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新技術(shù)在電機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用探討

張?jiān)苹?br/>（湛江中粵能源有限公司，廣東湛江524099）

摘要：目前，電力行業(yè)的電機(jī)設(shè)備類型繁多復(fù)雜，電機(jī)狀態(tài)檢修已成為企業(yè)或電廠日常設(shè)備管理工作之一。對(duì)電機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修概況及其意義進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，探討新技術(shù)在電機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用，從而降低電機(jī)設(shè)備的故障隱患和提高電機(jī)設(shè)備管理水平。關(guān)鍵詞：新技術(shù)；電機(jī)設(shè)備；狀態(tài)檢修；實(shí)際應(yīng)用

電力的廣泛應(yīng)用和電機(jī)設(shè)備被普遍應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)設(shè)備，使得設(shè)備狀態(tài)在長(zhǎng)周期持續(xù)運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)或多或少的問(wèn)題，對(duì)電機(jī)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢修是保證發(fā)電機(jī)、變壓器、高低壓電機(jī)等電氣設(shè)備正常高效工作的必要舉措，對(duì)于上述設(shè)備發(fā)生的故障隱患進(jìn)行及時(shí)維修與處理，需要較為科學(xué)的新技術(shù)，由于上述電機(jī)設(shè)備越來(lái)越大型化、精密化、自動(dòng)化和技術(shù)密集化，因此，對(duì)其狀態(tài)檢修需要先進(jìn)的新技術(shù)進(jìn)行輔助，例如紅外線成像儀、紫外線成像、超聲波流量?jī)x、聲像探測(cè)儀和頻譜分析儀等新技術(shù)已被應(yīng)用于對(duì)電機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修精密點(diǎn)檢工作中，對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行探討具有重要意義。

1　新技術(shù)在電機(jī)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢修的意義探討

對(duì)電機(jī)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修是主要診斷設(shè)備早期缺陷和判斷故障發(fā)展劣化程度為宗旨，從而達(dá)到故障分析與排除、隱患檢測(cè)、保持電機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)性能、提高電機(jī)設(shè)備綜合效率、進(jìn)行電氣檢修與測(cè)評(píng)、延長(zhǎng)電機(jī)設(shè)備的使用壽命、降低其故障發(fā)生率等目的。對(duì)電機(jī)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢修具有重要的意義，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）對(duì)電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行作科學(xué)有效的監(jiān)控與診斷，避免了電機(jī)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中存在盲區(qū)和死區(qū)；（2）新技術(shù)的應(yīng)用，縮短了對(duì)設(shè)備檢修的周期，以最快的速度解決了設(shè)備所存在的問(wèn)題，避免了問(wèn)題積壓的狀況出現(xiàn)；（3）有效的避免了維修不足或不徹底的狀況出現(xiàn)，降低了故障發(fā)生機(jī)率，減少了維修次數(shù)，避免了過(guò)度維修而出現(xiàn)的各種并發(fā)癥；（4）有效的節(jié)約了檢修成本，降低了資金浪費(fèi)[1]。

新技術(shù)對(duì)電機(jī)設(shè)備狀態(tài)的檢修經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，狀態(tài)檢修已逐漸深入電力系統(tǒng)的供電、輸電和發(fā)電各個(gè)環(huán)節(jié)。目前，對(duì)電機(jī)設(shè)備的檢修已屬于一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程，在西方某些發(fā)達(dá)的國(guó)家，早已采用狀態(tài)維修制度，對(duì)電機(jī)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修。這既是檢修技術(shù)發(fā)展的進(jìn)步，也是順應(yīng)電力行業(yè)電機(jī)設(shè)備檢修發(fā)展的必然趨勢(shì)。而目前，我國(guó)正加大了新技術(shù)的投入，現(xiàn)在正由定期預(yù)防維修制度逐步向狀態(tài)維修（預(yù)知維修）制度過(guò)渡。新技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中遵循了以下幾方面的原則：①早期預(yù)防檢修為主，定期檢修為輔；②根據(jù)電機(jī)設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)其故障作針對(duì)性的數(shù)據(jù)分析和診斷，嚴(yán)格避免盲區(qū)和死區(qū)；③加入了微電子和信息化技術(shù)的投放，運(yùn)用了可視化和智能化的檢測(cè)手段，對(duì)其故障和存在的隱患進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄與分析；④對(duì)于電機(jī)設(shè)備所出現(xiàn)的每一次故障和對(duì)其進(jìn)行的每一次維修，系統(tǒng)都會(huì)有相應(yīng)的存儲(chǔ)、發(fā)生時(shí)間、故障原因、解決方案、機(jī)器運(yùn)行率等的備案過(guò)程，方便了管理人員和檢修人員的二次維護(hù)。

2　傳統(tǒng)檢修所存在的問(wèn)題分析

傳統(tǒng)檢修在很大程度上也曾緩解了電機(jī)設(shè)備的故障壓力，滿足了電機(jī)設(shè)備在電力運(yùn)行過(guò)程中的健康發(fā)展，但是由于經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，僅僅只是健康的運(yùn)轉(zhuǎn)已不能滿足時(shí)代發(fā)展和行業(yè)發(fā)展的需要。傳統(tǒng)檢修方式的弊端日益顯現(xiàn)，其僅僅局限于運(yùn)行規(guī)范、定期檢修、與故障搶修等，已使電機(jī)設(shè)備呈現(xiàn)疲態(tài)、維修過(guò)剩、資源浪費(fèi)等。其問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）對(duì)于新購(gòu)置的優(yōu)良電機(jī)設(shè)備，因潛在的故障未對(duì)其進(jìn)行深入分析，而直接盲目維修，使維修改變了其原始狀態(tài)。最終造成電機(jī)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)達(dá)不到出廠時(shí)的設(shè)計(jì)性能要求，增加了設(shè)備在日后所出現(xiàn)的故障發(fā)生率，促使其隱患故障的增加。

（2）許多呈現(xiàn)疲態(tài)的電機(jī)設(shè)備，在檢修過(guò)程中，常常被迫中途停機(jī)，而中途停機(jī)進(jìn)行檢修會(huì)致使電力供應(yīng)減負(fù)荷或突然中斷，各設(shè)備間的零部件和定轉(zhuǎn)子線圈會(huì)被硬性的停止運(yùn)行，從而增加啟停次數(shù)，加大了損耗，降低了設(shè)備使用壽命，必然增加運(yùn)營(yíng)成本。目前，由于故障而中途被迫退出運(yùn)行系統(tǒng)的狀況在電力企業(yè)或工廠出現(xiàn)的概率大約為60%，且設(shè)備停運(yùn)時(shí)間無(wú)法掌握、具有較大的突發(fā)性[2]。

（3）傳統(tǒng)檢修帶來(lái)了設(shè)備綜合運(yùn)行成本的極大浪費(fèi)，增加了電機(jī)的運(yùn)行和管理成本，存在過(guò)維修現(xiàn)象，維修費(fèi)用高，綜合效率低下，當(dāng)然也會(huì)發(fā)生欠維修[3]。最終使電力企業(yè)在其行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

深化檢修制度改革，從經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，積極以新的技術(shù)對(duì)電機(jī)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行維修，已是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)其狀態(tài)做科學(xué)監(jiān)測(cè)、對(duì)其故障作有效診斷、對(duì)其檢修費(fèi)用作最大限度的壓縮等，必須通過(guò)新技術(shù)應(yīng)支撐應(yīng)用，問(wèn)題才能得到根本解決。

3　新技術(shù)在電機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用探討

3.1對(duì)發(fā)電機(jī)、變壓器的檢修應(yīng)用

狀態(tài)檢修（CBM）也常被稱作預(yù)知維修（PM），是以設(shè)備狀態(tài)為基礎(chǔ)的維修，采用這種維修方式不僅要有多種管理理論為指導(dǎo)，而且要求可靠的監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)手段為后盾[3]。如何獲取設(shè)備運(yùn)行的特征量，并結(jié)合設(shè)備的歷史運(yùn)行狀況和檢修情況以及現(xiàn)在的運(yùn)行狀態(tài)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)和節(jié)能減排新形勢(shì)的不斷強(qiáng)制要求，使得電力企業(yè)電機(jī)設(shè)備運(yùn)行面臨嚴(yán)峻的形勢(shì)。發(fā)電機(jī)、變壓器作為使用最廣泛的電機(jī)設(shè)備，對(duì)其狀態(tài)檢修逐漸被提上日程，成為國(guó)家電網(wǎng)、電力企業(yè)科學(xué)發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)的關(guān)鍵之舉，推動(dòng)了電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與“十二五”藍(lán)天工程的進(jìn)展。

發(fā)電機(jī)和變壓器是大型、精密且自動(dòng)化管理的機(jī)電設(shè)備，是用來(lái)完成整個(gè)電力生產(chǎn)、輸送的的關(guān)鍵機(jī)器。它們實(shí)現(xiàn)了發(fā)電、電壓轉(zhuǎn)換、電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)等重要工作任務(wù)，因此，從停電對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)進(jìn)行診斷到不停電設(shè)備健康狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)或定時(shí)診斷、評(píng)估和剩余壽命預(yù)測(cè)這項(xiàng)技術(shù)上的變革，是對(duì)發(fā)電機(jī)和變壓器狀態(tài)檢修的一種嶄新突破。對(duì)它們的檢修內(nèi)容主要是針對(duì)其關(guān)鍵部位、關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、隱患因素、指標(biāo)分析消缺等。綜合考慮其外界可能誘發(fā)其故障發(fā)生的因素，新技術(shù)的應(yīng)用能夠有效對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行一一解決，其具體技術(shù)如下。

（1）紅外線熱成像儀。紅外線熱成像儀技術(shù)主要應(yīng)用于發(fā)電機(jī)和變壓器的運(yùn)行過(guò)程中的溫升監(jiān)測(cè)，設(shè)備運(yùn)行中可以對(duì)其熱成像直觀檢測(cè)，從而判斷其溫升狀態(tài)是否為最超限。若是對(duì)正在運(yùn)行的發(fā)電機(jī)和變壓器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，則紅外線熱像儀主要作用于發(fā)電機(jī)的外部冷卻水回路、出口母線及接地連接、本體外殼、滑環(huán)碳刷等，對(duì)這些檢測(cè)具有極大的效果。紅外線熱成像儀也應(yīng)用于發(fā)電機(jī)的定子鐵損試驗(yàn)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)的拆裝工作中，使用簡(jiǎn)單方便，有效的避免的檢修試驗(yàn)工作的盲區(qū)和死區(qū)，紅外線熱成像儀此時(shí)發(fā)揮了其巨大的檢修威力。

（2）紫外線成像儀。主要應(yīng)用于發(fā)電機(jī)端部繞組電暈起暈試驗(yàn)，電力線路、絕緣子、互感器瓷瓶等高壓設(shè)備表面電暈的監(jiān)測(cè)、發(fā)展趨勢(shì)判斷、分析，防止隱患從電暈向閃絡(luò)、電弧故障方面發(fā)展。與紅外線成像儀結(jié)合使用，能早期的發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣隱患，提高設(shè)備狀態(tài)分析水平。

（3）超聲波流量探測(cè)儀[4]。此技術(shù)通常用于發(fā)電機(jī)的停機(jī)檢修中，其主要是在線測(cè)量發(fā)電機(jī)定子進(jìn)（出）水總管、引線水管的流量大小，通過(guò)其大流量值對(duì)比判定電機(jī)電子線棒的合格流量范圍，從而根據(jù)其流量大小作冷卻水系統(tǒng)的改酸洗或管徑變更。冷卻水管技系統(tǒng)也是常見(jiàn)于對(duì)電機(jī)設(shè)備作降換熱的重要措施之一。這一技術(shù)的運(yùn)用可以直接降低電機(jī)設(shè)備運(yùn)行時(shí)帶來(lái)的的內(nèi)部最高溫度，從而減少內(nèi)外溫差，防止其因過(guò)熱而帶來(lái)的發(fā)電機(jī)效率降低、絕緣過(guò)熱損壞等情況。

（4）聲像探測(cè)器。聲像探測(cè)器技術(shù)主要被用于發(fā)電機(jī)的在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)其聲音的判斷。其主要將發(fā)電機(jī)的聲音在計(jì)算機(jī)終端顯示屏上以可視化的波浪聲線來(lái)呈現(xiàn)，通過(guò)波浪聲線的彎曲程度，判斷發(fā)電機(jī)的聲音，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)作科學(xué)分析和判斷。其主要原理是：波浪聲線起伏大，說(shuō)明發(fā)電機(jī)處于較為疲勞的狀態(tài)，繼續(xù)運(yùn)行下去，有可能會(huì)發(fā)生故障致使發(fā)電中斷；反之，發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好。

（5）頻譜分析儀。頻譜分析儀主要包括頻譜數(shù)采儀和分析軟件及其軟件加密系統(tǒng)，主要針對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的軸承、基座進(jìn)行頻譜的采集，并自動(dòng)進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)得到圖形圖像輸出在顯示屏，通過(guò)自帶分析軟件，將被測(cè)量電機(jī)軸承、定轉(zhuǎn)子電氣及機(jī)械等技術(shù)參數(shù)輸入分析儀，分析儀將測(cè)量頻譜、時(shí)域波形對(duì)照軟件已有的對(duì)應(yīng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，給出一個(gè)故障判斷分析結(jié)論，例如是軸承內(nèi)外圈故障、不對(duì)中或者水泵共振、流道頻率干擾等等，由于設(shè)備每一部件、不同轉(zhuǎn)速、每一種故障因素都對(duì)應(yīng)固有的故障頻率，所以頻譜分析儀能最早發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在隱患，并通過(guò)長(zhǎng)期測(cè)量監(jiān)測(cè)對(duì)比，能有效判斷故障的發(fā)展趨勢(shì)，從而提出最優(yōu)檢修周期及檢修部位，大大降低運(yùn)營(yíng)成本[5]。

3.2新技術(shù)在電機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用注意事項(xiàng)

對(duì)于上述技術(shù)在電機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用，需要注意以下問(wèn)題：（1）狀態(tài)監(jiān)測(cè)一般在發(fā)電機(jī)、高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，應(yīng)嚴(yán)格避免與設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)部分接觸，防止絞傷；（2）在特殊情況下需要在轉(zhuǎn)動(dòng)著的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路上工作時(shí)，必須先切斷勵(lì)磁回路，投入自動(dòng)滅磁裝置；（3）在測(cè)量發(fā)電機(jī)、變壓器、高低壓套管及接線、中心點(diǎn)變等設(shè)備溫度、聲音時(shí)，應(yīng)按電壓等級(jí)與設(shè)備保持足夠的安全距離[6]；（4）做好巡檢記錄，記錄包括設(shè)備名稱編號(hào)、檢測(cè)項(xiàng)目、方法、檢測(cè)數(shù)據(jù)、日期、環(huán)境溫度與設(shè)備溫度等，并要求檢測(cè)人員簽名；（5）應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、巡檢、試驗(yàn)，所積累是數(shù)據(jù)都應(yīng)分析、存檔，并將逐次數(shù)據(jù)對(duì)比分析，判斷發(fā)展趨勢(shì)，確定檢修計(jì)劃，并將檢修解體結(jié)果與檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)論對(duì)比驗(yàn)證，進(jìn)行PDCA循環(huán)閉環(huán)管理檢測(cè)數(shù)據(jù)。，

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，新技術(shù)的大力推廣與使用，對(duì)電機(jī)設(shè)備狀態(tài)的檢修具有重大意義，既解決了傳統(tǒng)檢修所存在的種種問(wèn)題和矛盾，又大大提高了電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行效率，且降低了電機(jī)設(shè)備故障發(fā)生率和檢修次數(shù)，在一定程度上維護(hù)了電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。因此，必須加大新技術(shù)在電機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用，積極的在長(zhǎng)期不斷實(shí)踐過(guò)程中進(jìn)行研究與總結(jié)，將更好的技術(shù)與防范措施應(yīng)用其中，推動(dòng)電力企業(yè)的發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)作出最大的努力和貢獻(xiàn)。

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(編輯：王智圣)

New Technology in the Application of Electrical Equipment State Overhaul

ZHANG Yun-hu
（Zhanjiang Zhongyue Energy Co.，Ltd.，Zhanjiang524099，China）

Abstract:At present，there are many kinds of electric motor equipments in power industry，and the motor condition based maintenance has become one of the daily equipment management for the enterprise or power plant. This paper analyzes briefly motor equipment state maintenance profile and significance，and discusses the application of new technology in the electromechanical equipment state maintenance，to reduce the hidden troubles of motor equipment and improve the level of management of electrical equipment.

Key words:new technology；motor equipment；condition based maintenance；practical application

作者簡(jiǎn)介：張?jiān)苹ⅲ校?974年生，湖北鐘祥人，大學(xué)本科，助理工程師。研究領(lǐng)域：電機(jī)檢修、精密點(diǎn)檢及設(shè)備管理。已發(fā)表論文1篇。

收稿日期：2015－05－18

DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2015. 11. 043

中圖分類號(hào)：TM762

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009－9492 ( 2015 ) 11－0166－03