案例一：广东沙角A电厂的设备精密点检管理
投产二十多年的广东沙角A电厂总装机容量1230MW,全厂共有五台燃煤发电机组,Ⅰ期三台210MW,II期两台300MW机组。在设备日趋老化的情况下,沙角A电厂成立了转动设备精密点检小组,通过对设备的状态监测与分析,精确诊断设备故障或隐患,预测设备运行周期和寿命,提高设备及系统的安全可靠性,并大大降低维修费用,有效防止设备“过维修”或“欠维修”现象。
1．精密点检管理的开展
精密点检是运用更多、更先进的检测设备工具等仪器测定设备的某一特征参数(如振动、温度)等,并通过先进的数据采集手段、方法、软件对采集后的数据进行综合处理,提取设备故障信息,将故障机理与实际相结合进行综合分析诊断,精确了解和掌握设备运行过程中的健康状态,发现设备早期故障征兆及其原因,并预测故障发展趋势,为实施设备的状态检修及管理提供准确的依据。
①状态监测与故障诊断方案确定
状态监测与故障诊断系统分为在线与离线两大类型,在线监测与诊断有反映及时、实时多通道、功能全面等优点,但其投资相对昂贵,监测与诊断功能的实现受被诊断对象的构造成本及运行方式的制约,致使运用有一定的局限性。对于有二十多年历史的沙角A电厂,由于现场、设备多不具备装设在线监测系统的条件,现设置的设备管理人员数量少但对设备检修维护经验丰富,所以选用离线状态监测系统可实现精密点检的要求并节省投资。
②仪器设备配置
设备状态监测仪器的选择对于能否有效实施状态监测非常重要。在确定使用仪器时结合我厂设备特点,分析各种类型状态监测仪器的性能和应用情况,配制一台艾默生CSI2130机械状态分析仪,以及相关的MHM(Machinery Health Manager)软件应用平台,该系统包括现场数据采集仪、MHM振动分析软件平台、专家数据库、数据管理平台,再加上本厂原先购买的4台红外热像仪、二台本特利TK81振动仪、一台超声波流量计和其他常规效率试验仪器,配合利用设备的(Openplant/SIS)生产实时监测系统,组成了基本的状态监测系统。
③人员配置
我厂在原设备点检的基础上,以设备部副部长兼任精密点检小组组长,在机、炉、电专业各抽调三名生产骨干兼任该小组成员。
④精密点检监测设备范围及周期
设备监测范围主要是针对电厂运行的转动设备:在汽机方面,列入状态监测数据库的有汽轮机本体、给水泵、循环水泵、凝结水泵、工业水泵、共63台设备；在锅炉方面,列入状态监测的有送风机、一次风机、引风机、密封风机、磨煤机共61台设备；另外还包括相应配套电气124台电机。其测量周期根据设备的重要程度以及健康状况从2周到1个月不等。
2．应用成果
推行精密点检系统两年以来,振动监测分析共提供振动异常信息20多例,及时成功消除多次重要设备潜在故障十余多次,如:3号机A给水泵轴承振动大故障的诊断与处理；3号汽轮发电机组#8瓦振动故障的诊断与处理。具体案例应用过程如下:
①3号机A给水泵轴承振动大的故障诊断及处理
2010年7月,3号机A给水泵大修后振动严重超标,满负荷时用本特利VK81手持式测振仪测得的该泵驱动端轴承水平振动值为120μm,该泵的轴承垂直、轴向振动都不大；用CSI2130便携式频谱分析仪测量后显示振动频谱1倍工频幅值偏大且无边带,表明转子存在质量不平衡。诊断人员对监测报告进行分析后,需立即对该泵进行现场动平衡试验处理。经过对该泵联轴器加螺栓配重方法消除了水泵存在质量不平衡,该泵轴承最大振动值不大于30μm。因此可以看出具有高级诊断技术合成的CSI2130机械分析仪能够对运转设备故障判断精准,大幅缩短故障查找及处理时间,提高了检修效率,提高了机组安全可靠性。
②3号汽轮发电机组#8瓦振动故障的诊断与处理
2011年1月18日,#3机组由160MW加负荷至200MW过程中,#8瓦瓦振突然升至74μm,运行人员减负荷至160MW后,振动跟随下降至正常值,随即用精密点检仪对整机振动进行测量,并查阅以前数据,发现#8瓦水平振动1月7日测量1倍频24.3μm,1月18日机组已限负荷至160MW,此时测量水平1倍频28.9μm,两次测量均伴随有1、2倍,但本次测量3倍频比上次更明显。时域波形两次相差不大,均近似周期性正弦波。对比故障频谱图,此类现象同时存在1、2、3倍频的振动,应为不对中引起,综合机组上次修后在联轴器间加垫片进行校正联轴器变形量,多少会对联轴器间刚度有一定影响,即联轴器刚度会下降；对于机组瞬间加负荷,联轴器间扭矩突然增加后,联轴器间对中角度会有变化,导致振动突然增加,并提出如下的措施:
(1)控制机组负荷变化率,避免造成励-发联轴器扭矩突然增加后振动突然增加。
(2)机组尽量维持160MW运行,待停机机会,检查励-发联轴器短接螺栓松紧程度或联轴器短接变形情况。
2011年2月1日春节3号机组调峰停机前,测1倍频11μm(此时机组已限负荷运行),2月2日02:13分,#3机组调峰停机。2月4日,揭开#8瓦检查,发现上瓦前端顶部钨金碎裂；检查励磁机转子靠背轮,发现靠背轮与轴配合不太紧密,其交界处有一定的缝隙现象,定位键与靠背轮之间也有明显间隙。经讨论分析,为了提高短轴两侧对轮的稳定性,决定重新铰孔配准短轴与发电机转子之间的8条定位销,安装短轴以及复测各种数据。并对励磁机转子靠背轮在前端与轴交界处对称点焊三点进行加固处理后,测得励发对轮总瓢偏最大10～11丝,最终安排加装不锈钢垫片处理后复装,复校总瓢偏合格的同时安排对#8上瓦钨金进行挖补处理。开机测得#8瓦振动正常。观察运行约20天后测1倍频2.8μm,效果理想。
3．应用效益分析
通过对转动设备开展精密点检管理以来,大大节约维修成本和提高了设备及系统的安全可靠性,经济及社会效益显著,对以上两个案例的所取得的经济效益核算如下:
(1)三台机组每台各配备2台100%容量的锅炉给水泵,若出现备用泵故障处理,需报中调批准,且泵组解列时间至少12小时,缺陷处理恢复时间一般为20小时左右,对整机及电网系统安全性和稳定性均造成极大的威协,严重时会导致整机强迫停运,减少发电量为:210MW×(12 20)h=6720MW.h=672万度电量。
(2)处理3号机汽轮发电机组8号瓦振动大时,由于对故障判断准确,按缺陷处理周期缩短一天,机组提前一天并网发电,本次理论可多发电量为:210MW×24h=5040MW.h=504万度电量。另外,通过分析诊断、准确掌握设备故障原因及其影响程度,正确决策对故障机组的消缺时机,从而避免了在社会用电高峰时段停机给用户造成的损失和不良影响,取得了良好的社会效益。
电厂设备管理推行精密点检管理,利用现代先进的诊断仪器结合电厂原有的设备管理管理平台,将设备的运行健康状态做到了可控、在控,避免设备的突发性事故,确保设备安全可靠,能让我们不断探索和实现设备“定修”管理向“状态”管理过渡。2100433B
