摘要：文章簡要介紹了熱工研究院維修優(yōu)化和管理技術開發(fā)與應用的基本模式與作法。
一、背景資料
隨著機組不斷向高參數(shù)、大容量、高度自動化發(fā)展,設備維修費用逐漸升高;同時，隨著我國電力工業(yè)改革的發(fā)展和需要與競價上網(wǎng)方案的進一步推行,逐步降低發(fā)電成本已成為各電廠的競爭關鍵。通過采用一系列維修優(yōu)化和管理新技術，將明顯提升設備管理的水平，這一點已在國內電力行業(yè)形成共識。
進入20世紀80年代以來，美國等發(fā)達國家逐步開始在火力發(fā)電廠推廣應用一系列現(xiàn)代維修優(yōu)化和管理技術，采用設備分析評估技術和狀態(tài)監(jiān)測手段，及時掌握設備的真實狀態(tài)和壽命，合理地安排檢修項目與檢修間隔，從而有效地降低了檢修成本，提高了設備可用性。近年來國內電廠通過運行優(yōu)化技術的應用已產(chǎn)生明顯效果，而進一步采用維修優(yōu)化技術將產(chǎn)生更大效果。
在美國，電力設備的風險評估（RiskBasedMain-tenance,RBM），可靠性分析（ReliabilityCenteredMain-tenance,RCM），壽命管理（LifeManagement，LM），預知性維修（PredictiveMaintenance，PdM）等技術發(fā)展較快,已形成較成熟的成套維修優(yōu)化和管理技術。在各電力公司的實際應用中，往往根據(jù)設備和管理特點有所側重。如田納西電力主要實施的是設備長期壽命管理策略，一些其他電力公司實施的是以輔機狀態(tài)監(jiān)測為主的預知性維修技術（一般模式為RCM+PdM）;而在日本，則主要推行以設備點檢為主要方式的全面計劃質量維修管理（TotalProductiveMa-intenance,TPM）和壽命管理為基礎模式，結合RBM、RCM等方法的綜合預防性維修策略，如三菱重工、石川島播磨、川崎重工等在電廠推行的預防性維修技術;在歐洲國家，則主要采用風險評估結合壽命管理（一般模式為RBM+LM）為主、重點在主機設備開展的維修優(yōu)化和管理策略，如英國AEA公司、德國MPA在歐洲和亞洲實施的實例;由此可知，在國內通稱為“狀態(tài)檢修”的修方式，實際上是一個相當寬泛的概念，在國外并沒有統(tǒng)一的模式和定義，也不特意在主機和輔機之間加以區(qū)別。
國外電廠的實踐證明，這些檢修管理方式和維修優(yōu)化技術，進一步豐富和發(fā)展了針對具體電廠和具體設備的靈活維修方式，能有效地克服定期檢修造成設備過修或失修等問題。通過借鑒這些先進技術和方式，結合我國電廠管理實踐，逐步實施檢修管理方式改革和維修優(yōu)化技術，是企業(yè)實現(xiàn)管理現(xiàn)代化、提高綜合實力的有效途徑之一。
在國內火力發(fā)電領域，開展設備狀態(tài)檢修還處于起步階段，尤其在實施狀態(tài)檢修的理念和總體策略方面的研究，在設備評估技術、狀態(tài)監(jiān)測技術和軟件系統(tǒng)開發(fā)方面還相對落后于國外。
二、開展設備狀態(tài)檢修的意義
實際上，不同的理解和采用不同的技術，對狀態(tài)檢修的概念敘述是不同的。普遍的設備狀態(tài)檢修的定義為:依據(jù)設備的實際狀況，通過科學合理地安排檢修工作，以zui少的資源消耗保持機組（設備）的安全、經(jīng)濟、可靠的運行能力。由此可見，狀態(tài)檢修實際上是電廠實現(xiàn)設備維修管理現(xiàn)代化所追求的一個長遠目標，其實施計劃是一個長期解決方案。
狀態(tài)檢修并不是要減少檢修，也不是要取消計劃，其關鍵是如何科學合理地安排檢修工作。國內電廠以往的維修方式主要采取計劃維修的模式，這種模式在相當長一段時間內仍將是我們的主要維修管理模式。狀態(tài)檢修與計劃檢修的根本差別是:維修工作的科學性和合理性，而不是計劃性。傳統(tǒng)的計劃檢修主要是依據(jù)規(guī)程和以往經(jīng)驗來安排維修計劃，大多數(shù)是日歷式的。而狀態(tài)檢修則主要是根據(jù)各自真實的設備狀況監(jiān)測結果和科學的設備評估方法來安排計劃，力圖改變過去依據(jù)規(guī)程和以往經(jīng)驗來安排計劃帶來的設備"過修"和設備"欠修"的弊端。因此狀態(tài)檢修的準確含義應當是"維修優(yōu)化"，即使維修活動進一步科學化、合理化。
如上所述，國外開展狀態(tài)檢修的模式有很多，其中主要有3種方式，即以設備可靠性分析為中心的維修（RCM）、以設備狀態(tài)監(jiān)測為基礎的預知性維修（PdM）、以高溫關鍵設備狀態(tài)和壽命評估為基礎的設備壽命管理（LM）等技術。這些模式的理論基礎不同，使用范圍和特點也不同。電廠采用時一般要根據(jù)自己的機組特點和設備維修重點，選擇一種模式或將不同模式組合，產(chǎn)生出適合電廠自身的狀態(tài)檢修模式。
三、狀態(tài)檢修技術的基本內容
經(jīng)過近年來的研究和實踐，熱工研究院已初步形成自主的狀態(tài)檢修技術模式，開發(fā)了維修管理、設備評估、狀態(tài)監(jiān)測等方面的系列技術、導則、硬件、軟件等，特別在機組壽命管理技術開發(fā)和應用方面有較大突破。
3.1設備維修評估技術
這是狀態(tài)檢修綜合技術中的核心技術，也可稱為"理論平臺"。重點是解決部件、系統(tǒng)、機組維修工作的科學性、合理性問題。熱工研究院重點開發(fā)的評估技術包括:設備風險分析技術RBM;設備可靠性分析技術RCM。采用這些技術，通過對設備的功能、失效模式等的深入分析評估，可進行以下工作:①確定需進行（和不需進行）預防性維修的設備和系統(tǒng);②確定需維修設備（或系統(tǒng)）要實施的預防性維修工作類型;③確定各項預防性維修工作的間隔期，包括工作期;④確定實施每項預防性維修工作的維修級別。
熱工研究院還開發(fā)了其他設備評估技術——根本原因分析技術（RootCauseAnalysis，RCA），開發(fā)了設備評估有關的工具軟件——鍋爐管失效分析專家系統(tǒng)等，以應用于電廠提高其設備評估和維修決策的能力。
3.2設備維修管理系統(tǒng)
這是狀態(tài)檢修技術在電廠實施的基礎技術工具，也可稱為"技術平臺"，是電廠實施設備現(xiàn)代化管理的基礎工具軟件。它重點解決維修工作的計劃性、數(shù)據(jù)存儲性問題。采用設備維修管理系統(tǒng)（ComputerizedMaintenanceManagementSystem,CMMS），可將設備評估的結果、設備狀態(tài)監(jiān)測的結果與維修計劃的制定有機結合起來，保證維修信息的綜合性管理。主要功能包括:①維修歷史;②維修計劃管理;③維修過程管理;④維修質量管理;⑤維修資源管理;⑥維修報告。
熱工研究院將設備維修管理系統(tǒng)（CMMS）作為開發(fā)重點，以盡快開發(fā)出適合中國特點、適合電廠管理特定模式、具有熱工研究院技術特色的管理系統(tǒng)。
3.3維修管理制度改進和實施技術
維修的模式并不是一成不變的，*的維修模式和方法引入國內，必須與中國的實際狀況相結合，沒有一個普遍適用的統(tǒng)一模式。在具體電廠和設備評估結果的情況下，根據(jù)不同設備的維修類型和需求，制定相應的針對具體電廠、具體設備的維修策略，改進維修管理模式，是產(chǎn)生明顯效果的主要途徑。結合設備評估結果與點檢制的實行，這些技術可用來進行以下大量的基礎工作:①電廠維修現(xiàn)狀的評價；②電廠狀態(tài)檢修實施策略的制定;③電廠設備管理模式的改進；④設備維修作業(yè)文件的制定。
3.4設備狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術
不斷開發(fā)和應用不同的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術，是實現(xiàn)維修優(yōu)化目標的主要技術保障。熱工研究院重點開發(fā)和應用的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術包括主機、輔機的離線和在線等四大類。
3.4.1主機離線檢驗與診斷技術
如廣泛采用的測振、測頻技術，無損檢測，油液分析，鍋爐壓力容器檢驗，狀態(tài)檢驗，壽命評估技術等。
3.4.2主機在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)
近年來，主機設備尤其是鍋爐關鍵設備的離線和在線狀態(tài)監(jiān)測、壽命監(jiān)測技術與系統(tǒng)已逐漸成熟，熱工研究院相繼開發(fā)了多種關鍵部件的壽命管理系統(tǒng)和在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，初步滿足了國內鍋爐和汽輪機部件急需的狀態(tài)監(jiān)測技術需求，在電廠的應用取得了明顯效果。
熱工研究院開發(fā)的主要主機在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)有:
（1）鍋爐狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。通過鍋爐相關狀態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)測，實現(xiàn)了鍋爐經(jīng)濟性在線分析和安全運行狀態(tài)報警，給出診斷結果及維修建議。
（2）汽輪發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。通過汽輪發(fā)電機相關狀態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)測，實現(xiàn)了相關設備及系統(tǒng)的主要經(jīng)濟性在線分析和安全運行狀態(tài)報警，給出診斷結果及維修建議。
（3）鍋爐管壽命管理系統(tǒng)。實現(xiàn)了高溫過熱器和再熱器系統(tǒng)的在線狀態(tài)實時監(jiān)測和離線檢驗結果評估，實現(xiàn)了爆管的三級預警和實時維修決策建議。
（4）鍋爐部件壽命管理系統(tǒng)。實現(xiàn)了高溫聯(lián)箱和蒸汽管道等關鍵鍋爐部件的在線狀態(tài)實時監(jiān)測和離線檢驗結果評估。實現(xiàn)了鍋爐部件的長期（三階段）壽命管理。
（5）汽輪機部件壽命管理系統(tǒng)。實現(xiàn)了汽輪機轉子、汽缸、高溫螺栓等部件的在線和離線狀態(tài)監(jiān)測與評估，實時給出壽命消耗結果。
3.4.3輔機離線檢驗與診斷技術
輔機部件的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術近年來也發(fā)展迅速，電廠中常用的監(jiān)測技術有振動監(jiān)測、油液分析、紅外熱成像、馬達狀態(tài)監(jiān)測、超聲波檢漏等。
（1）振動監(jiān)測技術。主要是應用在線和便攜式振動監(jiān)測儀器，對設備的診斷頻譜進行連續(xù)或經(jīng)常性檢測，以分析設備的振動特性，判斷運行狀態(tài)變化趨勢，為設備的運行和維修提供信息。
（2）油液分析。主要是對潤滑油的成分、污染度、機器磨損狀況等進行檢測。
3.4.4輔機在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)
（1）電站煙風系統(tǒng)狀態(tài)分析軟件。電站煙風系統(tǒng)狀態(tài)分析軟件通過對電站煙風系統(tǒng)（包含送風機、引風機、空預器等）的監(jiān)測，顯示整個煙風系統(tǒng)的當前狀態(tài)，評估系統(tǒng)及各風機系統(tǒng)的實際性能，對系統(tǒng)偏離正常狀態(tài)進行報警，并診斷故障原因，提出維修建議。結合系統(tǒng)運行歷史數(shù)據(jù)，為煙風系統(tǒng)的正常運行和檢修提供輔助決策功能。
（2）電站泵組性能分析系統(tǒng)。電站泵組性能分析系統(tǒng)通過對電廠泵組（電動給水泵組）的監(jiān)測，顯示泵組當前狀態(tài)，評估各泵組的實際運行性能，對性能下降的泵組進行報警，并診斷故障原因，提出維修、檢修建議。結合泵組運行歷史數(shù)據(jù)，為泵組的正常運行和檢修提供輔助決策功能。
（3）電站風機運行故障診斷系統(tǒng)，電站風機運行故障診斷系統(tǒng)通過對電廠風機（送風機、引風機、一次風機、排粉風機等）的監(jiān)測，顯示風機當前狀態(tài)，當設備的振動水平超過設定的報警值后能快速、準確地診斷出振動原因，并診斷故障原因，提出維修或檢修建議，進而采取相應的處理方案，以降低運行及維修成本。結合風機運行振動歷史數(shù)據(jù)，為風機的正常運行和檢修提供輔助決策建議。
（4）電站泵組運行故障診斷系統(tǒng)。電站泵組運行故障診斷系統(tǒng)通過對電動給水泵組的監(jiān)測，顯示泵組當前狀態(tài)。當設備的振動水平超過設定的報警值后能快速、準確地診斷出振動原因，并診斷故障原因，提出維修檢修建議，進而采取相應的處理方案，以降低運行及維修成本。結合泵組運行振動歷史數(shù)據(jù)，為泵組的正常運行和檢修提供輔助決策建議。
四、狀態(tài)檢修技術的電廠實施
4.1基本實施模式
狀態(tài)檢修技術是一項設備管理優(yōu)化的長期解決方案，在電廠實施需要各方面的努力和配合。在電廠實施狀態(tài)檢修的技術路線可分為多種形式，主要可分為"自上而下"（如圖1所示）或"自下而上"方式。實施方式和內容的不同與實施的效果如何有直接的關系，熱工研究院推薦采用上當前通行的"自上而下"方式。其*階段主要內容包括:①了解電廠現(xiàn)有管理方式、監(jiān)測手段和其他實施條件；②制定狀態(tài)檢修實施初步規(guī)劃和階段性目標;③通過設備評估找出影響安全性和經(jīng)濟性的關鍵性設備和部件;④確定適合的維修方式、級別、間隔期;⑤制定電廠維修管理策略;⑥建立和完善計算機維修管理系統(tǒng);⑦依據(jù)維修管理策略選擇合適的狀態(tài)監(jiān)測技術和系統(tǒng);⑧實現(xiàn)和完善關鍵主機設備的狀態(tài)監(jiān)測;⑨實現(xiàn)和完善重要輔機設備的狀態(tài)監(jiān)測;⑩修改狀態(tài)檢修規(guī)劃，制定下一階段目標。
依據(jù)以上基本實施模式，研究院和電廠雙方通過交流，首先確定雙方可利用的人員、技術、經(jīng)費等資源，制定狀態(tài)檢修實施初步規(guī)劃和階段目標，確定狀態(tài)檢修實施的機組、設備和系統(tǒng)，并采用自上而下實施的方式逐步展開，可獲得zui大的實際效果。
4.2壽命管理技術的電廠實施
壽命管理技術的電廠實施方式有3種:①離線實施方式;②在線實施方式;③離線-在線結合實施方式。
離線實施方式利用的軟件工具為離線分析和壽命評估計算軟件，典型的應用實例是寧夏大壩電廠4×300MW機組在每次大（中、小）修中都安排壽命管理的內容。
在線實施方式利用的軟件工具為標準版在線計算軟件，顯示的數(shù)據(jù)集中在集控室，典型的應用實例是韓城電廠2×600MW新機組在SIS（SupervisoryIn-format*tem，監(jiān)控信息系統(tǒng)）中集成有壽命管理系統(tǒng)。離線-在線綜合實施方式利用的軟件為企業(yè)版在線監(jiān)測和計算軟件，數(shù)據(jù)發(fā)布在專業(yè)工程師辦公室、集控室、網(wǎng)上，典型的應用實例是華能淮陰電廠2臺鍋爐的長期壽命管理。
根據(jù)國內實際情況提出的壽命管理綜合實施方案分為幾個主要階段:調研;壽命管理大綱的制定;設備的分級與排序（可選）;設備狀態(tài)檢驗與測點安裝;壽命管理軟件的安裝與培訓;壽命管理實施運行和長期的等。
4.3壽命管理技術在電廠的實際應用
熱工研究院于2001年首先在華能淮陰電廠1號爐實施鍋爐主要部件的壽命管理。經(jīng)過半年的運行，壽命管理的實施已為電廠帶來了初步效果。華能淮陰電廠1號爐的本次大修達到了全優(yōu)（180天）指標，未發(fā)生一次爆管事故，這是該電廠歷*沒有的，這與壽命管理的實施有直接關系。同時電廠管理、檢修人員對這些部件的管理、檢修方式也發(fā)生了質的變化，由傳統(tǒng)的計劃檢修和事故檢修轉變到了以設備的狀態(tài)信息、特別是壽命信息為基礎的預知性維修上來。
在1號爐成功實施的基礎上，2002年10月又在2號爐上實施，取得了十分滿意的效果。
以熱工研究院為主開發(fā)的火電廠重要部件成套壽命管理技術，在2002年底已通過國家電力公司的項目驗收和專家鑒定，一致認為達到了先進水平。機組壽命管理技術榮獲2003年中國電力科學技術獎一等獎。
五、結論
維修優(yōu)化（狀態(tài)檢修）技術是一種適合我國電廠需要的成套檢修方式與管理現(xiàn)代化新技術。其深入研究和應用將為電廠管理模式的改進提供一個全新的理念和方向。將為我國電廠的經(jīng)營和設備管理提供強有力的技術支撐，必將為電力企業(yè)參與國內外電力市場競爭，進一步降低發(fā)電成本起到顯著作用。
