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浅析状态检修在水电站检修中的应用

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：何军印

[导读] 摘要：状态检修是通过设备状态评价、风险评估、检修决策达到运行安全可靠的一种科学合理的检修方式。

        贵州乌江水电开发有限责任公司思林发电厂贵州思南 565100
        摘要：状态检修是通过设备状态评价、风险评估、检修决策达到运行安全可靠的一种科学合理的检修方式。本文概述了国内外状态检修在水电站检修中的应用情况，分析了当前状态检修在水电站应用中存在的主要问题，并提出了进一步提高水电站状态检修应用水平的措施，旨在加快推进水电站状态检修的发展与应用。
        关键词：状态检修；水电站；状态监测；故障诊断
        现代科学技术和现代化管理不仅是提高经济效益的决定性因素，也是确保企业安全的前提条件、水电站的设备检修管理科学化是现代企业组织生产和管理的重要手段，也是我国电力企业坚持自力更生方针，走向管理现代化的一项重要技术经济政策。搞好水电站的设备检修，是保证发电设备安全、经济运行，提高发电设备可用系数，充分发挥设备起立的重要措施，是设备全过程管理的一个重要环节。它不仅直接关系到电力生产与传输的可靠性和安全性，而且还直接到影响到水电厂的运行成本。目前随着电力企业改革的深化，检修管理在水电企业中的地位日益重要，对检修的要求也越来越高。现存的检修管理模式与企业长期经营发展的内在矛盾日益突出，水电企业对检修体制变革需求日益紧迫。旨在挖掘管理与设备潜力的“状态检修”已成为水电站建设与改造的重点方向。
        1 国外状态检修的应用与趋势
        状态检修在电力企业中的应用最早被用于火电企业，水电的状态检修相对滞后，初期工作主要是单项监测与诊断，国外发达国家如美国、加拿大等开展水电厂状态检修比较早，已经开发了一批比较先进、适用的状态监测技术和设备。例如加拿大维保监测系统公司(VBIROSYSTEM)研制生产的气隙监测系统(AGMS)是专为监测水轮发电机转子和定子结构动态特性而设计的，可以准确获得水轮发电机定子和转子间气隙值的动态数据，这样就可立即发现初发问题并根据预警等级发警通知运行人员。到1997年底，已有550多套安装在世界各地电力公司的许多电厂中，并日益显示出了其巨大的经济效益。水轮发电机组在线监测和诊断系统(ZOOM)是VBIROSYSTEM公司建立在AGMS基础之上，一种更加智能化的系统产品，是专为监测水轮发电机组和其他大型旋转机器，并获得其诊断结果而设计的。ZOOM系统可以简化测量程序，方便性能分析，并向使用人员发出警报。它可以在线监测整个机组的多种参数，如发电机定子和转子间气隙；定子线棒槽内振动；定子铁芯、导轴承、推力轴承的振动、摆度、温度；转轮叶片尖端(转桨式)或转轮下环(混流式)间隙；水轮机叶片转角(转浆式)；导叶开度；过水流量、压力、温度；水头和尾水位；水头损失；励磁电流和磁场强度；有功功率和无功功率；定子电压；分相电流等典型参数。目前，世界上已有100多台水轮发电机组安装使用了VBIROSYSTEM公司的ZOOM系统，进行在线监测，获得了较好的经济技术及社会效益。加拿大ADWEL公司研制生产的发电机局部放电监测系统（PDA）可以有效的监测发电机线圈的局部放电，并对监测的数据进行分析，得出局部放电的发展趋势，以指导发电机的运行和状态检修，为安全生产提供了可靠的保证。自1986年以来，ADWEL公司已在水火电机组和大型电机上安装了数百套局部放电测试分析系统，其技术目前处于国际领先水平。
        对状态检修系统的研究与试点在20世纪末才展开：一、1996-1999年欧盟针对状态检修中存在的问题，开展了“Remote Maintenance for Facility Exploitation”项目，结合在水电站的应用，对在一个企业开展”状态检修”工作进行了全面、系统、深入的研究，并在西班牙IBERDROLA公司的Salto de Soutelo电厂和葡萄牙的France-Covas电厂进行了控制一维护一管理集成自动化框架下的远程维护系统试点，取得了成功，处于国际领先水平，为开展水电厂状态检修提供了宝贵的经验与范例；二、1999年美国IEEE颁布了“水电设施中电厂状态监测单元集成标准”和“水电设施中电厂状态监测应用指南”两部预标准。
        2 国内状态检修的应用与趋势
        从70年代开始，我国在水电厂状态检修方面开展了大量的探索，通过自主研制和引进吸收，在机组状态监测与诊断方面取得一定的成绩，也积累了一些经验。随着我国电力市场经济体制的逐步建立，水电厂“无人值班”(少人值守)工作取得了较好的成效，机组在线监测工作也已经起步。部分新建水电厂引进了较为先进的设备，如隔河岩、二滩电厂引进了气隙监测系统，机组的振动监测系统也较为完善；有的水电厂正在进行技术改造，机组设备的在线监测工作已经提到议事日程。国内的一些高等院校、科研机构在引进、消化吸收国外先进的机组状态检测设备、状态检修理论和实践经验的基础上，结合我国国情和水电厂创一流工作，研制开发了一些实用性较强的状态监测系统。如由北京奥技异电气技术研究所与清华大学摩擦学国家重点实验室联合开发的水轮发电机组状态监测与诊断系统，面向状态监测而设计，通过实用有效的功能定位和开放式的构成体系，实现对设备运行状态的监测，在广州抽水蓄能电厂、福建池坛水电厂等得到应用。华中科技大学水机测试中心研制开发的HJS型多功能监测试验分析系统集在线监测与机组性能试验功能于一体，主要有：机组振动、摆度、压力脉动等动态在线监测、正常及事故数据录波、趋势分析，机组启动、空载、带负荷、甩负荷等稳定性和过渡过程试验，机组绝对或相对效率试验、动平衡试验、机组性能评估等功能，在葛洲坝、五强溪、刘家峡、隔河岩、二滩、丰满、丹江口等水电厂应用，获得较好成效。武汉大学动机学院动力系、南京自动化研究院、水利部电力部机电研究所、深圳市洲立达电子技术有限公司、北京万瑞达监控公司、北京英华达公司、北京伟业自动化系统开发公司、维保监测系统公司、力源公司等多家从事状态监测系统开发的生产厂家及科研机构，通过自行研制开发或引进消化吸收国外先进水电机组状态检修科研成果并投入实际应用，取得了较好的成效。华中科技大学水电学院在欧洲联盟和国家科技部联合立项的高科技基金资助下，与欧洲高校、研究机构、企业开展了广泛积极的交流与合作。在国内得到了华中电力公司、中国长江电力股份有限公司、岩滩水力发电厂、湖北清江水电开发有限责任公司等企业的大力支持。在水电生产过程控制、设备”状态检修”以及控制-维护-管理集成自动化理论与实践方面开展了卓有成效的探索，取得了很好的成绩。此外，国内许多专家学者在状态检修的策略制定、系统设计、有效实施方面进行了诸多有益的探索[1-5]。

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        3 状态检修在水电站应用中存在的主要问题
        目前状态检修一方面受到高度重视，经过20世纪80年代以来计算机监控系统建设与应用的经历，大家在是否应该建立状态检修系统很容易就取得了共识，并将状态检修系统看作是继计算机监控系统后水电厂又一重要自动化系统，为状态检修工作的开展创造了一个很好的氛围。另一方面，由于状态检修在技术上难度大，而且无论是在技术上、还是在工作方法和应用实践方面都还不成熟，存在不少问题。
        3.1 对状态检修认识不全面，短期内无法完全开展
        我国状态检修起步较晚，技术水平有限，大部分工作人员对状态检修认识还不全面和深入，状态检修在短期内还不能完全替代其它检修方法，目前的指导方针应该是减少计划检修、避免事后检修、发展状态检修、提倡最优检修。
        3.2 状态监测系统不完善
        水电厂设备虽然在原理上基本相同，但由于水电厂个性非常强，再加上制造厂不同，导致水电厂设备的个性非常强，而现有状态监测系统缺乏较强的针对性。此外，设备的状态是千变万化的，故障检测、诊断分析、检修决策需要丰富的专家知识与经验，而状态监测系统需要不断地丰富与完善，这个过程无法靠修改系统的硬、软件去完成，而状态监测系统仍然缺乏模拟人的自学习、自完善能力。
        3.3 设备健康状态评价体系不健全
        目前，水电行业还没有健全的设备健康状态评价体系，缺乏设备安全裕度的研究和标准的制定，使得状态检修中，系统缺乏对设备健康水平判断的依据。
        3.4 工作人员状态检修技术水平有限
        现有的运行、检修人员在使用方面计算机监控系统时具有明确的使用操作规范，操作人员严格按其执行即可完成任务即可，而状态检修系统要求与使用人员间需要较强的相互理解与配合，而目前水电站大多工作人员受学历层次较低、对状态检修认识不足等因素影响，其状态检修技术水平还无法完全胜任状态检修要求。
        4. 提高水电站状态检修应用水平的措施
        4.1 提高状态检修的认识，加大状态检修的投入
        水电站从领导到工作人员应进一步提高状态检修的认识，组织相关人员进行培训与学习，提高状态检修水平与能力，加大投入资金采购先进设备，并组织人员进行二次开发，在检修工作制度与规程中，充分利用这些系统，充分发挥其作用。
        4.2 提高状态监测水平，完善状态监测系统
        针对目前的状态监测系统仅局限在对几个关键设备的状态监测上，充分依靠高校、科研院所和行业的力量，结合大数据挖掘和人工智能技术，大力发展设备状态监测、状态评价、故障诊断技术，进一步完善设备的状态监测和诊断系统。
        4.3构建设备健康状态指标体系
        当前的水电站设备以计划性检修模式要向状态检修模式转变，实现机械设备的健康维护与科学管理，关键在于如何综合评价设备的健康状态，而要实现对设备的状态评价，必须加快构建科学、合理的设备健康状态评价指标体系，推动状态检修的有效开展与实施。
        4.4 提高检修人员技术水平，实施考核机制
        为了确保提高检修人员检修技术水平符合岗位要求，采取严格的考核机制，所有检修人员经过考核后持证上岗，同时建立责任承包制度，对责任逐层进行划分，规范检修程序，并与违规违纪行为的惩罚做到有章可循。
        5 总结
        改革传统的检修制度，实施状态检修制度是设备管理的一场重大变革，它不仅仅有利于保证水电生产企业安全生产，降低检修费用，提高设备利用率和企业自身效益，更重要的是有利于培养生产技术管理人员运用科学的思维、正确的观点和方法分析、解决问题，有利于培养尊重实践，实事求是的工作风和敢于实践、敢于创新的精神，还可使广大基层的设备管理人员从过去指令性计划的单纯执行者转变成自主决策者，有利于增强其企业主人翁责任感和使命感，在社会主义市场经济条件下，状态检修不仅仅是电力企业自身的需要，也是时代转变、形势发展的客观需要。
        参考文献
        [1]陈仁.水电厂建立状态检修制度的探索[J].水力发电学报,2000,71 (4):97-98.
        [2]李启章.从”在线监测”到”状态检修”[J].贵州水力发电,2001,15(l):62-65.
        [3]黄华炜,周喜军,水电厂开展优化检修的设想[J].华东电力,2003(8);29～32.
        [4]王煜,姜德政.水电厂推行状态检修工作的探讨[J].水电厂自动化,2015,14(03):777-779.
        [5]陈景元.有关水电厂构建状态检修制度的有益探索[J].科技与企业,2015,13(24):663-665.
        作者简介：何军印（1992.02-），男，贵州人，本科学历，助理工程师，主要从事水电站机电设备检修工作。