用在线状态检测系统对机组运行状态进行检测，然后把检测到的参数与设计数据进行比较，如果发现某部分存在问题，则根据检测结果，作有针对性地调试。经调试后，机组运行如能达到设计要求，机组即通过验收。如果仍达不到设计要求，则要考虑部件的制造和设计问题。在大型机组要求实现国产化和大量高煤耗，高污染老机组要求实行技术改造的今

15、天，通过检测系统发现问题以帮助提高发电机组整体制造和设计水平。Ø 优化机组运行 机组运行一段时间后都会偏离最佳运转状态，通过定期检测，发现偏离具体部位及零部件，然后根据实际情况作相应处理，以优化机组运行。Ø 指导机组检修，保证安全生产，延长机组运行寿命在发电机组实行大小检修时，应用检测系统对机组进行全面健康体检，对问题部位进行确诊，做到有针对性重点检修，缩短检修时间，降低检修费用。Ø 提高热效率，降低煤耗，减少废气排放量通过上述应用，状态检测系统可以提高机组运行效率，降低煤耗。在同等发电量情况下，减少了废气排放。从而节约能源，保护生态环境。三，BIC公司发电机组运

16、行状态检测系统1. BIC公司系统特点Ø 国际先进软硬件最佳组合；Ø 对发电机组运行状态进行实时检测；Ø 图形及数据相结合显示运行状态；Ø 系统分辨率高，测量参数误差小于0.1%，故障诊断精准；Ø 操作简便，极好费用效益比；Ø 美国十多年的应用经验。2. BIC公司系统经济效益(以一台30万千瓦机组为例)Ø 保证新机组符合设计标准，减少投资损失；Ø 能提高机组运行效率1-5%(根据美国广泛应用经验)；如30万千瓦机组一天增效为：300,000千瓦*5%*24小时/天*0.20元/千瓦/小时 = RMB 72,200

17、元/天Ø 检修时间减少一半以上，降低维修成本和增加发电时间；Ø 燃煤消耗减少，节约能源，减少废气排放，保护生存环境和减少发电成本；(如30万千瓦机组，按提高机组运行效率2%，每度电耗煤380克，煤含硫量)。v 节约标准煤：300,000千瓦*2%*24小时/天*0.38公斤/千瓦/小时*365天/年/1,000公斤/吨=19,972.8 吨/年v 减少二氧化碳排放(440公斤/吨煤，以碳基计算)：440公斤/吨*19,972.8 吨/年=8788032 公斤/年=8788 吨/年(以碳基计算)v 减少二氧化硫排放(20公斤/吨煤)：20公斤/吨*19,972.8 吨/年=3

18、99456 公斤/年=400 吨/年v 减少氮氧化物排放(9.08公斤/吨煤)：9.08公斤/吨*19,972.8 吨/年=181,353 公斤/年=181 吨/年Ø 机组运行寿命延长，相对发电量增加，降低投资成本。 四，BIC公司发电机组状态检测系统总预算1. 变送(传感)器：a. 压力： 150个*$1,500/个=$225,000b. 温度： 100个*$400/个=$40,000c. 相位仪，功率器：6个*$1,000=$6,000d. 其他： 10个*$400/个=$4,0002. 联线： 266套*$100=$26,6003. 计算机采样板： $7004. 采样器： $5

19、,000*5=$25,0005. 计算机，软件及汉化： $15,000*5=$75,0006. 系统安装和调试： $60,0007. 保险，维修，考查，培训，间接费用：控制在系统费用的40%以内。总费用为540万元人民币左右($65万美金) ，但会因硬件的价格变化而有所波动。五，中国市场容量根据中电联发布的资料，2001年，全国在运100兆瓦及以上容量火电机组共计823 台，容量为181016兆瓦，约占火电总装机容量的71.60%，占全国发电设备各类机型总装机容量的53.55%。全国在运40兆瓦及以上容量水电机组共计354台，容量为48447.1兆瓦，约占水电总装机容量的58.58%，占全国发

20、电设备各类机型总装机容量的14.33%。全国在运核电机组共3台，容量为2268兆瓦，占全国发电设备各类机型总装机容量的0.67%。可见全国大型发电机组在1500台以上。如果每10台机组配备一套检测系统，其容量是150套以上，如果每5台机组配备一套检测系统，其容量则是300套以上，市场前景可观。 六， 系统技术在中国推广的可能性1. 领导重视赵希正总经理在国家电网公司2003年工作会议上的报告指出，2003年重点工作之一是加大国际合作和对外开放力度。围绕公司改革与发展的中心任务，结合我国加入世界贸易组织的新形势，积极实施对外开放战略。开展形式多样的国际交流与合作，引进国外先进技术，学习借鉴国外先

21、进的管理经验。2. 市场竞争要求面对市场的开放，电网价格的竞争。迫切要求降低运行成本，以最少的投入，获得最大的收益。3. 环保法律规范国家环境保护“十五”计划规定：到2005年，燃煤电厂平均供电煤耗比2000年降低15-20克/千瓦时。国务院自2003年7月1日开始实施的排污费征收使用管理条例规定：二氧化硫排污费，第一年(2003年7月1日起)每公斤征收标准为0.211元，第二年(2004年7月1日起)每公斤征收标准为0.422元，第三年(2005年7月1日起)每公斤征收标准为0.633元4. 系统技术成熟在美国花费将近十年时间开发完善的发电机组状态检测系统，经美国多家公司不同 机组(包括火电

22、，水电和核电机组)的应用检验，运行十分可靠。该系统在美国及世界未申请产权保护，曾经出口一套到东南亚。几年前，因美国局部缺电，该地区发电公司计划兴建一电厂以解决供电不足, 但因公司在全部机组上，推广使用发电机组运行状态检测系统进行机组状态检修，提高了机组可用率，增加了发电量，从而 推迟建厂计划。现在该公司拥有100多套机组，配有近10套检测系统，其中大型机组运行状态检测系统四套。公司配有专业检测团队，对机组运行状态进行检测，实施功能性诊断，指导机组大小检修。由於该系统在美国常规应用，使机组运行效率提高了2-5%，停机检修时间减少一半到三分之二，废气排放下降。该系统还用于新机组安装调试及验收。最近

23、某公司在验收两套机组时，发现制造问题。根据合同规定供货商不仅更换部件，而且赔偿6-10百万美元，避免了投资损失。我公司(BIC)机组运行状态检测系统项目经理及主要人员都有多年在美国电力公司开发发电机组运行状态检测系统的经验，其中项目经理具有近十年领导该项目开发的背景。我公司(BIC)机组运行状态检测系统在中国市场应用不存在任何技术问题。5. 系统现场安装和测试运行无需特殊条件正常情况下机组都设计有传感器接口以备测试之用，在机组运行状态下安装该检测 系统非常方便，无需停机及特殊条件。测试时则可根据机组不同负荷运行情况合理 安排时间，进行不同负荷下机组运行状况检测，做到基本不影响机组正常运行。在中国，进口了很多美国通用电器和西屋电器公司的30和60万千瓦发电机组， 同时 消化吸收了这些技术，并能自己生产同类型产品。美国通用电器和西屋电器公司也是美国电力公司的主要供应商，30和60万千瓦是美国电力公司 的主力机组。 因此在 美国公司使用的机组运行状态检测系统是很容易在中国市场推广。6. 人员保障美国明星