狀態(tài)檢修技術-國電熱工院

檢修優(yōu)化(狀態(tài)檢修)技術

及電站應用簡介

國電熱工研究院

報告人：李耀君

2002年10月一、基本概念二、技術簡介三、電站應用掌握最佳維修時機維修水平運行&維修費用維修費用費用運行費用最適宜欠修(被迫停機)過度維修(過多的R&M費用)減少維修提高可靠性背景電廠對先進維修管理技術需求

隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，現(xiàn)行發(fā)電設備的定期檢修制度在機組的檢修計劃編制、檢修間隔安排等方面存在的問題日益突出，已不能滿足高參數(shù)、大容量、高度自動化機組檢修的需要。

同時，隨著電力體制的改革，競價上網(wǎng)方案的進一步推行，降低發(fā)電成本成為關鍵因素，通過運行優(yōu)化技術的應用已產(chǎn)生明顯效果，進一步采用維修優(yōu)化技術將同樣產(chǎn)生明顯效果。以往電力設備維修常用的定時計劃檢修和以定時檢修為基礎根據(jù)經(jīng)驗決定延長或縮短維修周期的做法顯然已不能滿足實際需要。如何制定合理的維修策略和維修計劃，根據(jù)發(fā)電市場的狀況靈活安排檢修時機，已成為電力部門迫切需要解決的重要課題。通過狀態(tài)檢修的實施可以提高電廠的檢修管理水平，并為進一步減員增效創(chuàng)造條件。維修優(yōu)化和管理技術的形成和發(fā)展進入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，采用先進的設備分析評估、管理技術和狀態(tài)監(jiān)測手段，掌握設備的真實狀態(tài)，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。

十多年來，在美國開發(fā)的電力新技術中，電力設備的風險評估（riskbasedmaintenance，RBM），維修可靠性評估（reliabilitycenteredmaintenance，RCM），高溫部件壽命管理（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，在各電力公司獲得廣泛應用。

國外應用概況

美國田納西電力公司主要實施的是壽命管理;

南方電力等實施輔機狀態(tài)監(jiān)測為主的預知性維修;

日本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（TPM）和壽命管理為基礎，結合RBM，RCM等方法的預防性維修策略;

歐洲國家主要采用RBM結合壽命管理為主的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;國內研究狀況

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，設備評估技術，管理手段，狀態(tài)監(jiān)測技術和軟件系統(tǒng)開發(fā)方面明顯落后于國外。

國內應用模式的討論在國內通稱為狀態(tài)檢修的維修方式，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。在各電力公司的實際應用中，往往根據(jù)設備和管理特點而有所側重，根據(jù)需要可實行RCM+PdM，也可實行RBM+LM。設備狀態(tài)檢修的定義

事實上，不同的理解和采用不同的方法，對狀態(tài)檢修概念的敘述是不同的。我們認為，普遍的設備狀態(tài)檢修的定義為：

依據(jù)設備的實際狀況，通過科學合理的安排檢修工作，以最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。

狀態(tài)檢修是電廠實現(xiàn)設備維修管理現(xiàn)代化所追求的一個長遠目標。因此，確切的講，狀態(tài)檢修應稱為一種先進的檢修優(yōu)化與管理思想。預防性維修預防性維修（PM，PreventiveMaintenance）是指通過對設備的檢查、檢測，發(fā)現(xiàn)故障征兆以防止故障發(fā)生，使其保持在規(guī)定狀態(tài)所進行的各種維修活動．改進性維修改進性維修(主動性維修）（PaM，proactiveMaintenance）是利用設備進行維修的時機，對設備進行改進或改裝，以提高設備的固有可靠性、維修性和安全性水平．狹義的設備狀態(tài)檢修定義實際上專指設備狀態(tài)監(jiān)測為基礎的預知性維修（PdM,）技術，是根據(jù)先進的狀態(tài)監(jiān)視和診斷技術提供的設備狀態(tài)信息，判斷設備的異常，預知設備的故障，在故障發(fā)生前進行檢修的方式，即根據(jù)設備的健康狀態(tài)來安排檢修計劃，實施設備檢修，或直至設備發(fā)生故障后才安排維修工作。

狀態(tài)監(jiān)測是預知性維修的基礎，而對監(jiān)測結果的有效管理和科學應用則是預知性檢修得以實現(xiàn)的保證。這些技術近年來發(fā)展迅速，但并不是所有設備都有必要實施，同時，這些技術也遠未達到真正的自動在線診斷故障并及時提供合理措施的程度。

狀態(tài)檢修技術為實現(xiàn)這一目標，開發(fā)和采用的一系列新的設備管理技術、設備評估技術、設備監(jiān)測技術等技術手段和方法，即狀態(tài)檢修技術。

狀態(tài)檢修相關技術的發(fā)展經(jīng)歷了一個長期的漸進的過程，許多技術（尤其是許多狀態(tài)監(jiān)測技術，如多項監(jiān)督、狀態(tài)與壽命評估技術）或多或少的已經(jīng)在我國電廠應用。近年來，國外一些新的狀態(tài)檢修方法和模式又引入我國，在國內產(chǎn)生了較大反響。如上所述，國外開展狀態(tài)檢修的模式有很多，其中主要有三種方式，即以設備可靠性分析為中心的維修（RCM）、設備狀態(tài)監(jiān)測為基礎的預知性維修（PdM）、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。

電廠實施設備狀態(tài)檢修的目的形成現(xiàn)代化的管理理念和體制，提高火電廠檢修、運行的基礎管理水平；

加深對系統(tǒng)及設備工作原理、故障原因、風險程度、維修方式的理解；科學地進行檢修需求決策，科學的確定維修類型和級別，合理安排檢修項目、檢修間隔和檢修工期，有效降低檢修成本，提高設備可用性；積極采用有效的監(jiān)測手段和分析診斷技術，準確掌握機組設備狀態(tài)，保證設備的安全、可靠和經(jīng)濟運行；在企業(yè)中營造科學決策、改革創(chuàng)新的氛圍；提高企業(yè)信息化水平。電廠實施的基本條件電廠設備設計、制造、運行、維護正常；電廠已有DCS監(jiān)控系統(tǒng)；電廠已建立計算機信息管理系統(tǒng)（MIS）或更為先進的基于客戶/服務器模式的ERP系統(tǒng)，生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)進入MIS或ERP系統(tǒng)；電廠已經(jīng)實行點檢制，且應用水平較高；電廠管理較完善，員工素質相對較高；電廠實施狀態(tài)檢修的基本原則保證設備的安全運行制定規(guī)劃，分步實施充分運用先進技術，堅持合作開發(fā)TPRI在該技術領域的長期經(jīng)驗設備狀態(tài)檢驗與監(jiān)測設備特性評估事故分析技術設備改造等維修優(yōu)化管理等其它相關技術設備狀態(tài)檢驗與監(jiān)測鍋爐管狀態(tài)檢驗技術汽輪機部件狀態(tài)檢驗技術機組性能監(jiān)測技術機組振動監(jiān)測與診斷技術遠程診斷技術設備評估技術設備安全性評估技術設備經(jīng)濟性評估技術設備可靠性評估技術失效分析技術鍋爐管失效分析技術汽輪機葉片、螺栓失效分析技術輔機失效分析技術整機重大毀機事故分析設備改造技術輔機改造技術通流部分改造技術低壓缸改造技術鍋爐受熱面改造技術自控系統(tǒng)改造技術信息化改造技術管理等其它相關技術廠長定期維修技術和管理培訓專業(yè)維修技術標準制定經(jīng)常性的國際交流和講座TPRI在該技術領域的技術優(yōu)勢專業(yè)人員、技術密集，配套能力強的優(yōu)勢；切入早，理解深入，了解實際需求的優(yōu)勢；國電公司支持的優(yōu)勢。

TPRI近年開展的工作初步形成了主機、輔機實施狀態(tài)檢修的總體策略掌握RBM分析基礎、RCMⅡ分析方法、SRCM分析方法初步形成了設備分級、排序、評估的系列技術開發(fā)了機組成套設備壽命管理技術等多種在線和離線狀態(tài)評估與監(jiān)測技術了解國內外現(xiàn)有狀態(tài)監(jiān)測方法和手段開發(fā)了多種輔機狀態(tài)監(jiān)測技術和診斷軟件正在開發(fā)設備維修管理系統(tǒng)為核心的輔助技術分析和管理軟件TPRI狀態(tài)檢修基本模式

設備維修評估技術是狀態(tài)檢修綜合技術中的核心理論（理論平臺）設備維修管理系統(tǒng)是狀態(tài)檢修實施的基礎技術工具（技術平臺）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)生最明顯效果的主要途徑；不斷開發(fā)和完善不同的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術，是實現(xiàn)長遠目標的主要技術保障。設備維修評估技術（理論平臺）通過分析評估，可：確定需進行預防性維修的設備和系統(tǒng)。確定需維修設備（系統(tǒng)）要實施的預防性維修工作類型及工作的簡要說明。確定各項預防性維修工作的間隔期，包括首次工作期。確定實施每項預防性維修工作的維修級別。熱工研究院重點開發(fā)了：RBM（風險分析為基礎的維修）分析方法RCM（可靠性分析為中心的維修）分析方法熱工研究院正在開發(fā)其他設備評估技術（如RCA，根本原因分析技術），開發(fā)設備評估有關的軟件，以應用于電廠提高其設備評估和維修決策的能力。設備維修管理系統(tǒng)（技術平臺）

設備維修管理系統(tǒng)（CMMS）是維修歷史、維修計劃管理、維修過程管理、維修質量管理、維修報告的綜合性信息管理平臺；是電廠實施狀態(tài)檢修的基礎工具。熱工研究院正在開發(fā)電站CMMS產(chǎn)品TPRI-EMMS。

改進維修管理模式和維修策略在評估結果的指導下，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，組織落實：

電廠狀態(tài)檢修實施策略的制定電廠設備管理模式的研究電廠作業(yè)指導文件的制定

狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術

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幾十種，即：主機離線檢驗與診斷技術；主機在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)開發(fā)和應用；輔機離線檢驗與診斷技術；輔機在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)開發(fā)和應用；

狀態(tài)檢修技術的電廠實施基本內容電廠設備維修方式評估技術研究與應用電廠設備維修管理策略的研究與制訂計算機維修管理系統(tǒng)的開發(fā)與應用電廠設備狀態(tài)監(jiān)測技術的開發(fā)、配套與應用實施策略根據(jù)以上技術開發(fā)和應用的基本模式，在電廠實施狀態(tài)檢修的技術路線可分為兩種形式，即自上而下或自下而上方式，推薦采用自上而下方式。

自下而上方式則是先從基礎的具體狀態(tài)監(jiān)測技術做起，然后進行設備評估工作，最后實施設備維修管理系統(tǒng)。電廠實施的技術路線了解電廠現(xiàn)有管理方式、監(jiān)測手段和其他實施條件；制訂狀態(tài)檢修實施初步規(guī)劃和階段目標；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；確定適合的維修方式、級別、間隔期；制訂電廠維修管理策略；建立和完善計算機維修管理系統(tǒng)；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)；實現(xiàn)和完善關鍵主機設備的狀態(tài)監(jiān)測；實現(xiàn)和完善重要輔機設備的狀態(tài)監(jiān)測；修改狀態(tài)檢修規(guī)劃，制訂下一階段目標。

電站應用技術1：電廠設備評估技術應用技術2：電廠檢修管理策略制訂技術3：計算機維修管理系統(tǒng)的應用技術4：電廠設備狀態(tài)監(jiān)測技術應用設備維修評估技術研究RBM分析方法研究定性評估技術；半定量評估技術；定量評估技術；RCM分析方法研究全機組評估區(qū)域性評估（如鍋爐島）；局部系統(tǒng)評估；部件評估；設備評估技術的益處將檢修資源集中到最能發(fā)揮效用的地方；去除不必要和低效率的檢修工作內容；為設備檢修設計最簡單但最有效率的方案，或者在必要時針對狀態(tài)監(jiān)測和診斷需求設計設備檢測方案；制定嚴格的檢修操作記錄、歸檔規(guī)定；結合檢修公司和設備廠商的經(jīng)驗，制定計劃檢修工作內容和時間表。

實施RBM的基本目標基于風險分析，將維修和檢驗工作最佳化；通過分析風險以改進運行方式，及由此選擇檢測措施，在費用優(yōu)化基礎上管理風險；加深對系統(tǒng)及設備工作原理的理解；對設備如何發(fā)生故障以及導致故障發(fā)生的根本原因有更為深入的了解。由此，我們可以將維修精力集中在設法解決根本問題上，從而提高維修經(jīng)濟效益。實施RCM的基本目標給出用于保證設備按期望的性能水平運行的建議工作方案：優(yōu)化維修部門的維修程序；為操作人員制定改進的操作規(guī)程；對于在原有結構下，通過維修無法達到期望性能的設備，制定改進設計所需的明細表。節(jié)約維修資源，使維修更有效、更協(xié)調和費用更低。風險的定義

風險

=失效發(fā)生的可能性

x失效的嚴重程度風險分析過程

第1階段：查找設備詳細資料第2階段：確定設備風險值第3階段：確定以風險為基礎的維修/檢驗程序表RBM分析實施全系統(tǒng)的排序(定性的)特定的機組或設備的應用(定性的和半定量的方法)在設備項目或部件層次的定量應用安全性風險評估失效的可能高中低可忽略局部少量不重要大范圍安全嚴重度逐漸增加的風險有條件接受的

無法接受的不期望的經(jīng)濟性風險評估高中低可忽略重大邊緣的少量失效的可能損失的嚴重程度逐漸增加的風險可接受的

無法接受的不期望的高有條件接受的RCM的定義RCM是一種根據(jù)設備的使用環(huán)境和狀態(tài)，確定其經(jīng)濟有效的維修策略的分析方法

RCM的主要內容

根據(jù)設備的可靠性狀況，以最少的維修資源消耗，運用邏輯決斷分析法確定所需的維修內容、維修類型、維修間隔期和維修級別，制定出合理的預防性維修大綱，從而達到優(yōu)化維修的目的。RCM分析的七個主要問題在現(xiàn)行的使用環(huán)境下，設備的功能及相關的性能標準是甚么？甚么情況下設備無法實現(xiàn)其功能？引起各功能故障的原因是甚么？各故障發(fā)生時，會出現(xiàn)甚么情況？甚么情況下各故障至關重要？做甚么工作才能預知和預防各故障？找不到適當?shù)念A防性工作應怎么辦？安全性和環(huán)境性后果隱蔽性后果使用性后果(經(jīng)濟性的)非使用性后果(經(jīng)濟性的)故障后果的分類正確地發(fā)揮維修