火電廠設備精密點檢及故障診斷案例分析內(nèi)容簡介

《火電廠設備精密點檢及故障診斷案例分析》主要面向廣大機械設備技術(shù)人員和管理人員，希望通過通俗易懂的語言和大量的工程實例將復雜的問題講述清楚，幫助建立設備精密點檢體系，解決精密點檢的難點。

《火電廠設備精密點檢及故障診斷案例分析》可供電力、石化、冶金等行業(yè)，從事機械設備檢修與維護管理的技術(shù)人員和管理人員閱讀，也可供動力機械和流體機械等相關專業(yè)師生閱讀。

精密點檢是設備點檢管理中需要解決的重要內(nèi)容，特別是轉(zhuǎn)動設備的故障診斷技術(shù)，它是開展好精密點檢的關鍵。《火電廠設備精密點檢及故障診斷案例分析》在點檢定修制的基礎上，重點介紹精密點檢需解決的幾大問題：設備故障診斷技術(shù)、以可靠性為中心的狀態(tài)檢修、設備壽命管理。特別是對轉(zhuǎn)動設備振動這一故障難題進行了進一步描述和分析，并結(jié)合實際案例，從預知性檢修的角度進行了評價。

前言

第1部分 重要輔機設備精密點檢研究

1 緒論

1.1 電力設備點檢管理概述

1.1.1 點檢定修制

1.1.2 精密點檢

1.1.3 點檢與精密點檢狀態(tài)檢修的關系

1.2 國內(nèi)外電力設備點檢管理發(fā)展狀況

1.2.1 點檢及精密點檢

1.2.2 設備狀態(tài)檢修

2 重要輔機精密點檢模式

2.1 點檢的實施模式

2.2 狀態(tài)監(jiān)測位置和監(jiān)測內(nèi)容

2.3 狀態(tài)監(jiān)測評價標準探索

2.3.1 振動監(jiān)測細化及評價標準制定

2.3.2 溫度監(jiān)測細化及評價標準制定

2.3.3 溫升速度細化及評價標準制定

3 重要輔機精密點檢實施

3.1 重要輔機故障診斷

3.1.1 重要輔機故障診斷理論

3.1.2 重要輔機故障診斷實踐

3.1.3 設備故障診斷處理經(jīng)濟性比較分析

3.2 開發(fā)火電廠重要轉(zhuǎn)機故障診斷系統(tǒng)

3.3 探索重要輔機以可靠性為中心的維修(RCM)

3.3.1 以可靠性為中心的維修(RCM)理論

3.3.2 以可靠性為中心的維修(RCM)應用

3.4 重要輔機壽命管理與檢修策略優(yōu)化

第2部分 振動故障診斷實例分析

4 振動故障診斷理論基礎

4.1 轉(zhuǎn)子振動的概述

4.1.1 簡諧振動的基本概念和方法

4.1.2 單自由度振動

4.1.3 轉(zhuǎn)子振動

4.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動故障診斷技術(shù)

4.2.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)異常振動的類型

4.2.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)異常振動的原因

4.3 轉(zhuǎn)子平衡

4.3.1 剛(柔)性轉(zhuǎn)子概念和劃分依據(jù)

4.3.2 剛性轉(zhuǎn)子動平衡

4.3.3 轉(zhuǎn)子平衡時的注意事項

5 轉(zhuǎn)動設備故障診斷實例分析

5.1 基礎不良引起的振動

5.1.1 200MW汽輪發(fā)電機組過臨界振動分析與處理

5.1.2 華能淮陰電廠排粉機電機振動及消除

5.1.3 給水泵50CHTA/5電機徑向振動

5.1.4 凝結(jié)水泵NL180電機水平振動

5.1.5 引風機Y4－73－11 11D軸承座振動

5.2 轉(zhuǎn)機軸向振動

5.2.1 轉(zhuǎn)動設備軸向振動原因分析與處理(一)

5.2.2 轉(zhuǎn)動設備軸向振動原因分析與處理(二)

5.3 流體誘導振動

5.3.1 磨煤機出口管道振動原因分析及處理

5.3.2 給水泵前置泵YNKN300/200－20B軸承振動

5.3.3 凝結(jié)水泵NL-180電機水平振動

5.4 設備機械缺陷

5.4.1 DTM380/720－Ⅲ電機固定端軸瓦座振動

5.4.2 DTM380/720－Ⅲ鋼球磨煤機大小牙輪振動

5.4.3 凝結(jié)水泵NLT350-400×6電機振動

5.4.4 排粉機M5-36-11NO.21D軸承座振動漂移

5.4.5 循環(huán)水泵1200HLQ－16中間水導軸承水平方向振動

5.4.6 循環(huán)水泵1200HLQ－16下導葉體水平方向振動異音

5.4.7 循環(huán)水泵64LKXA－24.5電機水平方向振動(一)

5.4.8 循環(huán)水泵64IKXA－24.5電機水平方向振動(二)

5.5 綜合

5.5.1 電廠輔機振動故障診斷與處理

5.5.2 振動故障診斷技術(shù)及在華能淮陰電廠的應用

5.6 設備管理技術(shù)開發(fā)

5.6.1 火電廠重要轉(zhuǎn)機故障診斷系統(tǒng)應用開發(fā)

5.6.2 火電廠重要輔機振動標準理解與探索

5.6.3 電廠設備點檢定修制管理模式的探索

5.6.4 折壽法評估滾動軸承壽命分析探討

6 總結(jié)與展望

6.1 總結(jié)

6.2 展望

參考文獻2100433B

案例一：廣東沙角A電廠的設備精密點檢管理

投產(chǎn)二十多年的廣東沙角A電廠總裝機容量1230MW,全廠共有五臺燃煤發(fā)電機組,Ⅰ期三臺210MW,II期兩臺300MW機組。在設備日趨老化的情況下,沙角A電廠成立了轉(zhuǎn)動設備精密點檢小組,通過對設備的狀態(tài)監(jiān)測與分析,精確診斷設備故障或隱患,預測設備運行周期和壽命,提高設備及系統(tǒng)的安全可靠性,并大大降低維修費用,有效防止設備“過維修”或“欠維修”現(xiàn)象。

1．精密點檢管理的開展

精密點檢是運用更多、更先進的檢測設備工具等儀器測定設備的某一特征參數(shù)(如振動、溫度)等,并通過先進的數(shù)據(jù)采集手段、方法、軟件對采集后的數(shù)據(jù)進行綜合處理,提取設備故障信息,將故障機理與實際相結(jié)合進行綜合分析診斷,精確了解和掌握設備運行過程中的健康狀態(tài),發(fā)現(xiàn)設備早期故障征兆及其原因,并預測故障發(fā)展趨勢,為實施設備的狀態(tài)檢修及管理提供準確的依據(jù)。

①狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷方案確定

狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)分為在線與離線兩大類型,在線監(jiān)測與診斷有反映及時、實時多通道、功能全面等優(yōu)點,但其投資相對昂貴,監(jiān)測與診斷功能的實現(xiàn)受被診斷對象的構(gòu)造成本及運行方式的制約,致使運用有一定的局限性。對于有二十多年歷史的沙角A電廠,由于現(xiàn)場、設備多不具備裝設在線監(jiān)測系統(tǒng)的條件,現(xiàn)設置的設備管理人員數(shù)量少但對設備檢修維護經(jīng)驗豐富,所以選用離線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)精密點檢的要求并節(jié)省投資。

②儀器設備配置

設備狀態(tài)監(jiān)測儀器的選擇對于能否有效實施狀態(tài)監(jiān)測非常重要。在確定使用儀器時結(jié)合我廠設備特點,分析各種類型狀態(tài)監(jiān)測儀器的性能和應用情況,配制一臺艾默生CSI2130機械狀態(tài)分析儀,以及相關的MHM(Machinery Health Manager)軟件應用平臺,該系統(tǒng)包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集儀、MHM振動分析軟件平臺、專家數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理平臺,再加上本廠原先購買的4臺紅外熱像儀、二臺本特利TK81振動儀、一臺超聲波流量計和其他常規(guī)效率試驗儀器,配合利用設備的(Openplant/SIS)生產(chǎn)實時監(jiān)測系統(tǒng),組成了基本的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

③人員配置

我廠在原設備點檢的基礎上,以設備部副部長兼任精密點檢小組組長,在機、爐、電專業(yè)各抽調(diào)三名生產(chǎn)骨干兼任該小組成員。

④精密點檢監(jiān)測設備范圍及周期

設備監(jiān)測范圍主要是針對電廠運行的轉(zhuǎn)動設備:在汽機方面,列入狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的有汽輪機本體、給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、工業(yè)水泵、共63臺設備；在鍋爐方面,列入狀態(tài)監(jiān)測的有送風機、一次風機、引風機、密封風機、磨煤機共61臺設備；另外還包括相應配套電氣124臺電機。其測量周期根據(jù)設備的重要程度以及健康狀況從2周到1個月不等。

2．應用成果

推行精密點檢系統(tǒng)兩年以來,振動監(jiān)測分析共提供振動異常信息20多例,及時成功消除多次重要設備潛在故障十余多次,如:3號機A給水泵軸承振動大故障的診斷與處理；3號汽輪發(fā)電機組#8瓦振動故障的診斷與處理。具體案例應用過程如下:

①3號機A給水泵軸承振動大的故障診斷及處理

2010年7月,3號機A給水泵大修后振動嚴重超標,滿負荷時用本特利VK81手持式測振儀測得的該泵驅(qū)動端軸承水平振動值為120μm,該泵的軸承垂直、軸向振動都不大；用CSI2130便攜式頻譜分析儀測量后顯示振動頻譜1倍工頻幅值偏大且無邊帶,表明轉(zhuǎn)子存在質(zhì)量不平衡。診斷人員對監(jiān)測報告進行分析后,需立即對該泵進行現(xiàn)場動平衡試驗處理。經(jīng)過對該泵聯(lián)軸器加螺栓配重方法消除了水泵存在質(zhì)量不平衡,該泵軸承最大振動值不大于30μm。因此可以看出具有高級診斷技術(shù)合成的CSI2130機械分析儀能夠?qū)\轉(zhuǎn)設備故障判斷精準,大幅縮短故障查找及處理時間,提高了檢修效率,提高了機組安全可靠性。

②3號汽輪發(fā)電機組#8瓦振動故障的診斷與處理

2011年1月18日,#3機組由160MW加負荷至200MW過程中,#8瓦瓦振突然升至74μm,運行人員減負荷至160MW后,振動跟隨下降至正常值,隨即用精密點檢儀對整機振動進行測量,并查閱以前數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)#8瓦水平振動1月7日測量1倍頻24.3μm,1月18日機組已限負荷至160MW,此時測量水平1倍頻28.9μm,兩次測量均伴隨有1、2倍,但本次測量3倍頻比上次更明顯。時域波形兩次相差不大,均近似周期性正弦波。對比故障頻譜圖,此類現(xiàn)象同時存在1、2、3倍頻的振動,應為不對中引起,綜合機組上次修后在聯(lián)軸器間加墊片進行校正聯(lián)軸器變形量,多少會對聯(lián)軸器間剛度有一定影響,即聯(lián)軸器剛度會下降；對于機組瞬間加負荷,聯(lián)軸器間扭矩突然增加后,聯(lián)軸器間對中角度會有變化,導致振動突然增加,并提出如下的措施:

(1)控制機組負荷變化率,避免造成勵-發(fā)聯(lián)軸器扭矩突然增加后振動突然增加。

(2)機組盡量維持160MW運行,待停機機會,檢查勵-發(fā)聯(lián)軸器短接螺栓松緊程度或聯(lián)軸器短接變形情況。

2011年2月1日春節(jié)3號機組調(diào)峰停機前,測1倍頻11μm(此時機組已限負荷運行),2月2日02:13分,#3機組調(diào)峰停機。2月4日,揭開#8瓦檢查,發(fā)現(xiàn)上瓦前端頂部鎢金碎裂；檢查勵磁機轉(zhuǎn)子靠背輪,發(fā)現(xiàn)靠背輪與軸配合不太緊密,其交界處有一定的縫隙現(xiàn)象,定位鍵與靠背輪之間也有明顯間隙。經(jīng)討論分析,為了提高短軸兩側(cè)對輪的穩(wěn)定性,決定重新鉸孔配準短軸與發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間的8條定位銷,安裝短軸以及復測各種數(shù)據(jù)。并對勵磁機轉(zhuǎn)子靠背輪在前端與軸交界處對稱點焊三點進行加固處理后,測得勵發(fā)對輪總瓢偏最大10～11絲,最終安排加裝不銹鋼墊片處理后復裝,復?？偲捌细竦耐瑫r安排對#8上瓦鎢金進行挖補處理。開機測得#8瓦振動正常。觀察運行約20天后測1倍頻2.8μm,效果理想。

3．應用效益分析

通過對轉(zhuǎn)動設備開展精密點檢管理以來,大大節(jié)約維修成本和提高了設備及系統(tǒng)的安全可靠性,經(jīng)濟及社會效益顯著,對以上兩個案例的所取得的經(jīng)濟效益核算如下:

(1)三臺機組每臺各配備2臺100%容量的鍋爐給水泵,若出現(xiàn)備用泵故障處理,需報中調(diào)批準,且泵組解列時間至少12小時,缺陷處理恢復時間一般為20小時左右,對整機及電網(wǎng)系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性均造成極大的威協(xié),嚴重時會導致整機強迫停運,減少發(fā)電量為:210MW×(12 20)h=6720MW.h=672萬度電量。

(2)處理3號機汽輪發(fā)電機組8號瓦振動大時,由于對故障判斷準確,按缺陷處理周期縮短一天,機組提前一天并網(wǎng)發(fā)電,本次理論可多發(fā)電量為:210MW×24h=5040MW.h=504萬度電量。另外,通過分析診斷、準確掌握設備故障原因及其影響程度,正確決策對故障機組的消缺時機,從而避免了在社會用電高峰時段停機給用戶造成的損失和不良影響,取得了良好的社會效益。

電廠設備管理推行精密點檢管理,利用現(xiàn)代先進的診斷儀器結(jié)合電廠原有的設備管理管理平臺,將設備的運行健康狀態(tài)做到了可控、在控,避免設備的突發(fā)性事故,確保設備安全可靠,能讓我們不斷探索和實現(xiàn)設備“定修”管理向“狀態(tài)”管理過渡。2100433B

精密點檢和專業(yè)點檢并沒有嚴格的界限，精密點檢是在運行巡檢和專業(yè)點檢發(fā)現(xiàn)設備問題需要增加點檢內(nèi)容、縮短點檢周期的點檢，也可設置一些關鍵點、危險點進行定期監(jiān)測、診斷和分析，作為精密點檢內(nèi)容。運行巡檢和專業(yè)點檢發(fā)現(xiàn)設備問題需要進一步分析原因的，應進入精密點檢環(huán)節(jié)。首先由點檢員按照工序服從原則，組織相關專業(yè)人員進行分析、制訂預防和解決方案等，此項工作由專業(yè)點檢員來完成。需要外部資源進行診斷的，由專業(yè)主管負責聯(lián)系有能力的技術(shù)服務單位進行或進入公司問題庫管理流程。

精密點檢定位為對設備的“近期”負責。要做好精密點檢應重點做好以下工作。

1．建立一支專業(yè)從事設備狀態(tài)監(jiān)測和分析診斷的技術(shù)隊伍

無論是振動頻譜分析技術(shù)、紅外熱成像技術(shù)、超聲波檢漏技術(shù)，還是油色譜分析技術(shù)等，都有非常強的專業(yè)性，對使用人員的業(yè)務素質(zhì)和技術(shù)水平提出了很高的要求。根據(jù)有經(jīng)驗的電廠介紹，一般需要3～5年時間的研究和實踐才能掌握和應用這些高科技檢測技術(shù)。因此，首先要建立一支專業(yè)的狀態(tài)監(jiān)測和分析診斷隊伍，原則上宜獨立設狀態(tài)檢測中心或診斷小組，而不宜以兼職的形式把狀態(tài)監(jiān)測的職能分解到機、電、爐、儀各專業(yè)中，或由各專業(yè)的點檢員(工程師)兼管。同時，要注意人員的相對穩(wěn)定，否則容易發(fā)生人員培訓困難、監(jiān)測工作不規(guī)范、數(shù)據(jù)得不到有效積累等情況。

2．精密點檢工作的標準化、制度化和科學化

(1)要根據(jù)電廠人員、設備的實際情況建章立制。如制訂《設備狀態(tài)監(jiān)測管理標準》、《狀態(tài)監(jiān)測設備分工管理制度》、《設備定期檢測項目和周期標準》、《狀態(tài)監(jiān)測儀器操作規(guī)范》、《設備狀態(tài)信息交流管理辦法》、《設備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)標準》等管理辦法和制度，以確保精密點檢或狀態(tài)監(jiān)測工作有條不紊地進行。

(2)要嚴格按照已經(jīng)制訂的標準和制度執(zhí)行。根據(jù)分工，狀態(tài)監(jiān)測人員按照標準定期開展狀態(tài)檢測和故障診斷，掌握其發(fā)展趨勢和規(guī)律。

(3)要注重典型案例的分析與積累。作為精密點檢的狀態(tài)監(jiān)測人員，通過定期和不定期監(jiān)測得到所需要的數(shù)據(jù)，只是一個基礎；更重要的是對大量數(shù)據(jù)和譜圖的分析，找出故障信息，甚至分析出故障原因及故障部位。因此，積極分析案例、積累案例，把案例作為故障判斷的輔助手段才是精密點檢的最終目的。

(4)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)標準的研究與建立。建立狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)標準是非常有意義和非常必要的，但又是一件十分困難的事情。在現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)中，油品和紅外監(jiān)測技術(shù)標準的建立和執(zhí)行相對容易做到，而振動、電流、磁通等監(jiān)測技術(shù)標準的建立比較復雜。國內(nèi)一般的做法是先收集國際、國內(nèi)的有關標準，制訂出企業(yè)的初始標準；然后再根據(jù)實際案例對標準進行修正，逐步建立一套適合于本企業(yè)的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)標準。

(5)要掌握循序漸進，有所為、有所不為的原則，科學地開展狀態(tài)監(jiān)測、分析和診斷工作。

精密點檢由專職點檢員提出要求在技術(shù)人員的協(xié)助下完成，根據(jù)設備狀態(tài)或異常情況，以及劣化傾向管理的需要提出計劃，因此，它是不固定周期，也不固定設備對象，隨機進行的。其內(nèi)容有如下幾方面：

(一)定期精密點檢

定期精密點檢是點檢員根據(jù)設備劣化傾向管理項目的需要提出精密點檢計劃表，在技術(shù)部門專業(yè)技術(shù)人員的協(xié)助下完成。有關檢查或測定的數(shù)據(jù)由點檢員隨機記錄，并記入設備檔案資料，點檢進行自身比較，對劣化傾向性作出判定，以便制定出合理的設備維修計劃和劣化零部件的更換計劃。

對于使用的精密點檢儀器也需進行定期標定，以保持其完成可靠測量精度的穩(wěn)定，不因儀器精度而影響被測部位數(shù)據(jù)的正確性。例如齒輪箱齒輪磨損摩擦的鐵譜分析，高功率風機軸承的振動測定等等。

(二)不定期精密點檢

不定期精密點檢是指設備在異?；驖撛诠收厦珙^時所進行的異常診斷。這種點檢也是由點檢員在平時觀察信息和點檢作業(yè)活動發(fā)現(xiàn)設備有異常情況時隨機提出的，必要時陪同技術(shù)部門專業(yè)技術(shù)人員共同測定。例如振動異常的精密測振，預測故障采用識別技術(shù)找出原因，觀察其發(fā)展；采用精密診斷技術(shù)進行精確的定量檢測和分析，找出故障位置、原因和數(shù)據(jù)，以確定相應的對策措施，解決定期點檢中疑難雜癥。

(三)設備故障(事故)調(diào)查

主作業(yè)線設備或其他重要設備發(fā)生故障(事故)時，對設備進行全面調(diào)查，了解情況，尋找造成故障(事故)的原因，并進行分析研究，提出防范措施和恢復對策，決定故障(事故)的修復方案。

因調(diào)查故障(事故)的需要，必要時可以對故障(事故)設備進行解體檢查，測定故障部位和故障機件的損壞情況，做進一步分析。

(四)設備綜合性調(diào)查

由于維修方面的需要，為獲得問題設備的解決方案以及判斷更新時間，而進行的綜合性調(diào)查。特別對故障多發(fā)性的設備，重復性故障的部位，劣化傾向性很嚴重的設備以及有些已無修復價值的設備，都可以采用這種綜合性調(diào)查，包括設備的性能測定、精度校驗等等。

(五)檢修施工(記錄)試運轉(zhuǎn)會合

設備在經(jīng)過重大或綜合性修理后，為確保全面的施工實績記錄以及在完工后的試動轉(zhuǎn)情況，在試運轉(zhuǎn)中進行的精密測定?；蛴捎诤贤?guī)定的需要(包括檢修或新設備投入使用等)，而進行的試運轉(zhuǎn)精密測定。

(六)購入零部件的管理檢查

對于新購入的備用品設備或零部件備品，以及在改進設備更新中訂購的設備，特別是在提運或入庫時以及使用前，必須進行質(zhì)量的驗收檢查。對于有精度要求的整機設備要進行精度合格與否的驗證判斷，必要時要進行設備的性能、功能考核，以使設備及零部件在投用前具有良好的本機體質(zhì)量。