連云港博大機械設(shè)備制造有限公司[摘 要]介紹美國幾個電廠實施狀態(tài)檢修技術(shù)的發(fā)展過程，從中可看到他們對計劃的考慮、實施中的關(guān)鍵技術(shù)及取得的效果。在此基礎(chǔ)上進行討論并提出若干建議。[主題詞]狀態(tài)檢修、狀態(tài)監(jiān)測 0 前言 基于狀態(tài)檢修（CBM）對電力生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟效益，在我國加快這項技術(shù)推廣符合市場經(jīng)濟條件下的客觀形勢要求，國內(nèi)從90年代中期開始在數(shù)個電廠進行狀態(tài)檢修試點工作，建立了狀態(tài)檢修的初期組織機構(gòu)和前期模式，目前，國內(nèi)另有相當多的大型電廠也正在自行開始探索，啟動實施狀態(tài)檢修計劃。美國是開展狀態(tài)檢修最早的國家。本文介紹美國幾個電廠開展狀態(tài)檢修的過程，從中可得到一些啟發(fā)，包括狀態(tài)檢修如何開展、從何處著手、工作的規(guī)模、人員配備、儀器設(shè)備軟件的購置等相關(guān)問題。文中并介紹這些電廠狀態(tài)檢修目前達到的效果，讀者可掌握狀態(tài)檢修的真正目標。文中最后對狀態(tài)檢修涉及的若干問題提出了參考意見和建議。 1 堪薩斯城市動力與照明公司的狀態(tài)檢修[1] 1.1 概況 美國堪薩斯城市動力與照明公司（KCP&L）由地方公共事業(yè)公司投資，下屬有4個火電廠和1個用于夏季高峰供電的燃氣機組電廠，并在Worf Creek核電站有部分股份。其中Montrose電廠有3 臺170MW機組，La Cygne電廠2 臺700MW機組，Hawthorn電廠1臺500MW機組，Iatan電廠1臺700MW機組。1991年堪薩斯城市動力與照明公司開始開展振動監(jiān)測工作。有1人專職對4個電廠進行振動數(shù)據(jù)采集和核查工作，并向維修主管部門提交分析報告。1994年中期組建了一個狀態(tài)檢修可行性研究4人小組，這4人分別是振動工程師、維修主管、性能試驗工程師和SPC工程師。經(jīng)過2周的調(diào)研和論證，經(jīng)公司副總裁同意開始在Montrose電廠試點，6個月后提交了試點報告并開始在其他3個電廠全面實施預(yù)知性檢修（PDM）計劃。Montrose電廠現(xiàn)由1名維修機械師和1名維修主管組成的小組對將近150臺旋轉(zhuǎn)設(shè)備進行振動監(jiān)測。維修機械師負責采集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行審核，然后提交維修主管。采集的數(shù)據(jù)中包括聲學(xué)測量記錄。1995年該廠開始將監(jiān)測項目擴展到就地潤滑油檢測和電機電流信號分析。Montrose電廠實施PDM計劃的前2a總計節(jié)省費用100萬美元。La Cygne電廠有2名維修機械師（專職）和1名維修主管（兼職）進行狀態(tài)監(jiān)測工作?，F(xiàn)對170臺旋轉(zhuǎn)設(shè)備進行監(jiān)測并還在繼續(xù)擴大監(jiān)測范圍，監(jiān)測項目包括潤滑油檢測和重要的電機電流信號分析，為此調(diào)入1名電氣技師。對轉(zhuǎn)速極低的轉(zhuǎn)動機械測量記錄聲學(xué)信號。這個計劃實施的前3個月節(jié)省費用20萬USD。Iatan電廠和Hawthorn電廠的CBM工作1998年處于啟動階段。 1.2 人員要求 根據(jù)堪薩斯城市動力與照明公司實施狀態(tài)檢修的經(jīng)驗，人員的選擇關(guān)系到整個工作的成敗。人員的積極性應(yīng)高度地激發(fā)，熱衷于處理具體技術(shù)問題，并要求能夠熟練處理設(shè)備故障。公司的CBM人員有3層，各層人員職責如下：（1）公司狀態(tài)檢修負責人：a.審查各電廠狀態(tài)檢修計劃,安排人員培訓(xùn),向領(lǐng)導(dǎo)層報告計劃執(zhí)行情況；b.評估、批準監(jiān)測系統(tǒng)和儀器儀表的購置；c.研究新技術(shù)并對采用有決定權(quán)；d.制訂長期發(fā)展規(guī)劃（6a）；e.主持各電廠人員參加的月會和數(shù)據(jù)采集分析季度會議。（2）電廠狀態(tài)檢修負責人：a.安排電廠狀態(tài)檢修工作；b.確定需要的監(jiān)測系統(tǒng)和儀器儀表并給出購置意見；c.確定被監(jiān)測設(shè)備的計劃；d.編制狀態(tài)檢修費用評估報告；e.制訂長期發(fā)展規(guī)劃（6a）；f.狀態(tài)檢修實施工作由計劃部門通過后簽發(fā)工作票。（3）電廠數(shù)據(jù)采集/分析人員：a.狀態(tài)檢修數(shù)據(jù)庫維護；b.按照狀態(tài)檢修計劃采集數(shù)據(jù)；c.對數(shù)據(jù)進行基本分析并給出意見；d.推薦需要的監(jiān)測系統(tǒng)和儀器儀表；e.關(guān)注新技術(shù)并給出推薦意見。 1.3 設(shè)備分類 設(shè)備被分為4類：關(guān)鍵、次關(guān)鍵、大型非關(guān)鍵和一般設(shè)備。設(shè)備分類后，對每臺設(shè)備需要確定下列項目：(1)設(shè)備簡圖；(2)轉(zhuǎn)速；(3)軸承類型和制造廠家；(4)葉片葉輪數(shù)量；(5)齒數(shù)。利用這些信息建立數(shù)據(jù)庫。設(shè)備簡圖用來確定測點位置，通常每個軸承徑向振動取水平、垂直2個方向，每根軸至少取1個軸向測點。軸承信息用來確定容易發(fā)生故障的部位和監(jiān)測的頻率范圍，滾動軸承要求頻率范圍為故障頻率的5倍。測點位置具有的牢靠的標記系統(tǒng)同樣是重要的。每一個測點數(shù)據(jù)的分析參數(shù)應(yīng)該被確定，通常包括通頻、1～4倍頻、次同步。每一個頻帶都設(shè)有報警線，KCP&L將每個頻帶報警線分為3類，第1類是按振動基線值的百分比，如125%～200%；第2類是警戒線報警，它說明設(shè)備有問題且正在發(fā)展，但還不必立即進行處理；第3類是故障報警，振動超過此線表示需要停止運行做出處理。每一個故障處理的維修費用和估算節(jié)省費用都被詳細計算和記錄。堅持這種估算可顯示狀態(tài)檢修的經(jīng)濟意義，使管理層客觀評估CBM工作。 1.4 監(jiān)測日程表及建議大部分設(shè)備的監(jiān)測日程表安排30d，關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)測需要連續(xù)進行。根據(jù)需要，監(jiān)測日程表安排可調(diào)整為60d。資料反映，該公司進行設(shè)備狀態(tài)分析和故障診斷主要采用人工方式進行。機械師和維修主管的一項重要工作就是數(shù)據(jù)分析、確定設(shè)備狀態(tài)、提出PDM建議，電廠維修主管與公司維修主管最終確定PDM實施內(nèi)容和計劃?？八_斯城市動力與照明公司執(zhí)行PDM計劃一條重要的經(jīng)驗是人員培訓(xùn)。
2 Kern River和Sycamore聯(lián)合電力公司（KRCC/Sycamore）的狀態(tài)檢修工作[2]
2.1 概況
1992年，Kern River和Sycamore聯(lián)合電力公司做出決定投資改進它們原有的預(yù)知檢修模式。初始投資88 700美元，用于購買1臺新計算機系統(tǒng)、軟件程序、數(shù)據(jù)采集器、動平衡設(shè)備，并包括1名工作人員的年薪及培訓(xùn)費。這個投資的回報是設(shè)備可靠性的改善、維修費用降低及設(shè)備多起事故被避免。其后，它們將預(yù)防性檢修（PM）結(jié)合事前檢修升級為狀態(tài)檢修。
2.2 監(jiān)測技術(shù)
KRCC/Sycamore的PDM計劃真正啟動是在1992年。PDM部門設(shè)置了1名專職人員，安裝了新的計算機系統(tǒng)，新的計劃執(zhí)行中，計算機更換，采用新結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測軟件及1臺SKF數(shù)據(jù)采集器。監(jiān)測軟件可將原有的振動數(shù)據(jù)分析擴充到交流電機分析、專家系統(tǒng)、油液分析等。
新的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫完成后，用統(tǒng)計方法確定各臺設(shè)備振動基線值，然后再確定報警限值，包括平均報警值和專用報警值。KRCC/Sycamore在報警限值上做了大量工作，對每臺設(shè)備還確定了頻譜包絡(luò)線報警值。
同時，熱成像技術(shù)也開始采用。CBM計劃的實施給聯(lián)合公司帶來了巨大的效益，多次成功檢測出給水泵、風機、燃氣輪機故障，協(xié)助供貨商對風機、燃氣輪機的缺陷結(jié)構(gòu)做過重大改進。
2.3 PDM隊伍構(gòu)成原則
狀態(tài)檢修是一項長期投入，為了實施成功必須謀取公司內(nèi)部相關(guān)部門的支持。PDM隊伍有2級，第1級為公司級，由來自運行、技術(shù)、管理各個部門的代表組成，第2級隊伍是振動監(jiān)測，由1名振動分析工程師和4名振動數(shù)據(jù)采集人員組成。分析工程師的責任是月數(shù)據(jù)分析和編寫技術(shù)報告、指導(dǎo)和培訓(xùn)采集員。該名工程師參加過振動分析教程的培訓(xùn)。這個小組應(yīng)能采集、分析數(shù)據(jù)并對設(shè)備缺陷采取相應(yīng)的處理措施。
2.4 Kern River和Sycamore聯(lián)合電力公司的狀態(tài)檢修總的評估
在PDM檢修計劃實施之前，必須事先審查廠內(nèi)現(xiàn)行的檢修計劃、設(shè)備狀態(tài)、人員技術(shù)經(jīng)驗水平。一種新的檢修機制實行之前，應(yīng)解決已存在的問題包括：列出設(shè)備表、確定有問題設(shè)備、評估員工水平、工作范圍和標準的評估、隊伍建設(shè)、培訓(xùn)工作、購置需要的新設(shè)備。
當年中期，問題陸續(xù)被解決，使得可能從預(yù)防性檢修過渡到預(yù)知性檢修。PDM隊伍形成。完成了對骨干人員的振動監(jiān)測和分析技術(shù)的培訓(xùn)。廠內(nèi)設(shè)備月報告生成，月監(jiān)測分析工作計劃制訂。這時，幾起設(shè)備故障由于狀態(tài)監(jiān)測和分析技術(shù)的采用而被防止，并生成了機組停機前、停機后的報告，這個報告可用來協(xié)助跟蹤設(shè)備狀態(tài)。
年末，改進設(shè)備狀態(tài)和可靠性計劃的主要工作內(nèi)容完成，完成了對員工的附加技術(shù)培訓(xùn)，員工技能和設(shè)備性能得到改進，振動隊伍在兩個廠都建立起來，并在初始成員的指導(dǎo)下工作，其他可能添加到PDM計劃中的新技術(shù)被審查，PDM與公司其他部門的專用通信聯(lián)系方式被建立，以便更及時地溝通存在和潛在的問題并進行解決處理。
2.5 成功的案例
PDM在過去1a有許多成功的案例，有些產(chǎn)生了重大的效益。另有一些雖未出現(xiàn)效益方面的奇跡，但同樣導(dǎo)致了成本的節(jié)約和設(shè)備可靠性提高?，F(xiàn)場大部分設(shè)備采用振動監(jiān)測，這種監(jiān)測形式同時給予受過訓(xùn)練的分析人員在一定的可靠性范圍內(nèi)預(yù)測設(shè)備故障的分析能力。
KRCC/Sycamore公司情況表明，工作人員雖接受了振動分析培訓(xùn)，但實際進行分析的經(jīng)驗更重要，對設(shè)備結(jié)構(gòu)和功能的了解也十分重要，這種經(jīng)驗不是一朝一夕可以得到，只能通過現(xiàn)場實踐積累。
油液分析和熱成像分析正在進行之中。
對已有設(shè)備狀態(tài)進行評估及確定哪些是故障設(shè)備是PDM計劃的一部分，總共確定了3類一般故障的設(shè)備：給水泵、風機和冷卻水系統(tǒng)。過去幾年，這些系統(tǒng)有高的檢修率，主要表現(xiàn)為機械故障、電氣故障、對中問題及設(shè)計缺陷。對這些系統(tǒng)進行深入審查的同時，電廠也摸清了對于各種故障最合適的處理方案。
下面給出2個典型實例，表明分析過程、采取的處理措施、對設(shè)計的修改及處理后的效益分析。
******個案例為Kern River聯(lián)合電力公司的‘B’K-P200B給水泵。這臺泵上部軸承振動116μm，下部軸承振動48μm，主要成分為1倍頻。起初懷疑最可能的原因是質(zhì)量不平衡，檢查后沒有發(fā)現(xiàn)具體部位。于是停機24 h后再次啟動，開始時上部軸承振動44μm，下部軸承振動34μm，但1 h后，上部軸承振動增加到停機前的高值。連續(xù)監(jiān)測表明原因不是質(zhì)量不平衡，而可能是電機線棒斷裂或轉(zhuǎn)子裂紋。被送到制造廠解體檢查發(fā)現(xiàn)一根線棒斷裂，另有幾根存在裂紋。制造廠認為如果這個電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)有可能發(fā)生災(zāi)難性事故。其后整個轉(zhuǎn)子被更換。隨后進行了成本估算，更換新電機的成本為55 000 USD，新轉(zhuǎn)子成本為20 000 USD，由于只更換了轉(zhuǎn)子，節(jié)約成本35 000 USD。更重要的是防止了泵體或電機發(fā)生災(zāi)難性事故。 |
