連云港博大機械設備制造有限公司[摘 要]介紹美國幾個電廠實施狀態檢修技術的發展過程，從中可看到他們對計劃的考慮、實施中的關鍵技術及取得的效果。在此基礎上進行討論并提出若干建議。[主題詞]狀態檢修、狀態監測 0 前言 基于狀態檢修（CBM）對電力生產帶來的經濟效益，在我國加快這項技術推廣符合市場經濟條件下的客觀形勢要求，國內從90年代中期開始在數個電廠進行狀態檢修試點工作，建立了狀態檢修的初期組織機構和前期模式，目前，國內另有相當多的大型電廠也正在自行開始探索，啟動實施狀態檢修計劃。美國是開展狀態檢修最早的國家。本文介紹美國幾個電廠開展狀態檢修的過程，從中可得到一些啟發，包括狀態檢修如何開展、從何處著手、工作的規模、人員配備、儀器設備軟件的購置等相關問題。文中并介紹這些電廠狀態檢修目前達到的效果，讀者可掌握狀態檢修的真正目標。文中最后對狀態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測工作。有1人專職對4個電廠進行振動數據采集和核查工作，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。經過2周的調研和論證，經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個電廠全面實施預知性檢修（PDM）計劃。Montrose電廠現由1名維修機械師和1名維修主管組成的小組對將近150臺旋轉設備進行振動監測。維修機械師負責采集數據并對數據進行審核，然后提交維修主管。采集的數據中包括聲學測量記錄。1995年該廠開始將監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）進行狀態監測工作。現對170臺旋轉設備進行監測并還在繼續擴大監測范圍，監測項目包括潤滑油檢測和重要的電機電流信號分析，為此調入1名電氣技師。對轉速極低的轉動機械測量記錄聲學信號。這個計劃實施的前3個月節省費用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 根據堪薩斯城市動力與照明公司實施狀態檢修的經驗，人員的選擇關系到整個工作的成敗。人員的積極性應高度地激發，熱衷于處理具體技術問題，并要求能夠熟練處理設備故障。公司的CBM人員有3層，各層人員職責如下：（1）公司狀態檢修負責人：a.審查各電廠狀態檢修計劃,安排人員培訓,向領導層報告計劃執行情況；b.評估、批準監測系統和儀器儀表的購置；c.研究新技術并對采用有決定權；d.制訂長期發展規劃（6a）；e.主持各電廠人員參加的月會和數據采集分析季度會議。（2）電廠狀態檢修負責人：a.安排電廠狀態檢修工作；b.確定需要的監測系統和儀器儀表并給出購置意見；c.確定被監測設備的計劃；d.編制狀態檢修費用評估報告；e.制訂長期發展規劃（6a）；f.狀態檢修實施工作由計劃部門通過后簽發工作票。（3）電廠數據采集/分析人員：a.狀態檢修數據庫維護；b.按照狀態檢修計劃采集數據；c.對數據進行基本分析并給出意見；d.推薦需要的監測系統和儀器儀表；e.關注新技術并給出推薦意見。 1.3 設備分類 設備被分為4類：關鍵、次關鍵、大型非關鍵和一般設備。設備分類后，對每臺設備需要確定下列項目：(1)設備簡圖；(2)轉速；(3)軸承類型和制造廠家；(4)葉片葉輪數量；(5)齒數。利用這些信息建立數據庫。設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生故障的部位和監測的頻率范圍，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同樣是重要的。每一個測點數據的分析參數應該被確定，通常包括通頻、1～4倍頻、次同步。每一個頻帶都設有報警線，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，它說明設備有問題且正在發展，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省費用都被詳細計算和記錄。堅持這種估算可顯示狀態檢修的經濟意義，使管理層客觀評估CBM工作。 1.4 監測日程表及建議大部分設備的監測日程表安排30d，關鍵設備的監測需要連續進行。根據需要，監測日程表安排可調整為60d。資料反映，該公司進行設備狀態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據分析、確定設備狀態、提出PDM建議，電廠維修主管與公司維修主管最終確定PDM實施內容和計劃。堪薩斯城市動力與照明公司執行PDM計劃一條重要的經驗是人員培訓。
2 Kern River和Sycamore聯合電力公司（KRCC/Sycamore）的狀態檢修工作[2]
2.1 概況
1992年，Kern River和Sycamore聯合電力公司做出決定投資改進它們原有的預知檢修模式。初始投資88 700美元，用于購買1臺新計算機系統、軟件程序、數據采集器、動平衡設備，并包括1名工作人員的年薪及培訓費。這個投資的回報是設備可靠性的改善、維修費用降低及設備多起事故被避免。其后，它們將預防性檢修（PM）結合事前檢修升級為狀態檢修。
2.2 監測技術
KRCC/Sycamore的PDM計劃真正啟動是在1992年。PDM部門設置了1名專職人員，安裝了新的計算機系統，新的計劃執行中，計算機更換，采用新結構狀態監測軟件及1臺SKF數據采集器。監測軟件可將原有的振動數據分析擴充到交流電機分析、專家系統、油液分析等。
新的狀態監測數據庫完成后，用統計方法確定各臺設備振動基線值，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，對每臺設備還確定了頻譜包絡線報警值。
同時，熱成像技術也開始采用。CBM計劃的實施給聯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，協助供貨商對風機、燃氣輪機的缺陷結構做過重大改進。
2.3 PDM隊伍構成原則
狀態檢修是一項長期投入，為了實施成功必須謀取公司內部相關部門的支持。PDM隊伍有2級，第1級為公司級，由來自運行、技術、管理各個部門的代表組成，第2級隊伍是振動監測，由1名振動分析工程師和4名振動數據采集人員組成。分析工程師的責任是月數據分析和編寫技術報告、指導和培訓采集員。該名工程師參加過振動分析教程的培訓。這個小組應能采集、分析數據并對設備缺陷采取相應的處理措施。
2.4 Kern River和Sycamore聯合電力公司的狀態檢修總的評估
在PDM檢修計劃實施之前，必須事先審查廠內現行的檢修計劃、設備狀態、人員技術經驗水平。一種新的檢修機制實行之前，應解決已存在的問題包括：列出設備表、確定有問題設備、評估員工水平、工作范圍和標準的評估、隊伍建設、培訓工作、購置需要的新設備。
當年中期，問題陸續被解決，使得可能從預防性檢修過渡到預知性檢修。PDM隊伍形成。完成了對骨干人員的振動監測和分析技術的培訓。廠內設備月報告生成，月監測分析工作計劃制訂。這時，幾起設備故障由于狀態監測和分析技術的采用而被防止，并生成了機組停機前、停機后的報告，這個報告可用來協助跟蹤設備狀態。
年末，改進設備狀態和可靠性計劃的主要工作內容完成，完成了對員工的附加技術培訓，員工技能和設備性能得到改進，振動隊伍在兩個廠都建立起來，并在初始成員的指導下工作，其他可能添加到PDM計劃中的新技術被審查，PDM與公司其他部門的專用通信聯系方式被建立，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，有些產生了重大的效益。另有一些雖未出現效益方面的奇跡，但同樣導致了成本的節約和設備可靠性提高。現場大部分設備采用振動監測，這種監測形式同時給予受過訓練的分析人員在一定的可靠性范圍內預測設備故障的分析能力。
KRCC/Sycamore公司情況表明，工作人員雖接受了振動分析培訓，但實際進行分析的經驗更重要，對設備結構和功能的了解也十分重要，這種經驗不是一朝一夕可以得到，只能通過現場實踐積累。
油液分析和熱成像分析正在進行之中。
對已有設備狀態進行評估及確定哪些是故障設備是PDM計劃的一部分，總共確定了3類一般故障的設備：給水泵、風機和冷卻水系統。過去幾年，這些系統有高的檢修率，主要表現為機械故障、電氣故障、對中問題及設計缺陷。對這些系統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、對設計的修改及處理后的效益分析。
******個案例為Kern River聯合電力公司的‘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量不平衡，檢查后沒有發現具體部位。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。連續監測表明原因不是質量不平衡，而可能是電機線棒斷裂或轉子裂紋。被送到制造廠解體檢查發現一根線棒斷裂，另有幾根存在裂紋。制造廠認為如果這個電機繼續運轉有可能發生災難性事故。其后整個轉子被更換。隨后進行了成本估算，更換新電機的成本為55 000 USD，新轉子成本為20 000 USD，由于只更換了轉子，節約成本35 000 USD。更重要的是防止了泵體或電機發生災難性事故。 |
