一、背景 　　隨著電力體制改革的深入，發電廠對發電成本的控制越來越嚴格，如何合理的減少維修費用，同時有效提高運行安全性己是當務之急。汽輪機、鍋爐等主機雖然是關鍵設備，但其制造技術已較成熟，監測技術也較完善，故其可靠性都比較高，由于火電廠系統復雜，而一些輔機設備往往是火電廠設備狀態監測的薄弱環節，是造成機組非計劃停機的主要原因之一，保證輔機設備的安全運行是電廠日常維護和維修的重要內容。同時，任何一個系統或主要輔機設備的故障都會影響電廠的經濟性，造成發電成本的增加。因此，開展火電廠輔機狀態監測工作，保證火電機組主要輔機設備良好的運行狀態，達到優化檢修的目的，具有十分重要的意義。 　　近年來，針對輔機部件的狀態監測和診斷技術的發展十分迅速，輔機部件（電動機和轉動部件等）的狀態監測技術已經成熟。主要的技術包括： 　　1. 振動診斷技術； 　　2. 油液分析技術； 　　3. 紅外線設備診斷技術； 　　4. 超聲波泄漏監聽技術。 　　振動監測技術主要是應用在線和便攜式振動監測儀器，對設備的振動頻譜進行連續或經常性檢測，以分析設備的振動特性，判斷運行狀態變化趨勢，為設備的運行和維修提供信息。 　　油液分析主要是對潤滑油的成分、污染度、機器磨損狀況進行檢測，以掌握潤滑油的變質情況，判斷磨損狀態變化趨勢，為設備的運行和維修提供信息。 　　紅外線設備診斷技術主要是使用便攜式紅外線檢測儀，對電機設備的外殼超溫狀況進行檢測，以發現設備的超溫部位，采取及時維修措施。 　　聲波泄漏監聽裝置，也是利用超聲波的特性，對設備發出的微小泄漏聲音進行檢測，以找出設備的泄漏部位，采取及時維修措施。 　　國外輔機部件狀態監測技術的發展已經成熟，監測裝置和分析軟件也比較先進，在國內電廠的應用越來越普遍。但在應用中發現，這些監測技術往往是獨立的，主要是針對具體部件點的狀況，并不能夠全面監測輔機系統的狀況；一般不能夠全面綜合的分析設備變化趨勢，即不具有綜合診斷故障功能。如何給出設備的整體狀態診斷結果，為維修決策提供更全面的支持依據，有必要進行進一步的研究。 二、 輔機狀態檢修關鍵技術研究簡介 　　該研究項目是國家電力公司狀態檢修課題的子項目，并作為與福建省電力有限公司、福建省電力試驗研究院和廈門華夏國際電力發展有限公司合作課題，列為福建省電力公司2000年研究課題。 　　主要研究內容包括： 　　輔機狀態檢修模式的探討； 　　輔機狀態監測技術的選擇與實施； 　　系統安全性監測技術的開發； 　　系統運行經濟性監測技術的開發； 　　輔機狀態綜合診斷系統的開發； 　　依托工程電廠實施； 　　通過3年的努力。福建實施項目已經基本完成，并通過了福建省科委組織的鑒定。太倉電廠實施項目仍在進行中。 1. 輔機狀態檢修基本模式的探討 　　研究表明，輔機的維修類型主要包括：設備故障導致功能下降而維修，系統安全性下降導致的維修，系統性能（經濟性）下降導致的維修等三個方面。以往的監測技術，主要注重輔機部件點的狀態變化，而在系統層面上的變化沒有給以重視，顯然是不合理的。 　　目前在國內推行的輔機振動狀態監測方式包括在線和離線兩種，在線方式費用高，信息量大，已在山東等一些電廠采用。而離線監測方式實際上早已在電廠普遍采用，近年來隨著監測儀器的性能提高，離線監測的準確性已相當高，完全可以滿足設備狀態監測的需要，因而沒有必要采用在線方式，同樣可以達到滿意效果。 　　為此，熱工研究院設計了輔機設備離線與在線相結合，安全性監測與經濟性監測相結合，設備監測與系統監測相結合的新模式，即： 　　離線設備狀態監測 　　＋ 在線系統安全性監測 　　＋ 在線系統運行經濟性監測 　　＋ 綜合故障診斷與維修決策支持 　　該模式充分考慮到中國電廠輔機運行狀況和狀態檢修技術需求，力圖提供一個完整的中國電廠輔機狀態檢修整體解決方案。 2. 輔機狀態監測技術的選擇與應用 　　該課題在廈門華夏國際電力公司300mw 1、2號機組主要輔機上進行試點。采用國外成熟的振動監測、油液分析、電機馬達監測和紅外熱成像等多種監測技術，定期對電廠主要輔機（旋轉機械設備）的狀態進行離線監測，包括有送、引風機、一次風機，給水泵、凝結水泵、循環水泵等。監測的主要內容包括輔機設備的振動、潤滑油品質、電機的運行狀況，轉子籠條斷裂、定子和轉子間的機械偏心，設備的熱像圖（溫度分布圖）等。經過各方兩年多的共同努力，監測工作己逐步走向規范，取得了階段性成果。 　　在振動監測方面，1a引風機開始監測時，其1號瓦（電機外伸端）、2號瓦（電機聯軸器端）的軸向振動逐步增大，超過合格值4.5mm/s，最大分別為10.13 mm/s和5.52 mm/s，尤其是1號瓦振動接近危險值，嚴重影響機組的安全運行。根據分析，1號瓦軸承垂直和水平振動均在合格范圍內，為 1.2 mm/s和 3.3 mm/s，說明引起軸向振動偏大的原因不是由于激振力大引起，分析其頻譜圖，主要是3倍頻和5倍頻的分量為主，而且2號瓦存在同樣的問題，初步分析為風機轉子止推軸承工作游隙過大引起的振動異常。由于1a引風機軸承自投用以來5年沒有更換，決定在2002年4月的小修中對1、2號軸承及風機的止推軸承解體檢查，確認止推軸承工作游隙過大。經更換1、2號軸承并調整好止推軸承工作間隙后，故障消除，其振動均在合格范圍內。 　　2001年5月，采用電機故障診斷儀對輔機設備進行監測，成功地診斷出2號機組電動給水泵電機出現的籠條斷裂故障，電廠據此對電機進行及時的檢修，避免事故的進一步惡化。 　　2001年11月 5日和 12月 10日在電廠 1號機輔機，包括引風機潤滑和液壓系統、一次風機、送風機、凝結水泵、汽動給水泵、電動給水泵、循環水泵共計14臺設備的軸承潤滑油系統進行取樣分析時，發現1a、1b引風機電機潤滑油箱內存在大量可見的懸浮硬顆粒，1a、1b循環水泵在推力軸承故障后沒有進行徹底清理而殘留大量的磨損顆粒，顆粒度檢測結果均超過nas12級。由于大量顆粒超過濾芯精度，將會引起濾芯失效和破損，同時濾芯的堵塞會造成供油不穩，影響軸承轉動面油膜的厚度，引起潤滑不良；另外大顆粒進入軸承轉動面間，還會引起磨料切削磨損，加劇了軸承磨損，縮短使用壽命，影響輔機運行穩定性。同時，由于顆粒度基數太大，不僅會掩蓋輕度磨損的檢測，而且還會堵塞傳感器，損壞儀器。為此及時向電廠提出處理建議。進行油箱濾油處理，跟蹤內部顆粒度變化情況。 　　在紅外監測方面，對主要輔機電機軸承進行監測。2001年5月大修后不久發現1a引風機軸承溫度偏高。經檢查發現由于軸承方向放置不當引起軸的軸向位移導致導油環和甩油環之間嚴重的磨損，2002年4月份機組小修時更換軸承，故障排除，截至 2002年11月，1a引風機的軸承溫度有所下降。 [b]3. 系統安全性監測技術的開發 [/b]　　輔機系統的安全時電廠關心的重要方面，為此開發了煙風系統、泵組的安全監測系統。如電站風機尤其是軸流式風機，其本身具有較大的失速區，當風機運行在該區域時，風機內氣流壓力波動劇烈，當氣流壓力波動頻率與葉片本身固有頻率成整數倍時，容易引起風機葉片諧振、導致斷裂，同時亦造成一次、二次風壓及爐膛負壓劇烈波動，影響燃燒、導致機組跳機。 　　各種風機因其葉型不同，其失速區范圍亦不同，我們通過冷態試驗進行標定，同時建立實時失速報警系統，則當運行點接近失速區時，可提前采取措施。 4. 系統運行經濟性監測技術的開發 　　電站風機實際運行狀況體現了鍋爐運行的煙風阻力特性。而鍋爐的煙風系統的阻力特性是隨著機組的運行時間的延長而變化的，可通過電站風機的實際運行參數描繪鍋爐不斷變化的煙風阻力特性，同時顯示出風機運行效率的變化，檢測表盤開度與實際開度的偏差，為鍋爐大修和風機改造提供依據。 　　反映泵組性能的特征參數主要有溫度、壓力、流量、功率、電流、電壓和轉速等。對采集到的狀態參數，通過分析計算給出泵組的性能參數，如效率、揚程等，并且與設計參數相比較，分析性能欠佳的主要原因，指出運行調整的方法和步驟。 [b]5. 輔機狀態綜合診斷系統的開發 [/b]　　包括電站風煙系統故障診斷系統和電站泵組故障診斷系統兩部分。 　　電站風機故障預測及診斷維修的關鍵在于當設備的振動水平超過設定的報警值后能快速、準確地診斷出振動原因，并根據綜合分析結果給出相應的處理方案。電站風機的振動故障主要表現在：軸承損壞、質量不平衡、彎軸、聯軸器不對中、機械松動等問題。 　　泵組故障診斷的主要內容有軸系振動、軸承溫度、油液分析等，采用軸系振動、軸承溫度和液力偶合器工作油溫度等狀態參數，分析評價泵組的運行水平，預測和診斷泵組故障，及時消除隱患，提高設備可用率。 　　熱工研究院開發了通用診斷平臺，并在此基礎上構建了輔機故障診斷軟件，可實現包括振動在內的綜合故障分析和診斷，并給出解決的措施。 　　專家可以通過診斷平臺建立診斷規則，并利用建立的規則模擬專家思維，對設備實現狀態診斷，并可在電廠方便的進行規則修訂。系統由知識獲取、系統診斷和接口設計三部分構成。其主要特點有： 　　系統體現了電廠專用輔機設備監測的特點，彌補了電廠dcs和mis系統中輔機運行狀態監測的一些功能盲點，增加系統安全性、經濟性監測功能，為維修和設備安全運行提供決策支持； 　　根據電廠設備類別，內置了所需要的計算公式和分析模型，集成了電力專家的知識庫，具有診斷功能， 　　具有一定的組態功能； 　　采用了當前比較先進的多層分布軟件開發技術，提高軟件的運行速度； 　　系統實施方便，穩定可靠、操作方便、擴展性強、界面友好，維護量小。 　　同時，開發的故障診斷和維修決策支持系統具有遠程診斷功能，可采用就地管理＋遠程管理的二級管理的模式，在電廠設立一級狀態監測工作站，根據不同設備和不同監測技術進行具體的監測工作，并將采集的離線數據輸入到故障診斷和維修決策支持系統，這項工作由經過培訓的電廠點檢人員完成。遠程設立設備狀態監測中心，通過廣域網遠程訪問發電廠側的狀態監測工作站，對輔機設備的運行狀態進行遠程監測，利用故障分析和診斷系統對設備的異常數據進行分析和診斷，判斷設備狀態的發展趨勢，并向電廠定期提交短、中長期趨勢分析和診斷報告。 三、結束語 　　通過三年的研究開發，熱工研究院在輔機狀態檢修關鍵技術方面取得突破，主要包括以下幾個方面： 　　1. 通過實際應用，提出并確定了中國電廠實施輔機狀態檢修的一種新模式； 　　2. 將多種監測技術如振動監測、油液分析、電機馬達監測和紅外熱成像等集成在一起，實現對主要輔機的運行狀態綜合離線監測，效果比在線監測好，費用少。 　　3. 開發的系統安全性監測系統在線監測輔機整體的安全性，開闊了監測的范圍，彌補了單個設備監測的不足，實現了硬故障和軟故障的同時監測，具有創新性； 　　4. 開發的系統經濟性監測系統在線監測輔機整體的性能，確立了監測經濟性而完善維修決策的方法，實現了安全性和經濟性綜合監測以合理安排檢修時間和檢修周期新模式，具有創新性； 　　5. 開發的通用診斷平臺軟件具有先進性，適合主機、輔機的診斷軟件構建，滿足預知性維修的需求，同時提供遠程診斷功能； 　　6. 設立遠程診斷中心，建立輔機狀態監測數據庫，將多種監測數據集成在統一的數據庫下，便于數據的管理和應用。實現電廠、研究院二級管理模式。