火力发电厂设备优化检修模式的研究

摘 要：针对火力发电机组传统的计划检修、故障检修模式，本文在综合我国火力发电企业设备检修体制的现状并进行分析的基础上，对火力发电厂设备实施状态检修的必要性和可行性进行了论述，最后提出了一种以状态检修为主、定期检修和故障检修为辅的优化检修模式。（现状与分析、必要性、可行性、优化检修策略）

关键词：火力发电厂；状态检修；优化检修

中图分类号：TM614 文献标志码：A

随着电力企业体制改革的不断深入和“厂网分开，竞价上网”格局局面的逐步形成，电力行业正走向市场化，发电企业也逐渐成为独立的经济实体。统计显示，2010年，国家五大发电集团运行的所有火电企业中，亏损企业占一半以上，火电亏损额合计达到137.19亿元。其中主要原因是电煤价格持续大幅上涨而电价基本变化不大引起，统计表明，在火力发电厂中燃料成本要占去全部企业发电成本的70%左右，剩余的30%中影响企业盈利的主要因素就是设备的检修和维护方面的费用。

成本决定企业的兴衰、电价决定竞争的强弱、检修的模型决定发展，发电企业要想科学、合理的发展，要想在国家煤、电价格联动机制未形成前提高自身的竞争力，就必须采用最有效地方法提高设备的可用率和可靠性以使经济效益最大化。我国火力发电企业设备实行的以经验为导向的定期计划检修和故障检修模式在过去很长一段时间内推动了我国发电行业的快速增长。然而随着电力科技的发展，发电设备正朝着智能化、集成化、复杂化方向发展，传统的检修模式不论从可靠性还是经济性方面都难以适应发电行业未来的发展趋势，严重阻碍了发电企业市场竞争能力的提升，其问题主要表现在：频发性故障多、不必要的或保守的预防性检修多、检修目的不明确和对设备供货方的过度依赖。因此，发电企业设备维修模式革新已是各发电企业一项紧迫的任务。

1检修模式的发展

设备检修模式是社会科学技术发展水平的重要体现，它直接关系到发电企业的市场竞争力。就发电企业设备检修模式而言，可归纳为事后检修模式和预防性定期检修模式和状态检修模式。

2事后检修模式

事后检修模式是指在设备发生故障后进行维修，所以也称之为故障检修模式，是18世纪第一次产业革命后主要实施的检修方式。这种以设备出现功能性故障为判据的检修模式显然只适用于小规模的生产或生产力较低的情况，并且这种应急补救式维修需付出很大的人力和财力，不但存在对人身和设备的严重安全隐患，而且易导致维修不足。在现代设备管理模式实行以后，事后维修仅仅用于对生产影响极小的非重点设备以及有冗余配置的设备，或者用于采用其他检修方式更为不经济的情况下的设备维修。

3预防性定期检修模式

19世纪第二次产业革命后，科学技术和社会生产力得到了空前的发展，事后检修模式已难以满足生产力的需求，预防性定期检修应运而生。这种检修模式是一种以时间为基础的预防性检修方式，又称为计划检修，它是根据发电企业设备使用率以及磨损情况的统计规律，事先确定检修类别、检修周期、检修内容和所需配件以及材料储备等，适用于磨损统计规律明确且难以临时进行停机检修的流程工业或自动化生产线等发电设备。

4状态检修模式

1954年美国通用电气公司首先提出把以时间为基础的预防维修改为以状态为基础的预防维修，即所谓的“状态基准维修”，简称“状态维修”或“状态检修”。这种检修模式利用先进的在线监测和故障诊断技术获得设备的“健康”状态信息，然后从统计学的角度对设备进行综合评价，并根据评价结果制定相应的检修计划。状态检修是通过对设备实际工作状态的历史数据的综合以达到对未来工作状态的预测，由此可实现对设备的故障趋势进行预判，并根据设备使用和故障的统计分析，可在设备性能下降到一定程度之前进行维修。相比于传统的故障检修更为可靠，能尽可能的避免故障的发生；相比于以时间为周期的计划检修更为科学，能尽可能的减少维修的次数，提高企业的经济效益。

5状态检修的必要性和可行性

状态检修模式一经提出，发达工业国家纷纷效仿，日本于1973年开始推行状态维修，尤其在电力工业进行速度很快，特别是在80年代后人工智能技术的问世进一步推动了测试技术、仪器信号分析和计算机技术的进步以及设备的状态监测技术和故障诊断技术的发展，很快出现了以设备状态监测与机组故障诊断技术为基础的状态检修。2002年，我国国家电力公司在《火力发电厂实施设备状态检修的指导意见》中对设备状态检修给出了更为明确的定义，即设备状态检修是根据先进的状态监视和诊断技术提供的设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，在故障发生前进行检修的方式，这种检修模式实质是通过统计预测设备的健康状态并基于此来安排检修计划，实施设备检修。

6状态检修的必要性

实施状态检修的必要性主要体现在两个方面：一方面是由于火力发电机组各部件的功能情况本身或因各种外因的影响而存在极大的差异。首先，进口设备和国产设备本身的技术水平和产品质量就存在差异。同时，不同厂商生产的相同功能设备也会因技术工艺与管理水平的不同而存在差异，就算是同一厂商的同批次产品，也会因为现场环境的不同和安装技术的差异使得该产品的“健康状况”存在差异。其次，设备所处的环境和机组运行管理工作的好坏也将间接影响设备的功能。设备处在不同的自然环境如温度、湿度、紫外线强度、日照长短、雨雪风霜天气所占比例等都将和设备的“健康状况”存在间接的联系。同时，发电设备是否长期保持在额定工况下运行也将对设备的性能产生重要的影响，如发电机是否频繁超负荷、铁芯和线圈是否长期超温工作、励磁机是否频繁过励磁、氢气纯度是否长期偏低、内冷水是否合格、变压器油杂质是否超标等。

另一方面是现行定期计划检修模式存在的问题。首先，随着如今发电设备向大容量、高参数、复杂化方向的发展，传统的定期计划检修必将进一步增加发电机组的营运成本，降低发电企业在竞价上网市场体系中的竞争力，影响企业的经营效益。其次，定期计划检修模式因未考虑统计设备的运行情况和“健康状况”，而是根据经验对设备实施大小修计划，这必将使得一些状态良好的设备在停运、拆卸、检修和回装的过程中出现新的故障或存在更多的安全隐患，使得部分设备在检修后提高性能的同时降低了某些状态良好设备的性能。

7状态检修的可行性

一方面，根据状态检修的定义，对火力发电设备实施状态检修在理论上是可行的。一是可提高设备的安全性。对发电机组实施状态检修可尽早地识别机器运行所存在的故障和安全隐患，从而及时制定检修计划以避免事故的进一步扩大。二是可提高设备的利用率。由于对机组实施了状态检修，相对于定期的计划检修，可有效减少机组的检修次数，从而影响企业的经济效益。三是能有效减少维修时间和维修费用，通过状态检修模式的实现，可延长主要设备大修的间隔周期，降低维修所需要的人力和物力，从而降低生产成本提高生产效益。四是能提高设备的使用寿命。状态检修由于能有效减少检修次数，就避免了对集成设备的频繁拆装，从而可提高设备的使用寿命。另一方面，伴随着社会科学技术的进步，发电设备也将向着智能化、集成化、复杂化方向发展，传统的检修模式难以适应技术的革新。同时，在线监测技术和故障诊断技术也将日趋完善，先进的设备管理理念和智能的统计综合分析手段也将初步发展，这都会为发电企业设备的状态检修模式的实现提高可靠的保障。但同时也必须认识到，由于发电设备自身的复杂性以及实施状态检修所必备的技术手段在现阶段还不够完善，国内一些发电企业实践的结果也表明，火力发电企业要实施状态检修还有很长的一段路要走。

8优化检修模式

通过对各种检修模式的分析，结合发电机组的复杂性和现有状态监测和故障诊断的技术水平，状态检修还不能完全替代传统的定期检修和故障检修，火力发电企业的设备检修也不可能在短期内由某种特定的检修模式来完成。因此建立一种融合状态检修、定期检修和故障检修为一体的综合的优化检修模式，从而达到提高设备可靠性，降低设备检修成本以增强发电企业市场竞争力的目的。

目前，对于优化检修国际上还未形成统一的标准，主要原因在于各国的设备检修技术发展不同步，设备管理理念存在差异使得设备检修的侧重点也不同。美国的设备检修模式主要以生产为中心，为生产服务。日本更重视现代管理方法在企业生产中的综合运用。德国则以发挥设备潜力和延长设备寿命为目标，以状态检修等计划性检修为主，故障检修为辅。瑞典的检修模式综合性较强，以先进的在线监测和故障诊断技术为核心，采用优化的检修模式，以追求设备可靠性、可用率和运行检修费用最小为目标。

我国火力发电企业应该结合自身的特点和技术水平，充分发挥传统定期检修所积累的丰富经验，在现行定期检修为主的基础上，逐步扩大实施状态检修设备的比重。首先，发电企业必须加强对设备的综合管理，充分研究统计设备的寿命和可靠性之间的联系，掌握系统或设备故障规律。其次，对于新建的发电企业或新上的大容量机组应加速推进在线监测技术和故障诊断技术的应用，适当加大对状态检修的投资，尽快推动状态检修的实施。而对于发电设备陈旧、人员知识老化的老的发电企业，应综合考虑安全和稳定因素，在一般辅助设备上尝试进行状态检修，为新建发电企业积累经验。

总之，实施优化检修模式是一个长期的、动态的、不断完善的过程，状态检修的实施将有利于缩短电厂大小维周期，提高设备可靠性和技术性能，从而增加发电量、延长设备寿命、降低发电企业的运行成本以达到提高企业经济效益的目的。

结语

火力发电企业设备检修管理工作一直是各个发电企业的重要工作，设备检修模式的选择直接关系到整个企业的市场竞争力。结合我国的具体国情改革传统的检修体制是大势所趋，在很长一段时间内，我国火力发电企业都将对设备检修模式进行探讨和实践。在现阶段，由于设备监测和故障诊断技术以及管理体制还不完善，一种结合状态检修、定期计划检修和故障检修的优化检修模式是当前我国火力发电企业的合理选择。

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