火电厂汽动给水泵状态检修应用分析

2022-11-29时岩沙占军邢蕾欧云

经济技术协作信息 2022年30期

时岩沙占军邢蕾欧云

（银川能源学院）

一、国内状态检修发展状况

我国基于状态检修的实施主要依赖于设备的可靠性改进，主要从设备缺陷性的及时发现入手，主要在状态检测，振动分析方面积累了相当经验，诊断方式仍以人工为主。国内实施状态检修主要是分析了设备的可靠性，在设备状态监督的基础上进行了检修工作，预见了检修，并根据其状态和寿命运用了设备寿命管理技术对核心设备进行了评价。

国内检修的各种模式各有其理论依据，其使用范围和特点各不相同。因此，在电厂实际的使用过程中，必须将机组本身的特点和设备维护的核心相结合，确定模型，或者结合各种模型的创新，构建一种新的基于状态的检修模式，并且符合自身机组的情况。

二、电厂状态检修概述

1.电厂设备检修

电厂的设备检修是提高设备健康水平，保证安全、经济运行的重要措施。在全面保安全、经济的前提下，设备检修实现工效高、用料省、安全好是电厂检修努力目标。坚持做到应修必修、修必修好，使全厂设备经常处于良好运行状态。设备检修主要包括定期检修、状态检修、可靠性检修、改进检修、故障检修。

2.电厂状态检修

状态检修是在设备的运行状况在一定时期内有可靠的保证措施（监测手段：如在线监测设备的发热，运行参数，运行中测试绝缘油及气体分析数据）及依据（历次的检修、调试、试验情况良好）的情况下，适当延长或缩短（如果数据不良也可能缩短）检修周期，根据设备的运行工况进行检修的一种做法。状态检修是一种预知性检修，它是由先进的状态检测系统及诊断技术实时反映出的设备状态信息，与设备正常运行状态时的信息对比，分析设备工作是否异常，根据设备的健康状况对设备的维修策略进行安排。

传统的检修方式主要是设备的定期检修和日常保养。不仅维护成本较高而且需要进行特殊的设备调整，而状态检修则是对传统设备运行状态进行实时监控。能及时发现不正常或错误的信息，排除设备运行中存在的各种隐患，降低故障率，从而提高设备的安全性、可靠性。

3.电厂状态检修的步骤

电厂实施状态检修的基本步骤包括电厂评估，基础管理及基础技术工作完善，状态检修实施和完善化。

（1）评估与研究

电厂评估与研究需解决以下四个方面的问题。第一是明确实施状态检修要达到什么目标；第二是对设备可靠性以及重要度的评估；第三是对现行的设备管理体系进行评估；第四是对现有的技术支持及维修管理方式评估进行研究，找出能为电厂所用的成熟的产品、系统和解决方案，对于没有现成产品或服务的项目，确定技术开发的原则、技术路线。

（2）应用与完善

状态检修在电厂设备检修中的全面实施要依赖于多种先进技术应用与完善。概括而言，与状态检修密切相关、能直接提高检修工作质量的科学技术有：设备可靠性技术、设备寿命管理与检测技术、设备监测与故障诊断技术、信息管理与决策技术。整个过程中设备管理是前提，包括设备数据综合管理，缺陷管理，检修工作的立项、工程中人力、物力的需求管理，检修费用管理，检修进展过程跟踪管理，检修效果评定和工程验收，以及跟踪检修过程中的设备状态的变更等。由此，可以逐步实施状态检修。选择部分设备或选择设备的部分检修项目开始实施检测、诊断、预测、维修，取得经验，不断推广。

三、汽泵状态检修简介

汽泵作为电厂重要辅助设备，其可靠性将直接影响机组的安全运行。大型火电机组通常设有两台50%容量汽泵组，1台30%容量电泵组（正常时2 台汽泵运行，电泵备用），从而提高电厂给水系统的可靠性。

1.汽泵实施状态检修的重要性

基于状态检修的技术基础是准确地评估设备状态，根据监测的各种状态信息，分析了设备运行状况，得到了设备状态变化的趋势。及时确定出不同的检修计划，并同时制定合理的检修时间及检修范围，很大程度地解决了其他类型检修造成的设备过修或失修的难题，使设备状态可以控制在安全经济状态下运行，此外状态检修能使企业综合实力提高、设备管理实现现代化发展。

2.汽泵实现状态检修的条件

对汽泵系统的性能和状态进行全面的了解，分析影响汽泵系统性能和状态的因素，找出影响汽泵运行的主要因素，并根据其影响程度，确立起汽泵系统状态的台账。实时监督汽泵的运行状况，将汽泵运行状态与台账进行对比，加以分析、评估，预测故障发生的时间，确定检修时机。因此，建立汽泵系统状态台账，实时监督汽泵的运行状态，是实现状态检修的关键。

汽泵的流量输出是反映汽泵状态的主要因素，当汽泵处于良好时，给水流量通常大于对应锅炉额定负荷时的蒸发量的10%至15%。在增加运行时间和设备磨损的影响下，随着工作时间和设备磨损的增加，给水流量逐渐减小，当输出降至指定值时，汽泵需要大修。根据流量的下降速度和趋势，给水泵的检修时间约为2-3 年，可以在机组大修或小修的同时进行。

四、汽泵状态检修应用

根据汽泵状态内容建立汽泵台账及故障诊断表，将汽泵运行状态实时与故障诊断表对比分析，动态地监督汽泵的运行状态；同时将数学理论及现实问题相结合，建立汽泵效率下降数学模型，从效率的角度考虑汽泵运行综合收益，从而通过每个月的计算结果静态地掌握汽泵的效率，得出汽泵的最佳检修时间，相比传统检修可以有效的延长检修周期，节约了检修维护费。用二者动静结合应用于汽泵状态检修中，确保汽泵安全、稳定、经济运行。

1.汽泵台账及故障诊断表

通过对汽泵各部分状态内容的实时监督，将汽泵运行状态与汽泵台账及故障诊断表进行对比，并且将异常信息进行分析，预测汽泵各部分状态的变化趋势，时刻确保汽泵安全、经济运行。汽泵状态诊断具体参数如表4-1 所示。

通过分析汽泵性能和状态的影响因素，建立汽泵系统台账，实现了汽泵的在线监测管理。管理人员将状态参数进行分析评估，实时掌握设备的状态信息，与设备正常运行时的状态信息对比，分析设备及其部件工作是否异常，根据其健康状况对设备的检修策略进行安排。

2.模型建立及实例分析

通常情况下，一次检修到下一次检修的检修成本分为两部分：一是维修费用，二是多消耗的能耗费用。假设一次维修和下一次维修之间的间隔是t，检修费用是C，并且泄漏情况逐月增加，与每月多支出的能耗费用成线性关系。可假定月增率变化率是k。

则每个月需要的检修费是：

（4-2）

第t 个月能耗支出费用的月增率是：

（4-3）

所以，每个月多支出的能耗费用是：

（4-4）

故，每个月的检修费用是：

（4-5）

要使最大限度地减少检修费用，需令=0；则最佳的检修时间可以由下式确定：

（t4-6）

以某厂汽泵为例，其中小汽轮机型号为 ND（G）84/79/07-1；给水泵型号是HPT300-330-5S/33+29。主要参数如表4-2 所示。

给水泵检修或者刚投入使用开始工作时，不同工况下的测量数据如表4-3 所示。

汽泵连续运行24 个月后由于给水泵转动部件与静止部件之间的间隙变大导致流体泄漏，性能曲线向左水平偏移，为了保持流量与原来流量相同，工作点调为C 点，此时测得轴功率如表4-4 所示。

假设检修总费用为65 万，小汽机效率为90%，电费为0.30 元/kWh，在一个月的720 小时工作时间里，给水泵有90%的时间运行。具体计算结果如表4-5 所示。

如果机组以运行1 的方式运行，运行24 个月以后，最佳检修时间为距上一次检修时间或者投入使用时间后32.80个月。

同理，运行2（75%额定负荷），运行24 个月以后，最佳检修时间为距上一次检修时间或者投入使用时间后40.4 个月。运行3（50%额定负荷），运行24 个月以后，最佳检修时间为距上一次检修时间或者投入使用时间后62.26 个月。

所以，在如今深度调峰的大环境下，泵一次投入使用的时间会增长即泵的检修周期会较机组满负荷运行情况下的检修周期长。

实例分析中，维修的总费用是根据以前的维修费用估算，简化加工，如果考虑到寿命损失，维修费用就会增加。通常来讲，每次检修相同的故障时，同一设备往往会增加检修成本。在实际检修中，每月都要计算其能耗成本和月增率变化率，使每个月都可以计算出最佳检修时间。每个月份计算出的最佳检修时间可能稍有差异，维修决策通常是根据最近几个月份计算的时间进行的。由于只考虑容积损失，还有许多损失影响轴功率。因此，当泵内存在的这些损失越大，相应的效率就会下降，最终总效率就会下降。如果考虑了这些损失，汽泵检修周期会比之前计算得出的检修周期稍微缩短。

3.综合分析

根据汽泵状态检修理论，通过汽泵状态内容分析汽泵性能和状态的影响因素，建立汽泵系统台账。以某厂SIS 系统采集的状态数据和结合汽泵运行说明书及相关标准编制了汽泵诊断综合分析表，并对汽泵的运行趋势实时与诊断表对比，总结出设备的性能和状态。每月对设备的性能和状况进行诊断和评估，对需要处理缺陷进行记录，方便管理人员对设备进行全面管理。

将状态检修理论与泄漏检修数学模型相结合，建立了汽动给水泵（汽泵）状态台账和故障诊断表的同时，动态的反映汽泵运行状态，并考虑汽泵不同运行过程数据建立数学模型，提高可靠性、延长检修周期的同时，降低了检修维护费用。同时由实例计算表明在汽泵平均负荷率越低时应用本状态检修方案获得的收益越大。