火電廠汽動給水泵狀態(tài)檢修應(yīng)用分析

時巖 沙占軍 邢蕾 歐云

（銀川能源學(xué)院）

一、國內(nèi)狀態(tài)檢修發(fā)展?fàn)顩r

我國基于狀態(tài)檢修的實(shí)施主要依賴于設(shè)備的可靠性改進(jìn)，主要從設(shè)備缺陷性的及時發(fā)現(xiàn)入手，主要在狀態(tài)檢測，振動分析方面積累了相當(dāng)經(jīng)驗(yàn)，診斷方式仍以人工為主。國內(nèi)實(shí)施狀態(tài)檢修主要是分析了設(shè)備的可靠性，在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)督的基礎(chǔ)上進(jìn)行了檢修工作，預(yù)見了檢修，并根據(jù)其狀態(tài)和壽命運(yùn)用了設(shè)備壽命管理技術(shù)對核心設(shè)備進(jìn)行了評價。

國內(nèi)檢修的各種模式各有其理論依據(jù)，其使用范圍和特點(diǎn)各不相同。因此，在電廠實(shí)際的使用過程中，必須將機(jī)組本身的特點(diǎn)和設(shè)備維護(hù)的核心相結(jié)合，確定模型，或者結(jié)合各種模型的創(chuàng)新，構(gòu)建一種新的基于狀態(tài)的檢修模式，并且符合自身機(jī)組的情況。

二、電廠狀態(tài)檢修概述

1.電廠設(shè)備檢修

電廠的設(shè)備檢修是提高設(shè)備健康水平，保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施。在全面保安全、經(jīng)濟(jì)的前提下，設(shè)備檢修實(shí)現(xiàn)工效高、用料省、安全好是電廠檢修努力目標(biāo)。堅(jiān)持做到應(yīng)修必修、修必修好，使全廠設(shè)備經(jīng)常處于良好運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)備檢修主要包括定期檢修、狀態(tài)檢修、可靠性檢修、改進(jìn)檢修、故障檢修。

2.電廠狀態(tài)檢修

狀態(tài)檢修是在設(shè)備的運(yùn)行狀況在一定時期內(nèi)有可靠的保證措施（監(jiān)測手段：如在線監(jiān)測設(shè)備的發(fā)熱，運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行中測試絕緣油及氣體分析數(shù)據(jù)）及依據(jù)（歷次的檢修、調(diào)試、試驗(yàn)情況良好）的情況下，適當(dāng)延長或縮短（如果數(shù)據(jù)不良也可能縮短）檢修周期，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行工況進(jìn)行檢修的一種做法。狀態(tài)檢修是一種預(yù)知性檢修，它是由先進(jìn)的狀態(tài)檢測系統(tǒng)及診斷技術(shù)實(shí)時反映出的設(shè)備狀態(tài)信息，與設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)時的信息對比，分析設(shè)備工作是否異常，根據(jù)設(shè)備的健康狀況對設(shè)備的維修策略進(jìn)行安排。

傳統(tǒng)的檢修方式主要是設(shè)備的定期檢修和日常保養(yǎng)。不僅維護(hù)成本較高而且需要進(jìn)行特殊的設(shè)備調(diào)整，而狀態(tài)檢修則是對傳統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。能及時發(fā)現(xiàn)不正?；蝈e誤的信息，排除設(shè)備運(yùn)行中存在的各種隱患，降低故障率，從而提高設(shè)備的安全性、可靠性。

3.電廠狀態(tài)檢修的步驟

電廠實(shí)施狀態(tài)檢修的基本步驟包括電廠評估，基礎(chǔ)管理及基礎(chǔ)技術(shù)工作完善，狀態(tài)檢修實(shí)施和完善化。

（1）評估與研究

電廠評估與研究需解決以下四個方面的問題。第一是明確實(shí)施狀態(tài)檢修要達(dá)到什么目標(biāo)；第二是對設(shè)備可靠性以及重要度的評估；第三是對現(xiàn)行的設(shè)備管理體系進(jìn)行評估；第四是對現(xiàn)有的技術(shù)支持及維修管理方式評估進(jìn)行研究，找出能為電廠所用的成熟的產(chǎn)品、系統(tǒng)和解決方案，對于沒有現(xiàn)成產(chǎn)品或服務(wù)的項(xiàng)目，確定技術(shù)開發(fā)的原則、技術(shù)路線。

（2）應(yīng)用與完善

狀態(tài)檢修在電廠設(shè)備檢修中的全面實(shí)施要依賴于多種先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用與完善。概括而言，與狀態(tài)檢修密切相關(guān)、能直接提高檢修工作質(zhì)量的科學(xué)技術(shù)有：設(shè)備可靠性技術(shù)、設(shè)備壽命管理與檢測技術(shù)、設(shè)備監(jiān)測與故障診斷技術(shù)、信息管理與決策技術(shù)。整個過程中設(shè)備管理是前提，包括設(shè)備數(shù)據(jù)綜合管理，缺陷管理，檢修工作的立項(xiàng)、工程中人力、物力的需求管理，檢修費(fèi)用管理，檢修進(jìn)展過程跟蹤管理，檢修效果評定和工程驗(yàn)收，以及跟蹤檢修過程中的設(shè)備狀態(tài)的變更等。由此，可以逐步實(shí)施狀態(tài)檢修。選擇部分設(shè)備或選擇設(shè)備的部分檢修項(xiàng)目開始實(shí)施檢測、診斷、預(yù)測、維修，取得經(jīng)驗(yàn)，不斷推廣。

三、汽泵狀態(tài)檢修簡介

汽泵作為電廠重要輔助設(shè)備，其可靠性將直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。大型火電機(jī)組通常設(shè)有兩臺50%容量汽泵組，1臺30%容量電泵組（正常時2 臺汽泵運(yùn)行，電泵備用），從而提高電廠給水系統(tǒng)的可靠性。

1.汽泵實(shí)施狀態(tài)檢修的重要性

基于狀態(tài)檢修的技術(shù)基礎(chǔ)是準(zhǔn)確地評估設(shè)備狀態(tài)，根據(jù)監(jiān)測的各種狀態(tài)信息，分析了設(shè)備運(yùn)行狀況，得到了設(shè)備狀態(tài)變化的趨勢。及時確定出不同的檢修計劃，并同時制定合理的檢修時間及檢修范圍，很大程度地解決了其他類型檢修造成的設(shè)備過修或失修的難題，使設(shè)備狀態(tài)可以控制在安全經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行，此外狀態(tài)檢修能使企業(yè)綜合實(shí)力提高、設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展。

2.汽泵實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的條件

對汽泵系統(tǒng)的性能和狀態(tài)進(jìn)行全面的了解，分析影響汽泵系統(tǒng)性能和狀態(tài)的因素，找出影響汽泵運(yùn)行的主要因素，并根據(jù)其影響程度，確立起汽泵系統(tǒng)狀態(tài)的臺賬。實(shí)時監(jiān)督汽泵的運(yùn)行狀況，將汽泵運(yùn)行狀態(tài)與臺賬進(jìn)行對比，加以分析、評估，預(yù)測故障發(fā)生的時間，確定檢修時機(jī)。因此，建立汽泵系統(tǒng)狀態(tài)臺賬，實(shí)時監(jiān)督汽泵的運(yùn)行狀態(tài)，是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的關(guān)鍵。

汽泵的流量輸出是反映汽泵狀態(tài)的主要因素，當(dāng)汽泵處于良好時，給水流量通常大于對應(yīng)鍋爐額定負(fù)荷時的蒸發(fā)量的10%至15%。在增加運(yùn)行時間和設(shè)備磨損的影響下，隨著工作時間和設(shè)備磨損的增加，給水流量逐漸減小，當(dāng)輸出降至指定值時，汽泵需要大修。根據(jù)流量的下降速度和趨勢，給水泵的檢修時間約為2-3 年，可以在機(jī)組大修或小修的同時進(jìn)行。

四、汽泵狀態(tài)檢修應(yīng)用

根據(jù)汽泵狀態(tài)內(nèi)容建立汽泵臺賬及故障診斷表，將汽泵運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時與故障診斷表對比分析，動態(tài)地監(jiān)督汽泵的運(yùn)行狀態(tài)；同時將數(shù)學(xué)理論及現(xiàn)實(shí)問題相結(jié)合，建立汽泵效率下降數(shù)學(xué)模型，從效率的角度考慮汽泵運(yùn)行綜合收益，從而通過每個月的計算結(jié)果靜態(tài)地掌握汽泵的效率，得出汽泵的最佳檢修時間，相比傳統(tǒng)檢修可以有效的延長檢修周期，節(jié)約了檢修維護(hù)費(fèi)。用二者動靜結(jié)合應(yīng)用于汽泵狀態(tài)檢修中，確保汽泵安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1.汽泵臺賬及故障診斷表

通過對汽泵各部分狀態(tài)內(nèi)容的實(shí)時監(jiān)督，將汽泵運(yùn)行狀態(tài)與汽泵臺賬及故障診斷表進(jìn)行對比，并且將異常信息進(jìn)行分析，預(yù)測汽泵各部分狀態(tài)的變化趨勢，時刻確保汽泵安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。汽泵狀態(tài)診斷具體參數(shù)如表4-1 所示。

?

通過分析汽泵性能和狀態(tài)的影響因素，建立汽泵系統(tǒng)臺賬，實(shí)現(xiàn)了汽泵的在線監(jiān)測管理。管理人員將狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行分析評估，實(shí)時掌握設(shè)備的狀態(tài)信息，與設(shè)備正常運(yùn)行時的狀態(tài)信息對比，分析設(shè)備及其部件工作是否異常，根據(jù)其健康狀況對設(shè)備的檢修策略進(jìn)行安排。

2.模型建立及實(shí)例分析

通常情況下，一次檢修到下一次檢修的檢修成本分為兩部分：一是維修費(fèi)用，二是多消耗的能耗費(fèi)用。假設(shè)一次維修和下一次維修之間的間隔是t，檢修費(fèi)用是C，并且泄漏情況逐月增加，與每月多支出的能耗費(fèi)用成線性關(guān)系。可假定月增率變化率是k。

則每個月需要的檢修費(fèi)是：

（4-2）

第t 個月能耗支出費(fèi)用的月增率是：

（4-3）

所以，每個月多支出的能耗費(fèi)用是：

（4-4）

故，每個月的檢修費(fèi)用是：

（4-5）

要使最大限度地減少檢修費(fèi)用，需令=0；則最佳的檢修時間可以由下式確定：

（t4-6）

以某廠汽泵為例，其中小汽輪機(jī)型號為 ND（G）84/79/07-1；給水泵型號是HPT300-330-5S/33+29。主要參數(shù)如表4-2 所示。

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給水泵檢修或者剛投入使用開始工作時，不同工況下的測量數(shù)據(jù)如表4-3 所示。

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汽泵連續(xù)運(yùn)行24 個月后由于給水泵轉(zhuǎn)動部件與靜止部件之間的間隙變大導(dǎo)致流體泄漏，性能曲線向左水平偏移，為了保持流量與原來流量相同，工作點(diǎn)調(diào)為C 點(diǎn)，此時測得軸功率如表4-4 所示。

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假設(shè)檢修總費(fèi)用為65 萬，小汽機(jī)效率為90%，電費(fèi)為0.30 元/kWh，在一個月的720 小時工作時間里，給水泵有90%的時間運(yùn)行。具體計算結(jié)果如表4-5 所示。

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如果機(jī)組以運(yùn)行1 的方式運(yùn)行，運(yùn)行24 個月以后，最佳檢修時間為距上一次檢修時間或者投入使用時間后32.80個月。

同理，運(yùn)行2（75%額定負(fù)荷），運(yùn)行24 個月以后，最佳檢修時間為距上一次檢修時間或者投入使用時間后40.4 個月。運(yùn)行3（50%額定負(fù)荷），運(yùn)行24 個月以后，最佳檢修時間為距上一次檢修時間或者投入使用時間后62.26 個月。

所以，在如今深度調(diào)峰的大環(huán)境下，泵一次投入使用的時間會增長即泵的檢修周期會較機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行情況下的檢修周期長。

實(shí)例分析中，維修的總費(fèi)用是根據(jù)以前的維修費(fèi)用估算，簡化加工，如果考慮到壽命損失，維修費(fèi)用就會增加。通常來講，每次檢修相同的故障時，同一設(shè)備往往會增加檢修成本。在實(shí)際檢修中，每月都要計算其能耗成本和月增率變化率，使每個月都可以計算出最佳檢修時間。每個月份計算出的最佳檢修時間可能稍有差異，維修決策通常是根據(jù)最近幾個月份計算的時間進(jìn)行的。由于只考慮容積損失，還有許多損失影響軸功率。因此，當(dāng)泵內(nèi)存在的這些損失越大，相應(yīng)的效率就會下降，最終總效率就會下降。如果考慮了這些損失，汽泵檢修周期會比之前計算得出的檢修周期稍微縮短。

3.綜合分析

根據(jù)汽泵狀態(tài)檢修理論，通過汽泵狀態(tài)內(nèi)容分析汽泵性能和狀態(tài)的影響因素，建立汽泵系統(tǒng)臺賬。以某廠SIS 系統(tǒng)采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)和結(jié)合汽泵運(yùn)行說明書及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制了汽泵診斷綜合分析表，并對汽泵的運(yùn)行趨勢實(shí)時與診斷表對比，總結(jié)出設(shè)備的性能和狀態(tài)。每月對設(shè)備的性能和狀況進(jìn)行診斷和評估，對需要處理缺陷進(jìn)行記錄，方便管理人員對設(shè)備進(jìn)行全面管理。

將狀態(tài)檢修理論與泄漏檢修數(shù)學(xué)模型相結(jié)合，建立了汽動給水泵（汽泵）狀態(tài)臺賬和故障診斷表的同時，動態(tài)的反映汽泵運(yùn)行狀態(tài)，并考慮汽泵不同運(yùn)行過程數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，提高可靠性、延長檢修周期的同時，降低了檢修維護(hù)費(fèi)用。同時由實(shí)例計算表明在汽泵平均負(fù)荷率越低時應(yīng)用本狀態(tài)檢修方案獲得的收益越大。

五、結(jié)論

通過應(yīng)用汽泵狀態(tài)檢修實(shí)現(xiàn)了SIS 在線診斷系統(tǒng)的同時建立了關(guān)于汽泵系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備管理臺賬，通過實(shí)時監(jiān)督設(shè)備每個設(shè)備部件的運(yùn)行狀態(tài)和汽泵的實(shí)時運(yùn)行參數(shù)，預(yù)測汽泵系統(tǒng)檢修的最佳時機(jī)，在汽泵即將發(fā)生故障前，制定合理的檢修方案，管理人員預(yù)備需要更換的設(shè)備及部件，從而有效地避免了故障的發(fā)生。

通過實(shí)例分析計算，主要從效率的角度考慮了汽泵運(yùn)行綜合收益，得出了汽泵的最佳檢修時間，有效的延長了檢修周期，節(jié)約了檢修維護(hù)費(fèi)用。

應(yīng)用性能計算數(shù)學(xué)模型，結(jié)合汽泵全周期運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以動態(tài)的反映汽泵運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測檢修時間，可以為管理人員提供參考。在目前火電機(jī)組利用小時數(shù)逐漸下降和深度調(diào)峰的大環(huán)境下，汽泵平均負(fù)荷率較低，應(yīng)用此狀態(tài)檢修方案可以大大延長檢修周期，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益。