目前電力系統中電力設備大多采用的計劃檢修體制,存在著嚴重缺陷,如臨時性維修頻繁、維修不足或維修過剩、盲目維修等,這使世界各國每年在設備維修方面耗資巨大。怎樣合理安排電力設備的檢修,節省檢修費用、降低檢修成本,同時保證系統有較高的可靠性,對系統運行人員來說是一個重要課題。本文主要介紹檢修體制的演變、狀態檢修的發展概況及狀態檢修面臨的問題。

一、電氣設備狀態維修的技術要求

狀態維修的前提與基礎是對設備進行狀態分析與評判,要評判設備目前處于什么樣的狀態,是否有潛在故障的發生。故障參量的變化率是多少,故障發展期有多長,如何預測故障的發展趨勢等等。根據對設備狀態的監測、診斷和分析,狀態維修的技術包括狀態監測技術、狀態評估技術、狀態預測技術等。

1、狀態監測[2]。設備狀態監測技術是根據設備診斷的目的,針對設備故障模式,選用適當方法和裝置來檢查測量設備的狀態信息,并對這些信息進行處理,抑制各種干擾信息,提取能反映設備狀態特征的信息的一項信息檢測處理技術。電氣設備狀態監測的目的是通過測量在運設備的健康狀況,識別其現有的和即將出現的缺陷,分析、預測檢修的時間,以有效地減少設備損壞。由于在運行電壓下測量的特征量比預防性試驗所加電壓下的離線試驗同一特征參數正確度高,更能真實地反映設備運行的實時狀態,狀態監測在電力系統中有著廣泛的應用。電力系統狀態監測的對象主要是電廠以及電力系統的重要電氣設備,如變壓器、發電機、電纜、斷路器以及其他電氣機械等一般地說,電氣設備狀態監測可分為3個基本步驟:(1)數據采集;(2)數據分析及特征提取;(3)狀態評估或故障診斷及分類。

2、狀態預測。預測中比較常用的主要有時間序列法、回歸分析法、模糊預測法、灰色預測法、人工神經網絡法等。

3、狀態評估。狀態維修是一種以設備狀態為基礎,采用預測設備狀態發展趨勢的方法,以提高設備可靠性和可用度為目標的一種維修方式。顯然這種維修是建立在設備現行狀態的基礎上,而設備的現行狀態是通過一定的方式對設備進行狀態評估之后予以確定。因此,可以說設備的狀態評估是開展狀態維修的基礎。

二、狀態檢修技術發展概況

與狀態檢修密切相關、能直接提高狀態檢修工作質量的理論與技術主要包括3個方面的內容,即設備壽命管理與預測技術、設備可靠性分析技術、信息管理與決策技術。

1、設備壽命管理與預測技術[3]。大多數工業化國家的電力基礎設施在20世紀60與70年代間得到極大擴充,因此,多數電力主設備的在役時間在25～30年左右,且進入老化階段的設備所占份額愈來愈大。這種情況迫使各電力公司考慮如何延長機組壽命并保證效益。狀態檢修中壽命預測與評估技術的應用,有利于科學合理地安排檢修和提高設備的可用率。但電力公司可能獲得的效益大部分來自于電廠主設備,因此,各國都把壽命預測和評估研究的重點放在對鍋爐、汽機、發電機、變壓器及高壓開關等重要設備上。

2、電力設備的可靠性技術。傳統的電力設備可靠性評估基于威布爾得出的浴盆曲線法。由于可靠性特征曲線形似浴盆而得名,如圖1所示,但此法只適用于對有支配性耗損故障的設備進行維修,且精確度不高。將可靠性預測理論和強度及壽命理論結合起來,綜合考慮影響鍋爐部件故障的各種因素,對預測鍋爐部件的可靠性做了有益的嘗試。另外,它還運用多元統計方法中因子分析和聚類分析,從反映火電大機組運行可靠性的指標體系出發,對我國火電100MW及以上機組的運行可靠性進行了分析,提出了企業綜合可靠性水平的評估方法。用它可以簡單分析我國不同地區火電大機組運行的可靠性水平。

3、信息管理與決策技術[4]。近30年來,管理決策作為一門獨立學科,有了很大發展。狀態檢修作為一種先進的檢修體制,是與多方面的管理工作分不開的。圖2為狀態檢修的一個簡化決策流程。世界各國從不同的管理目標出發,形成了不同的管理系統。芬蘭的IVO輸電服務公司開發的變電站檢修管理系統(SOFIA)是一建立在對一座變電站的長期檢修計劃的基礎上,從壽命周期費用(life cycle cost)著手,使用設備的劣化模型的數學形式(狀態模型)來估計設備將來狀態的一種檢修管理系統。

SOFIA在考慮預算及其設備狀態的情況下,通過檢修費用的優選,降低總費用。荷蘭B.V.KEMA與荷蘭Delft技術大學在考慮市場情況及技術條件的前提下,研制了一種包括狀態檢修在內的多種策略均衡應用的main man檢修管理系統,其特點在于引入了診斷專家系統,使可靠性和安全性達到可接受的水平。德國提出將工人或供貨商的管理層所有功能融為一體,以減少中間環節的瘦型管理。此管理方法在德國的WEis wEIller電廠檢修管理中得到運用,使該廠48%的工作任務流程得到優化,效果明顯。

電力設備狀態檢修技術的應用必須以對設備的全面監測為基礎。但目前有關電力設備運行狀態在線監測系統仍然存在監測點少、功能單一、缺乏系統性和綜合性,尤其缺乏監測的層次化和網絡化等問題,妨礙了設備狀態信息的集中和綜合。

參考文獻:

[1]黃樹紅、胡揚、韓守木,火電廠設備狀態檢修概論[M].武漢:華中理工大學能源科學與工程學院,1998.

[2]李常火,電力設備診斷技術概論[M].北京:水利電力出版社,1996.

[3]陳奕善,采用以可靠性為中心的檢修(RCM)編制發電設備檢修計劃的介紹[M].1996.