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1、上海交通大学硕士学位论文国产600MW燃煤机组检修周期优化及经济性分析姓名：何绍赓申请学位级别：硕士专业：工业工程指导教师：叶春;张京玉20051201上海交通大学工程硕士论文 国产 600MW 燃煤机组检修周期优化及经济性分析 2上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 何绍赓
2、 日期：2006年 1月5日 上海交通大学工程硕士论文 国产 600MW 燃煤机组检修周期优化及经济性分析 3上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本文授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 保密，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 学位论文导师签名： 何绍赓 叶春 日期
3、：2006 年 1 月 5 日 日期：2006 年 1 月 5 日 上海交通大学工程硕士论文 摘 要 4国产 600MW 燃煤机组检修周期优化及经济性分析 摘要国产 600MW 燃煤机组检修周期优化及经济性分析 摘要 实施厂网分开、 竞价上网的电力体制改革后， 电力行业的垄断首先从发电侧被率先打破，从传统的计划走向市场，发电企业越来越感受到竞争的压力。 随着新的电价体制对发电企业上网电价的冲击及煤炭价格持续上扬导致企业运营成本的增加， 企业的获利空间正逐步被挤压。在这种形势下，吴泾第二发电有限责任公司对发电设备的管理和运行成本的控制更加重视，试图通过对机组安全性和经济性分析，采取适当措施，对检
4、修周期进行优化，以节约总成本费用，并在这一领域进行了一些重要技术革新和得到了一些成果， 并据此做出延长主汽轮机、发电机检查及大修的决定。论文主要从以下方面做了一些工作： 论文首先通过试验、监测和分析，对吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组检修周期进行了优化计算和技术经济比较， 提出了基于工程经济学和可靠性的延长主机检修周期的分析方法， 并根据该算法计算等效运行小时数、发生故障风险的概率，对检查/大修之间的间隔提出建议，最后确定最佳的检修时机；同时论文从技术管理的层面出发，对防止设备过修或失修、 提高机组可用小时和降低检修成本等方面提出了采用现代化技术手段和数据库技术以支持延长汽轮机-发电机检修
5、间隔的切实可行的措施， 并根据 20012005 年的五年检修运行情况，统计了在新的检修条件下， 增加点检投入使得强迫停机故障率不断降上海交通大学工程硕士论文 摘 要 5低的投资回报率， 即吴泾二发电大修周期由 4 年延长到 6 年可节约计划检修成本 1 亿多元，若按贴现率 6%折算到 2004 年价则计划检修成本减少了 1 亿 2 千万元左右。 论文采用的基于工程经济学和可靠性理论以延长发电厂主机检修周期的分析和评估方法， 可以在国产 600MW 燃煤机组的检修工作中推广和应用，也可以对其他的大型机组的检修提供参考，对提高电力企业自身的竞争能力有实际指导作用。 论文最后提出， 检修周期调整必
6、须根据主要设备和机组的故障特点和实际状态进行。只有持续开展机组状态监测和分析，及时了解和掌握主要设备和机组性能状态， 才能为灵活安排检修内容、 检修等级、检修时间提供必要的技术保证， 也只有通过实践不断完善并加以发展才能取得良好的效果。 关键词关键词：电力市场；电站主机；检修周期优化；经济性分析；机组检修成本 上海交通大学工程硕士论文 摘 要 6 OVERHAUL PERIOD OPTIMIZATION AND ECONOMICS ANALYSES ON 600MW UNITS ABSTRACT The monopoly of power industry will be reformed f
7、rom the side of generation sector after the power reformation with competition and separation of power plant and power grid. Meanwhile during the process from the planned economy to market economy, power plant will come up against the competition pressure more and more from power market. With the gr
8、owing effect to power plant from new-style price mechanism and rising coal price, the profits for generation companies will be reduced gradually. Based on the situation above, Shanghai Wujing NO.2 Power Generation LLCO has attached importance to optimal generation facility and operation cost managem
9、ent, further, which will take relevant measures to optimize overhaul period in order to save cost by economy and security analyses to generation units and make great achievement in key technology reformation. Also according to the above analyses foundation, Shanghai Wujing NO.2 Power Generation LLCO
10、 decided to take large-scale examination and overhaul to generation units. This paper will make relevant research in following aspects: 上海交通大学工程硕士论文 摘 要 7First, the paper will take optimization calculation and technical economy analyses to generation units with 600MW capacity and put forward analyse
11、s method based on engineering economics and reliability, moreover make use of the method to calculate operation hours and risk probability and raise reason suggestion to interval between examinations and overhaul, finally confirm optimal overhaul time. Meanwhile, the paper also brings forward modern
12、 technology method and database technology to extent the interval between examination and overhaul against over-repair and off-repair for saving overhaul cost and operation hours based on technology management. According to the overhaul operation period from 2001 to 2005, the plant increased point-e
13、xamination investment to reduce malfunction probability and return probability, in details, the overhaul period has postponed to 6 years from 4 years and saved cost about more than 100 million Yuan, and just meant 120 million Yuan with discount rate of 6% in 2004. Furthermore, the method based on en
14、gineering economy and reliability theory with extent of generation units period analyses and evaluation method can be popularized and applied in units with 600MW capacity, also which can provide relevant reference to the overhaul for large-scale units and present practicality for developing competit
15、ion among plants. Finally, the paper indicates that the overhaul period must be 上海交通大学工程硕士论文 摘 要 8regulated according to actual state for main facilities and malfunction characteristic. The plant can be provided by necessary technology support for flexible arrangement for overhaul content, overhaul
16、level and overhaul time and fulfill research and practice outcome through continuous practice and development. Key words: Electricity market; Generation plant mainframe; Overhaul period optimization; Economics analyses; Overhaul cost 上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 11第一章第一章 国内外机组检修状况分析国内外机组检修状况分析 随着电力体
17、制的改革，传统的发输供一体的电力体制转变为电网公司和发电两大公司，每一个发电企业都作为一个独立的经济实体参与市场竞争，其竞争程度将更加激烈，发电企业面临着新的挑战和机遇，如果发电企业能够在这场体制改革中能够紧紧地把握住机遇， 则发电企业能够有更大的发展。 对发电企业来说，降低机组的故障率、提高可用度、加强内部设备管理，在保证高可靠性条件下尽可能降低维修成本，以提高企业自身经营效益。吴泾第二发电有限责任公司（以下称为吴泾二发电）两台上海电器集团生产的 600MW 燃煤机组，平均每年的维修费用大约在 6000 万人民币，目前每四年大修一次34。若能通过机组安全性和经济性分析，采取适当措施，对检修周
18、期进行优化，则机组在保证安全性和可靠性的条件下，在不考虑由于检修而减少的发电量造成的损失仅维修费用的减少，就可以在经济性方面得到很大的收益。 我国电力工业目前广泛采用的检修模式是定期检修(TBM)，这种模式是上个世纪 50 年代从前苏联引入的6。在当时的制造和电厂对设备的监测技术条件下，这种检修模式应该是科学的，它为保证我国发电设备的长期安全运行提供了保证。这种模式将检修活动通常被划分为大修、中修、小修和日常检修。大修一般4 年安排 1 次，中修通常安排在 2 次大修之间，而小修一般每年安排 1 次。这 3种检修方式又具有明显的计划性，即检修内容比较固定，极少根据设备的实际状况确定检修内容。随
19、着发电设备制造工艺和监测、运行、检修水平的提高，国外的发电设备的检修周期明显大于国内的检修周期，以汽轮机高压缸为例，先进国家的机组已达到了 12 年一次揭缸检修一次，而我国则是 4 年一次9。多年的生产实践也证明，这种基于 TBM 的检修策略目前已明显缺乏科学和合理性，并带有较大的盲目性。近年来，国产机组大修间隔普遍由过去的 4 年延长到 5 年，进口机组大修间隔则为 6 年，机组小修为每年 1 次，检修等级由过去的大小修制改为A（大修）B（中修）C（小修）D（临修）检修制，使发电设备的检修组合更为灵活，更有利于发电企业根据设备状况安排设备的检修2。但是，机组的大修间隔由四年变为五年或六年，
20、必须对机组的安全性进行必要的评估和引进一些基本的状态监测设备和管理软件。检修方式的改变必然要有一定的经济投入，这种投入对整个电厂的安全和经济性方面的收效如何？如何安排更为科学？这必须经过上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 12技术经济比较才能得出。 1.1 大修间隔优化的提出 1.1 大修间隔优化的提出 上一世纪70年代，德国电力工业对定期大修的效果与必要性进行了分析研究。认为检修的内容应包括检验、修理与维护三项，就大修来说应包括检验与修理两项，但这里主要是指检验，所以大修间隔可以认为是停机检验间隔。 研究对运行110000小时内、100台机组（容量从50 MW至180
21、MW，建造年份从1954年至1963年）的事故情况进行了分析21-23。统计内容主要是运行中导致停机的事故以及大修时发现的缺陷。统计运行事故次数时，将每台机组两次大修之间的运行时段等分为两段（50%+50%） ，检修后一段称为N段，下次大修前一段称为V段，以区别事故是发生在N段还是V段，如图1-1所示。 若Ri代表第i次大修检验，N0为新机投运后的时段，按图1-1，则N0+V1代表投运与第一次大修间的时段，N1+V2为第一次大修与第二次大修间的时段, Ni+Vi+1为第i次大修与第i+1次大修间的时段。 统计结果表明：统计期间共有大修次数约300次，其中两次大修之间运行阶段（NiVi+1时间段
22、）发生事故183次，大修时未发现缺陷有158次，大修中发现隐性缺陷120次，因大修错误造成的事故17次。这一统计结果说明了定期大修对机组的安全和经济性是不利的。 然而这样的统计还未能体现事故的严重程度与对汽机可用率的影响，所以可以进一步统计发生在N与V期间的强迫停机费用（用N与V代表） ，以及大修费用（R代表） ，中修与小修费用（Rv代表） ，统计结果如图1-2所示。 i 代表大修次数，i=0 表示新机投运； 图 1-1 统计运行事故与大修所发现缺陷时采用的时间分段 Figure 1-1 Statistics to circulate the trouble with overhaul the
23、 blemish discover time that hour adopt cent segment 本次大修后时段 Ni-1 下次大修前时段Vi 100% 50%50% Ri本次大修后时段Ni 下次大修前时段 Vi+1 100%50% 50%Ri+1上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 130%10%20%30%40%50%N0RN+V+RvNVRv 0%10%20%30%40%50%RRvN+VNV 在图1-2中，以全部停机检修费用（估计包括修理费用与停机损失费用）为100%，N0为新机投入后N0时段的强迫停机费用（18%） 。由于N0代表了机组的“幼儿期”故障，也即
24、与制造设计缺陷有关的事故，所以如在统计时不考虑N0，则统计结果如图1-2右侧所示。这一统计结果比统计事故次数与发现缺陷次数更有意义。这组数据表明如机组情况良好无其它强迫停机的事例发生，则理论上大修费用值应等于82%，但目前在不考虑N0后大修费用也仅达44%，小修费用(小修费用绝大部分属于比强迫停运故障严重度轻一些的故障维修)占16%，而40%的检修费用都用于处理强迫停运故障的维修。这一统计结果证明，这一期间作为统计对象的100台机组的定期大修的效果不佳。有强迫停机维修费用的N时段和V时段还可以看出，机组在大修过后的一段时间强迫停机故障比例较小，而在大修前一个时间段故障发生率升高，这说明大修期间
25、应该做一些必要的监测和预防性维护，尽可能的将故障处理在强迫停机之前， 因为小修费用比大修和强迫停机故障维修成本要低，时间也较短，这就是状态检修经济性的主要来源。 在美国，按惯例汽轮机和发电机关键部件的检查大多是按设备制造厂规定图 1-2 用%表示的强迫停运检修费用与大修、中修、小修检修费用统计 Figure 1-2 Use % mean of force to shut down overhaul the expenses and overhaul,intermediate overhaul, repair the expenses covariance N0: 新机投入后 N0 时段的强迫停
26、机费用总和； N: Ni 期间的强迫停机费用总和； Rv 中小修费用总和 V: Vi 期间的强迫停机费用总和； R: 大修费用总和 上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 14的间隔期进行的。从北美电力可靠性协会（NERC）收集的数据看34，从1989年到1993年，汽机大修平均约5年一次，完成大修需时约6个星期，期间美国每一火电机组的停机电量损失平均达260000MW以上。对美国火电机组面言，这种停役造成的发电量损失在各种停机原因中居第二位，仅次于锅炉大修。对于许多运行情况良好的机组， 那些以避免事故为重点而设定的保守的时间间隔建议越来越受到质疑。延长间隔而又不牺牲可靠性，
27、其潜在的经济利益可能是相当大的。若把停机间隔从5年延长到10年，一座典型的发电厂在20年内将可减少二次耗时57周的大修，可获得运行和检修费用及替代电力费用上的大量节约。例如，把停机检修间隔时间从6年延长到8年，一座有4台机组的2400MW发电厂估计将可节约6200万美元（合700万美元净现值） ，而停机检修间隔从6年延长到10年将可节约16800万美元（合4200万美元净现值） 。 根据上述统计与分析结果可以认为，定期大修的效果不佳，应考虑改进和优化。 1.2 各公司对大修间隔优化的考虑 1.2 各公司对大修间隔优化的考虑 由于定期检修的效果不佳，如何选择合适的检修模式是各先进国家电力公司考虑
28、的问题。早在上世纪七、八十年代开始，西方国家电力公司就开始研究延长机组的大修间隔，锅炉由于必须服从各国锅炉检验规范的规定，故而主要是研究汽机的大修间隔。这方面的典型代表是加拿大电气协会、德国电力公司和美国电力公司23。 1 加拿大电气协会 1 加拿大电气协会 1987年加拿大电气协会（Canadian Electrical Association）的一个调查汽轮机发电机大修间隔决定因素的研究项目， 发现所调查的电力公司中多数的检修间隔是4至8年，平均6年，这与制造厂的建议是非常一致的30。这一研究认为，很多机组具有在比两次大修间隔长得多的时间内运行的潜力， 并认为采用可靠的在线和离线监测工具，
29、在实现延长大修间隔中是至关重要的。然而，当时的监测和预测性检修系统缺乏一种全面的在线、实时的T-G(汽机发电机)健康评估能上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 15力，大多数只能获取一些数据供事后使用和分析，这是一种耗时费力的方法，它在很大程度上依赖于人们的专业知识， 而且不能对关键部件的故障机理与影响连续运行时间的各事件之间的寿命周期关系进行分析。 因此需通过创新的途径开发一个灵活、 全面的T-G健康管理系统， 包括硬件、软件和总结了以往经验并吸取现有最佳实践及技术的辅助数据库。 此系统将支持更大的目标，为发电厂提供各种手段，以在内部和向其保险公司证明延长检查和大修之间的
30、间隔是安全合理的，为合理延长T-G的检查与大修间隔提供一种有效可行的方法。 2 德国电力公司 2 德国电力公司 德国电力公司在上世纪7080年代对火电机组的大修效果进行了分析研究，分析的结论是，确定是否停机检修的依据应该是在线监控设备的显示、制造厂的意见与同类型机组的事故经验， 而不应定期进行， 并据此设法延长了大修间隔23。这是基于以下几方面的共识： 主要依靠大修的目视检验而只是在少数部位实施科学的检验与分析（例如寿命评估）是较难发现缺陷并评估发生破断的（强迫停运）概率的； 根据具体从事检修的工作人员的经验，通过大修发现缺陷并及时发现有破断风险的事例是不多的，因而对大修的作用与效果提出了质疑
31、，他们认为，应从是否能发现潜在的、能导致事故的故障出发，来考虑大修的作用与效果，并由此找出比定期大修更好的方法； 一台大型多缸汽轮发电机组的解体与组装过程是比较复杂的，而且容易出错，因此有时大修反而成为导致事故的原因。根据分析研究和达成的共识，以改善大修效果为目标的检修策略改进和优化的方向是：延长大修间隔，减少大修次数，缩小大修规模。 在保证机组一定可靠性的前提下，对机组进行大修周期优化在具体做法上主要考虑和涉及以下几方面的内容23： 导入较有弹性的大修周期 为了提高检修效果，在制订检验计划并就大修间隔作出决定时，应考虑以下几方面作为决策依据： 对部件存在缺陷的设想以及发生事故的推测应更多依靠
32、在线监控的显示、制造厂与保险商的意见以及兄弟厂同类型机组的事故经验。 尽量避免大修造成的事故 上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 16汽轮机大修的解体与装配工作比较复杂，不但工作人员多、费用高，而且耗时也较长，容易出错，以至在大修结束投产后发生事故，出现了不应有的大修负效应现象。为了避免这种情况，必须严格监督大修的拆装工作，所有组装文件都必须签名，尤其是动静间隙、轴承与监控仪表的校正必须特别重视，以确保大修工作中不发生错误或疏忽，同时还必须重视大修后的启动工作。 广泛采用先进的无损探伤技术 当时大修检验的效率不高，大修时仅在设想可能有故障的地点进行无损探伤，且涉及的部件不
33、多。象轴封套筒下、联轴器处、轴螺母下的转子裂缝，依靠大修时或强迫停运时的停机目视检查是无法发现的。 在紧接大修结束的运行阶段发生的部件损伤中叶片损伤占 33%。有些叶片损伤无法在大修检验中发现。因为这种裂缝还不严重只有在离心力作用下才裂开、静止时根本无法察觉，所以为了减少大修后的强迫停用必须开发更先进的无损探伤技术，并在大修中广泛应用，才能提高大修效果。 事故经验的交流 制造厂应向电力公司提供有关汽机部件事故的经验，并同时提供有关进行无损探伤、目视检验与准备备件的建议，电厂则应根据制造厂提供的资料，在缺陷恶化前选择适当时间安排有目标的、针对性的中修或为固定时间间隔的长期大修，以使检验目标的范围
34、达到最小。由于汽机的部件繁多，提供这方面的技术服务比较困难，因此有关各方一直在设法推广这种技术性用户服务，以利用信息防止事故。 区分容易在运行中发生的事故与容易在大修中预先发现的事故 为了提高大修的效果，需改善预测事故的能力，因此可以将部件的可能导致事故的缺陷分为： 能通过大修检验发现的缺陷； 会突然在运行过程中导致事故的缺陷两种。 图 13 即示出这种分类方式。 上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 17 由图 1-3 可知， 汽缸的裂纹与变形，较多在大修时发现。事实上的确很少汽缸会在运行中泄漏而被发现，大修时很难查出动叶的疲劳裂纹，只有 7的动叶疲劳裂纹可以在大修检验中
35、发现，而一般是因动叶断裂跌落影响转子平衡使振动加剧被发现的。图 1-3 同时还示出，应针对在运行中容易突然发生的事故， 开发在线监控设备， 以便一方面在运行时能清楚了解汽机部件 （例如动叶）的缺陷，另一方面也有助于大修时能尽可能发现汽机存在的弱点。 内窥镜检查与不揭缸测量间隙 无论制造商或电厂都希望由制造厂设计，在汽缸上开窥视孔,以在不揭缸的条件下扩大检查的范围，这样就能利用先进的内窥镜检查比较危险的汽缸部位，例如导叶与隔板，并且也能用探针测量径向间隙以及转子与导叶间、转子与内缸间以及内外缸间的轴向间隙。 迄今最成功的应用是用有可控镜头的玻璃纤维内窥镜检查喷嘴组、 低压部分轴封补偿器、 快关阀
36、、 调门、 蒸汽过滤器与低压叶片等。 根据以上 6 方面的考虑，汽轮机定期大修检验可利用锅炉停用的时间阶段，分段（高、中与低压）依次检验代替。这种中修也无需按固定时间表进行，而应根据制造厂、同类型机组、以及保险商的经验，尤其应考虑在线监控设施的显示以及特殊测量的结果，再决定是否进行中修。根据测轴振动以及内窥镜的使用经验， 可能导致汽机事故的重大缺陷都可以通过稳定运行的振动状态变化与裂纹显示获悉。故此发电厂应依靠在线监控的显示，特殊试验的结论以及制造厂与保险商的事故信息，设想缺陷情况后，再确定是否需停机揭缸检验。 3 美国电力公司 3 美国电力公司 美国电力公司和美国电科院（EPRI）在进行大修
37、周期延长的研究中，主要考虑并开展了以下几方面的工作28-32： 图 1-3 容易在运行中发生的事故 与容易在大修中预先发现的事故 Figure 1-3 Easily trouble take place in themovement with easy trouble that discover inadvance in overhaul 30%30%42%50%58%63%0%20%40%60%80%100%汽缸裂缝变形倒叶松动隔板变形轴封损坏喷嘴损坏调门、快关阀动叶损坏、疲劳裂纹大修检验中发现的事故在运行中发生的事故上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 18其一，根据经
38、验逐步延长汽机的揭缸检验的间隔，即根据可靠性统计资料与具体机组的经验和等效运行小时数据相结合，通过NPV（净现值）法来优化汽轮机的大修间隔。 这一方法是先利用可靠性统计资料求得汽机大修后汽机部件的强迫停运概率随运行小时数增加而逐渐增加的曲线， 然后计算下一次大修使这一曲线发生变化，也即使强迫停运概率降低所获的收益。在一定时期（例如20年）内大修收益最高的一年即为初步确定的最优大修日期，然后再考虑大修费用、大修对效率的影响、强迫停机率极限、安全极限以及折算成现值等，修正求得最优的大修时间。 其二，EPRI及其它单位为了有效回答延长T-G检查及大修之间的间隔所必须处理的问题，开发了大量重要技术以对
39、上述诸多情况进行评估，以作为决定T-G检查及大修的根据。例如，EPRI的转子应力和断裂评估（SAFER）计算机软件，它能协助工程师进行汽轮机或发电机转子剩余寿命的评估工作。 该软件通过分析轴孔超声探伤数据、计算转子温度及应力分布情况，用实际缺陷数据估计裂纹的发展， 并通过确定的和概率的分析方法计算裂纹达到危险尺寸所需的应力循环次数，从而得出转子剩余寿命。还如，EPRI的BLADE是另一个状态评估工具，供评价汽轮机关键部件之用。 汽机叶片事故在历史上是电力公司计划外停役的一个主要原因。BLADE（Blade Life Algorithm for Dynamic Evaluation）正被用于评价
40、叶片应力和振动特征，预测剩余使用寿命。它利用用户提供的几何尺寸数据，计算叶片各部位（叶型、叶根、叶片铆钉头、围带）的静应力和动应力，同时也考虑了叶片自振频率、材料性能降低、蒸汽及其夹带的杂质流经叶片时的破坏作用等因素。BLADE综合了静应力和动应力数据、已知叶片金属材料的性能以及汽轮机的循环历史， 估算何时可能出现疲劳裂纹及裂纹扩展条件下叶片的可能使用寿命。电力公司的工程师使用BLADE程序能诊断叶片故障的根本原因，评价新叶片的配置或提出设计改进建议，预测剩余的有效疲劳寿命。从而实现最佳地利用检修人力物力，最大限度地提高设备利用率。 其三，大修检验中如发现有宏观（毫米级）裂缝，用概率方法求取如
41、投入运行，随着运行小时数增加，这一缺陷引起部件破断（强迫停运）的概率逐渐上上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 19升的曲线，以供确定下次大修日期参考。采用概率方法的原因是由确定性（Deterministic）方法确定的部件寿命一般都太保守而改用概率方法，它从已发现的部件损伤出发，预测今后发生事故（破断）的概率，以确定下次大修的日期，在计算中牵涉了有限元法、断裂力学与Monte Carlo模拟等技术问题。而日本电力公司偏于以发生宏观裂缝为部件寿命的终结， 根本不允许有裂缝的部件参加运行，因而不需要有这方面的优化。 其四，状态检修工作的开展。状态检修，又称预知性检修，就是根据
42、设备工作过程中的劣化程度决定是否对其进行适当的检修的一种检修方式，其核心为，在进行检修前要通过各种离线、在线状态监测手段和诊断分析技术对设备的状态信息进行综合分析，判断设备的异常情况，预知设备的故障，在故障发生前合理安排检修的时间、内容，即根据设备的健康状态来安排检修计划，实施设备检修。由于状态检修方式的基础是对设备进行状态监测、状态评估和趋势分析，基本上是“以测代修” ，提高了维修的目的性和有效性，最大程度地避免了过修与欠修，可以把机组的可用率、可靠性提高到最大，并把因维修带来的损失降低到最小的程度。美国电科院及其维修诊断中心、美国西屋电气公司，在试点电厂取得成效的基础上逐步推广应用，此后有
43、近70的火电厂应用了预知性维修技术。 其五，优化检修工作的开展。由于随着电力市场非管制化的发展，电厂将面对日益加剧的竞争环境。为此，到90年代中期，美国电科院及其维修诊断中心在其多年经验积累的基础上，推广应用简化RCM(以可靠性为中心的检修)来优化现有的检修策略，以进一步降低电厂的发电成本。简言之，优化检修就是综合运用定期检修、状态检修、故障检修等各种检修方式，根据设备的重要性和发生故障的特性，科学地进行检修决策，合理制订、安排各类检修方式的内容和检修周期， 从而在保证机组安全、 稳定和可靠发电的基础上， 降低发电设备的检修成本，其中延长设备/机组的检修周期，去除无效、多余的检修任务，注重预知
44、性维修任务和对设备状态的分析与评估是其关键之所在。此外，优化检修还是一个动态的过程，需要对检修策略进行持续的调整和优化。 上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 201.3 国内发电厂检修工作状况 1.3.1 已投运的 600MW 机组检修周期安排 1.3 国内发电厂检修工作状况 1.3.1 已投运的 600MW 机组检修周期安排 到2003年底，国内共有30台600MW机组运行，其中汽机由上汽厂生产的有5台，包括吴泾二发电的2台，由哈汽厂生产的有7台，其它均为进口机组，具体情况如表1-1所示34。 表 1-1 国内 600MW 机组概况及检修周期安排 Table 1-1 6
45、00 MW unit in domestic and overhaul the period arrangement 电厂名称电厂名称 机组号机组号 机炉电厂家机炉电厂家 投产日期投产日期 大修周期安排（年）大修周期安排（年） 托克托 #01 日哈日 2003.06.09 未大修 托克托 #02 日哈日 2003.07.29 元宝山 #02 法德法 1985.12.30 5 元宝山 #03 哈哈哈 1998.03.24 5 盘山（大唐） #03 哈哈哈 2001.12.18 盘山（大唐） #04 哈哈哈 2002.06.05 邹县 #05 日美日 1997.01.17 邹县 #06 日美日 1
46、997.11.05 聊城 #01 上英上 2002.09.28 聊城 #02 上英上 2003.08.18 哈三 #03 哈哈哈 1996.01.27 4 哈三 #04 哈哈哈 1999.11.30 首次大修 3 年 扬州二 #01 美美美 1998.11.12 扬州二 #02 美美美 1999.06.20 北仑港 #01 日美日 1991.10.30 4 北仑港 #02 法加法 1994.10.20 4 北仑港 #03 日日日 2000.09.28 北仑港 #04 日日日 2000.07.08 上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 21电厂名称电厂名称 机组号机组号 机炉
47、电厂家机炉电厂家 投产日期投产日期 大修周期安排（年）大修周期安排（年） 北仑港 #05 日日日 2000.07.28 平圩 #01 哈哈哈 1989.11.04 6 平圩 #02 哈哈哈 1992.12.25 6 石洞口二 #01 瑞美瑞 1992.06.12 8 石洞口二 #02 瑞美瑞 1992.12.26 8 吴泾二 #01 上上上 2000.07.10 首次大修 吴泾二 #02 上上上 2001.05.06 首次大修 后石 #01 日日日 2000.03.15 后石 #02 日日日 2000.09.16 后石 #03 日日日 2002.03.15 后石 #04 日日日 2003.03
48、.01 台山 #01 上上上 2003.12.09 1.3.2 国内发电厂状态检修工作的开展 1.3.2 国内发电厂状态检修工作的开展 随着发电设备单机容量的提高，制造工艺的进步，自动化程度的提升，尤其是计算机网络和诊断技术不断应用于生产实践，定期检修制度问题也日益暴露。1997年国家电力公司开始组织火力发电设备开展状态检修研究和试点工作，先后组织专家赴美国、欧洲对状态检修实施情况进行考察。通过考察调研和国外专家的来访介绍，对设备状态检修的认识不断深入和理解，从而逐步认识到状态检修是一种很重要的检修方式，是检修策略优化的核心内容，是优化检修工作中最重要的一部分。最初的试点电厂有北仑、外高桥、石
49、横、邹县等电厂，在试点电厂开展状态检修取得初步成效的情况下， 不少火电厂和水电厂都对状态检修工作有了进一步认识，并逐步开始实施与应用9。 在开展状态检修工作过程中，有的电厂成立设备管理部，从体制上将策划层和作业层进行分离，以推进开展设备的状态检修；有的电厂成立了独立的状态监测小组，加快了设备监测和诊断技术的研究，定期给电厂设备管理部提交设备上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 22的状态报告；有的电厂通过引进设备全过程综合管理软件，实现了检修管理的规范化、标准化、程序化；有的电厂还通过开展简化RCM(以可靠性为中心的检修)的分析工作，优化资源配置，优化检修策略，从而实现从状
50、态监测向优化检修的跨越。不少电力试验研究所在状态检修工作中发挥了积极的作用，如上海市电力试验研究所在应用简化RCM分析技术进行检修基础优化和PDM（预测性检修）状态监测与分析的过程中提供了技术支持，山东省电力研究院诊断研究中心、河南电力研究院状态检修中心、东北电力诊断研究中心纷纷成立，以对联网机组提供远程诊断咨询与服务,发挥数据中心优势，提供数据支持，更好地服务于现场6。 无论是优化检修还是状态检修，设备的状态监测与分析是其开展的技术后盾。要对设备进行有效的监测与诊断，往往采用多种监测技术对单一设备进行综合监测和诊断分析，而非局限于单一的监测手段。目前常用的监测设备有振动测试仪器、 （便携式）
51、油液分析仪、马达分析仪、超声泄漏检测仪、红外热成像仪等设备。如何以设备的状态来决定设备检修与否及何时检修，均是基于对设备状态的准确了解与趋势判断， 它需要长时期的数据积累和技术人员丰富的分析诊断经验。 这要经过以下工作的开展， 才能逐步积累。 即通过离线、 在线的振动监测，收集设备的状态数据，建立设备正常运行的振动基准值、警戒值和发展趋势，必要时对振动进行根本原因分析；通过对润滑油或润滑脂的颗粒度、粘度、含水率等方面的监测，建立基准值、警戒值和发展趋势，以确定何时增加润滑剂或更换润滑剂；通过马达分析仪，对马达的振动、温度、电流等参数进行在线监测，确定马达的状态，建立基准值、警戒值和发展趋势；用
52、便携式超声泄漏检测仪来监测泄漏和其它高频噪声源；通过比对不同日期的、由红外热成像仪拍摄的照片，及时发觉设备局部过热的部位并识别严重程度。 目前，我国在设备状态监测方面已取得一定的科研成果，如锅炉“四管”泄漏监测预防装置、汽轮发电机的远程故障监测诊断系统、汽机调节系统诊断技术、热力系统监测诊断等。这一系列科技项目的完成和应用，为发电设备状态检修工作提供了较充足的技术手段， 但要依靠目前状态监测的诊断分析水平给设备维修策略的改变提供足够有力的依据，尤其是关键性设备，尚缺乏足够的技术底上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 23蕴。因此，目前状态检修主要试点于锅炉、汽机、发电机等本
53、体的辅助设备/系统上，对于本体还是以监测为主。要改变这种情况，需要通过现有的人力、技术手段，循序渐进地开展设备监测与诊断分析工作，才能为以后的设备诊断分析及检修策略的优化打下扎实的基础。 目前，优化检修工作在少数电厂已取得了阶段性成绩。如外高桥电厂在引入计算机化的检修管理系统、简化RCM分析技术、CSI公司的离线状态监测仪器与RBMWARE软件、发电机故障专家诊断系统、电厂主设备寿命管理系统、运行优化管理系统等，使电厂机组的大修周期从4年延长到6年有了一定的技术依据和信心；大连电厂在实行了设备优化检修后，减少了机组不必要的过剩检修、固定的中期检修，使1号机组的A级检修周期由4年延长到6年，2号
54、机组的A级检修周期由4年延长到8年。有效地提高了火电机组的可用水平，降低了设备的维修成本，为企业带来显著的经济效益34。 1.3.3 对定期检修周期提出新挑战 1.3.3 对定期检修周期提出新挑战 目前，我国电厂广泛采用的是以故障检修、预防性计划检修为主的检修体系1。这种20世纪50年代从前苏联引入的基于传统的TBM（以时间为周期的检修）的检修体制，主要包括大修、小修、临修、定期维护等形式，其中，大修间隔34年，小修间隔48个月，检修项目、工期安排和检修周期均由管理部门根据经验制定。这种检修体制在相当长的时期内在我国电力生产中发挥了重要作用。随着电力市场的逐步开放，发电企业之间的竞争日益激烈，
55、火电厂对设备维修环节的重视程度也越来越高。同时投运的火电机组日益趋向于高参数、大容量、自动化，其安全经济运行对社会的影响也越来越大，维修投入大幅上升。面对这个情况，现行检修体制明显暴露出所存在的缺陷，如临时性维修频繁、维修不足、维修过剩、盲目维修等。如何合理安排电厂设备的维修内容和维修周期，节省维修费用、降低维修成本，同时保证系统有较高的可靠性已成为一个广为关注的重要课题。 随着我国电力体制改革的不断深化，人们逐渐意识到TBM检修方式已不能完全适应激烈的市场竞争对电力企业提出的更新的要求， 电厂呼唤着一种崭新检修上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 24方式的诞生。当前国内
56、对新型检修方式的研究不断深入，尤其是在状态检修技术的开发和应用上，围绕着锅炉、汽轮机、发电机等大型电力设备，在设备寿命管理与预测、设备状态监测及故障诊断技术等方面取得了一系列可实际应用的成果。但由于在优化检修策略方面的研究刚处于起步阶段，大量的监测与诊断新技术只能在定期和计划性检修的框架下得到应用， 从而使新技术在检修策略调整中的作用未能得到充分发挥。 1.3.4 新检修导则的定稿和实施 1.3.4 新检修导则的定稿和实施 在对国外状态检修技术和优化检修策略方法不断深入理解和试点电厂取得初步成效的基础上， 在有关单位、 部门、 发电企业的牵头和参与下， 对SD 230-1987国家主管部门在计
57、划经济模式下提出的发电厂检修规程提出了修改稿，通过积极的讨论并几经修改，最终修订版于2003.01.09发布，于2003.06.01实施。此次修订将原强制性标准改为推荐性标准， 并更名为 发电企业设备检修导则2。 新导则与原规程在指导方针、质量管理方法及检修方式等基本原则上区别体现在以下三方面。 删除了原规程中的“应修必修、修必修好”的原则。 这是因为在计划经济检修模式下， “应修必修” 实际上就是 “到期必修” ，若不进行检修就是失修，并承担相应的责任，故形成了设备一到检修周期，无论设备状况好坏均安排设备检修， 不利于企业推行和加强实施设备状态检测和检修工作的开展。 原规程中提出了贯彻“预防
58、为主，计划检修”的方针，实行发电设备定期计划检修。随着电力工业的发展，这种检修方式在检修编制、间隔安排几项目的确定等方面存在的问题日益突出，易造成设备的过修或失修。目前，许多发电企业不断探索实施设备检修新方法，如状态检修、优化检修、基于风险检修等，采用先进的设备状态监测手段，合理安排设备的检修策略，降低设备的维修率，提高设备可用率。因此，将原“预防为主，计划检修”的检修模式改为“在定期检修的基础上，逐步扩大状态检修的比例，最终形成一套融定期检修、状态检修、改进性检修和故障检修为一体的优化检修模式，以充分发挥设备潜力、提高设备可用率、降低检修费用乃至发电成本。 主要设备的检修等级、检修间隔较原规
59、程有较大的变化，主要反映在两个方面： 随着发电设备上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 25制造工艺和运行、检修水平的提高，国产机组大修间隔普遍由过去的3年延长到4年，有的甚至达5年，进口机组大修间隔为6年，机组小修为1年1次，因此，机组检修间隔进行了延长，即国产汽轮发电机组为46年，进口汽轮发电机组为68年； 检修等级由过去的大小修制改为ABCD检修制，A级检修相当于原来的机组大修，B级检修停运时间处于原大小修之间，约为A级检修的一半，C级检修相当于设备小修， D级检修停运时间约为C级检修的一半， 并在检修项目方面有所改变，即在大小修制中往往是固定的，而在ABCD检修制中
60、，其检修项目比较灵活，这些改变将使发电企业的检修更为灵活，更有利于发电企业根据设备状况安排检修，更适应状态检修工作的开展，减少检修次数和检修工作量，从而降低检修费用。 此外，新导则在其检修管理的基本要求中，明确提出了：建议发电企业宜建立设备状态监测和诊断组织机构，对机组可靠性、安全性影响大的关键设备实施状态检修，并采用现代化的计算机技术，实现设备全过程的综合管理。 1.4 状态监测的主要手段 1.4 状态监测的主要手段 对设备/机组进行状态监测时，不仅要采用有效的监测设备和诊断技术进行监测和分析， 而且还要不局限于单一的监测手段， 要多种监测技术进行综合运用，监测型式包括在线监测和离线监测两大
61、类22。 目前常用的监测设备有振动测试仪器、 （便携式）油液分析仪、马达分析仪、超声泄漏检测仪、红外热成像仪、紫外热成像仪等设备。 通过离线、在线的振动监测，收集设备的状态数据，建立设备正常运行的振动基准值、警戒值和发展趋势，必要时对振动进行根本原因分析；通过对润滑油或润滑脂的颗粒度、粘度、含水率等方面的监测，建立基准值、警戒值和发展趋势，以确定何时增加润滑剂或更换润滑剂；通过马达分析仪，对马达的振动、温度、电流等参数进行在线监测，确定马达的状态，建立基准值、警戒值和发展趋势；通过便携式的超声泄漏检测仪，以监测泄漏和其它高频噪声源；通过比对不同日期的、由红外热成像仪拍摄的照片，及时发觉设备局部
62、过热的部位；通过紫外热成像仪，可更早的发现电气设备、线路故障点。 除了监测设备所提供的相应诊断技术外，还可以根据设备的重要性，开发上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 26设备在线/离线的专家诊断系统。根据采集到的状态数据，参照设备的设计参数、材料参数、运行状况，调查同类型或相似设备的故障情况，智能化地给出比较可靠的设备状态。 1.5 国内外可靠性和可用率分析比较 1.5 国内外可靠性和可用率分析比较 表 1-2 国内外若干燃煤大机组投运后第一年的可靠性比较 Table 1-2 After domestic and international units carry the
63、 reliability of the first year compare 国别 电厂 机组号 容量 MW 蒸汽参数 制造厂 （锅炉/汽机）投运年月可靠性统计时间 强迫停运率% 可用率% 美 Gavin 1 1300 超临界B&Q/BBC 1974.10 投运后第1年7.10 92.30 美 Zimmea 1300 超临界B&Q/ABB(高压)WH(低压)1991.03 投运后第1年0.50 91.40 日 松岛 1 500 超临界三菱重工 /日立 1981.01 投运后第1年 99.57 日 松岛 2 500 超临界三菱重工 /日立 1981.06 投运后6个月 100 日 苫东厚真 2
64、600 超临界石川岛播磨/日立 1985.10 投运后第1年 99.05 韩 保宁 4 500 超临界 1993 投运后6个月 88.92 中 平圩 1 600 亚临界哈锅/哈汽 1989.11 投运后第1年26.10 50.26 中 北仑 1 600 亚临界CE/东芝 1991.10 投运后第1年24.50 47.25 中 石洞口二厂 1 600 超临界CESULZER /ABB 1992.06 投运后第1年11.57 69.90 中 北仑 2 600 亚临界Babcock/ ALSTHOM 1994.10 投运后第1年24.24 63.11 从上表可以看出，早期我国大机组建设中存在的一个主
65、要问题是，新机组在投产初期，尤其是投产后的第一年，可用系数低、事故停用次数多， （再查看后几年的数据，可以发现这种情况还延伸到投产后的第二年、有的甚至长达35年之久）34。华东电管局曾分析新投产大机组可靠性，1988年1993年新投产机组第一年的可用系数一直徘徊在70%左右，连续6年没有达到80%，这是影响大机上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 27组可用系数的主要矛盾。1994年投运的北仑电厂2号机，1995年的等效可用系数也只有63.11%。这与美、日等国大机组投运后第一年可用系数大于90%的先进水平有很大差距。影响可靠性的因素主要有：质量不良；设备、检修和安装问题；
66、四管泄漏；热控保护问题；煤质问题；辅机故障。 通过多年的狠抓基建竣工投产机组达标等一系列措施，取得了明显的效果，新机组投运后第一年的可靠性指标逐年提高。此外，通过“质量第一”贯穿电建全过程、加强可靠性管理、提高检修质量等措施后，600MW机组的等效可用系数大幅上升，等效强迫停运率大幅下降。图1-4和图1-5是近5年600MW等级、国内外机组的可靠性统计数据（国外机组的可靠性统计数据取自北美电力可靠性协会）34，图上明显示出了国内600MW机组在等效可用系数、等效强迫停运率方面优于国外相应等级的燃煤机组。 80%84%88%92%1999年2000年2001年2002年2003年北美600-79
67、9MW机组国内600MW0%2%4%6%8%1999年2000年2001年2002年2003年国内600MW北美600-799MW机组图 1-4 等效可用系数 图 1-5 等效强迫停运率 1.6 小结 1.6 小结 由于锅炉大修周期主要受到各国锅炉检验规范的规定，因此机组大修周期的延长主要是针对汽轮机和发电机。 大修周期的优化，首先是根据可靠性统计资料与具体机组的经验、等效运行小时数据、在线监控设备的显示、制造厂的意见与同类型机组的事故经验相结Figure 1-4 equivalent effect can use the coefficientFigure 1-5 equivalent ef
68、fect forces to stop the luck rate 上海交通大学工程硕士论文 第一章 国内外机组检修状况分析 28合，通过NPV这一收益和风险相权衡比较的方法来决定汽轮机的大修间隔。 大修间隔的进一步优化，需要展开专题性的基础研究，研究故障等现象的萌生、发展、加速的过程和机理，并建立运行参数与设备故障之间的联系，通过离线的状态监测和专门试验，确定设备的状态，尤其是设备带缺陷情况下的可用情况。通过专门性的基础研究，以准确评估设备的可用状态，为风险评估的准确性提供有力的技术支持，并由此而展开得到进一步优化的大修周期。 上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究
69、29第二章第二章 火电机组大修间隔优化技术研究火电机组大修间隔优化技术研究 吴泾二发电600MW汽轮发电机组的大修间优化可以通过三种模式来进行。一是基于可靠性统计数据和检修经验的优化检修间隔； 二是通过部件的寿命检测来优化检修间隔；三是通过状态检测和评估决定检修间隔。对火电机组来说应根据不同的部件采样不同的方法。以汽轮机为例，汽轮机的叶片，以目前的技术很难对其状况进行正确评估， 因此可以采用通过对大量的可靠性统计数据对叶片的故障进行统计， 以得到相对优化的维修时间间隔； 对汽轮机转子、 汽缸和汽缸螺栓，采用现代计算、材料和计算机技术，采用在线应力计算和寿命评估的方式确定检修间隔;对通流部分则可
70、以通过对汽轮机热力参数的检测进行状态评估以决定优化的检修间隔8。因此，对一个燃煤电厂的检修间隔优化确定，采用什么方式，应根据具体对象确定。 2.1 汽轮机发电机（T-G）的三个层次优化技术 2.1.1 基于可靠性统计数据和检修经验来优化大修间隔 2.1 汽轮机发电机（T-G）的三个层次优化技术 2.1.1 基于可靠性统计数据和检修经验来优化大修间隔 在这一层次的优化中，就是要在汽机维修工程计划和财务决策间架起一座桥梁13。它是根据可获得故障历史数据的、或这类数据由用户确定的汽轮发电机组各单元的任意组合，提供按NPV方法来获得大修间隔最佳化（OIO，Overhaul Interval Optim
71、ization） 。这一层次分析的目的是，即使对一个或多个关键单元没有进行监测或进行专门的、复杂的工程分析，也能为电厂提供汽轮发电机组检修间隔初始寻优的方法。这一思想的优化决策模型如图2-1所示。 该模型说明了各部分与大修时间决策之间的关系，决策的目标是获得最大的NPV，但仍须在预算限额、强迫停机率及故障安全概率极限的范围内。对不确定节点上的故障概率可用可靠性统计分析中所考虑的所有部件的综合概率曲线，时间则用等效运行小时数加以修正。 风险决策分析 风险决策分析 在我国发电设备中，对发电设备的故障历史统计数据还没有形成一个完整上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 30的
72、数据库, 建立在统计的故障历史数据之上故障概率难以得到。 然而在任一部分分析时均需以故障概率为基础，所以此次分析中，所用的数据使用了北美电力可靠性协会的发电可用性数据系统（NERC-GADS）的数据34，由于吴泾二发电的发电机组沿用了国外相应制造技术（西屋公司技术） ，因此用该数据库的数据分析的结果对吴泾二发电600MW机组的优化检修时间间隔具有一定的参考价值。 分析过程选定了与汽轮发电机组有关的典型的16个关键单元的数据。在任一指定的运行年份中， 对16个单元中的每一个都明确规定了故障率和强迫停机的概率。为了比较结果，对各单元都定义了两条曲线，分别代表两种可能的检修选择采取行动进行检修维护，
73、或者什么也不做。 对于每个单元都要确定其维修费用和替换电力（由于停机所造成发电量损失而由其它发电企业承担，费用根据停机时间和停机时间段而不同） ，以建立强 图 2-1 汽轮机-发电机使用概率性安全极限的优化决策模型 Figure 2-1 Safe extreme limit of a turbin- generator usage probability of excellent turn to make policy the model检查 时间 检查费用预算 限额 强迫停机率限值 电厂停机时间停机费用净现值 容量系数替代电力费用汽机破坏费用故障费用部件“B”故障概率 以概率极限表示的安全极
74、限估计故障概率部件“A”故障概率 不确定的 确定的 约束 结果 上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 31迫停机故障造成的具体后果。在分析中，不仅仅考虑故障的概率，而且还要考虑风险，即将故障造成的后果与电厂的财务状况联系起来进行分析。这里，风险被定义为故障发生的概率乘以故障发生的后果。例如，如果在第一年中某个单元的故障概率为1%，估计故障的后果为检修费用与停机损失共计100万元人民币，那么，某个单元在该年的风险为1万元人民币。 因为故障概率随时间而增长，所以风险也将随之增长。对因“什么也不做”而获得的收益与这个风险进行权衡，以决定最佳折衷方案。其决策分析过程如图2-2
75、所示。 “现值”考虑的是货币的时间价值和每年维修费用的税率。在“有”或“没有”大修的条件下，同一个单元的故障概率是不同的，当概率被乘以指定的费用时，就产生了两股现金流。在选定的时间段中可能进行检修停机，则OIO按顺序用近似的收益和费用代入其间的每一个年份。逐年进行“有”和“没有”检修的现金流的代入，将结果（或NPV）按年描绘成曲线图，从而显示出推迟检修造成的结果（随着风险的增加）是正的还是负的。 各单元故障概率曲线（数据）获取的简化方法 各单元故障概率曲线（数据）获取的简化方法 该方法包括下列一些步骤： （1）定义每个独立的可靠性单元的有关费用和故障的概率。在分析中，设运行系数、负荷系数和燃料
76、费用在整个时间段中均为常数，以便将它们对最佳年份变动的影响剥离出来，放在下一步再考虑。 当完成具体单元可靠性分析后，再考虑计划大修时间以及未被分配到上述选定单元的附加维修费用。（这些会抵消部分单元可靠性费用的风险投资的收益） （2）定义给定时间段内以热耗计算的整机性能的下降率，并将它与可靠性强迫停机的间接费用（没有大修）大修费用 强迫停机的间接费用（有大修）有大修的运行没有大修的运行处理一次停机的收益采取行动的费用净现值 图 2-2 决策分析过程 Figure 2-2 Decision analysis process 上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 32单元相
77、关联。 （3）对负荷系数、燃料费用、替换电力费用，以及运行系数进行修正，以反映预测的年变化率。 （4）根据通货膨胀因素、贴现率和综合税率修正由NPV作出的初步结果。 每个单元的故障历史可以在NERC-GADS数据库中获得，也允许用本厂技术人员的经验来衡量故障历史数据，以对汽轮发电机组状况作出更具体的评估。通过访问电厂工程技术人员，收集和量化他们的第一手经验而推导出来的经验曲线，可以单独使用，也可通过贝叶斯（Bayesian）修正与NERC-GADS的故障概率曲线相结合，这仅仅是个概率加权过程，它允许两种数据来源相结合，以提供一个连续的、单一的以故障时间为函数的概率曲线26。 多个可靠性单元的费
78、用估算方法 多个可靠性单元的费用估算方法 这里对汽轮机依风险大小顺序选择16个单元，如表2-1所示。 表 2-1 被分析的可靠性单元 Table 2-1 Drive analytical and reliability unit 故障原因编码 单 元 故障原因编码 单 元 4420 汽轮发电机组振动 4609 其它励磁机问题 4560 发电机振动 4520 发电机定子绕组 4302 汽机脱扣装置 4500 发电机转子绕组 4040 高压侧轴承 4240 低压侧轴承 4301 汽机调速系统 4014 高压叶片结垢 4630 发电机液冷系统 4309 其它汽机仪表 4550 发电机轴承和润滑油 上
79、海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 33故障原因编码 单 元 故障原因编码 单 元 4299 其它液压系统问题 4270 上部和下部联通管 0001 叶片故障 在检修间隔内的任何给定时间，维修费和由此造成的强迫停机时间按表2-2分配到每个单元，以便确定其后果或风险。 表 2-2 强迫停机时间和维修成本 Table 2-2 Force to shut down time and maintain the cost 单 元 小时数 维修成本（人民币元） 单 元 小时数 维修成本（人民币元） 汽轮发电机组振动 72 10,000 其它励磁机问题 168 350,000 发电
80、机振动 120 500,000 发电机定子绕组 504 6,000,000 汽机脱扣装置 24 15,000 发电机转子绕组 1008 6,000,000 高压侧轴承 168 310,000 低压侧轴承 168 310,000 汽机调速系统 24 15,000 高压叶片结垢 168 200,000 发电机液冷系统 1008 32, 500,000 其它汽机仪表 0 10,000 发电机轴承和润滑油 168 350,000 其它液压系统问题 24 20,000 上部和下部联通 48 15,000 叶片故障 1008 12, 500,000 合 计 4680 59,105,000 在分析 16 个
81、单元的费用中，故障维修费用为 59,105,000 元，因强迫机造成的直接发电量损失由下式计算： 上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 34小时数*发电量*机组计划负荷系数*售电价=4680*600000*0.75*0.3=631800000元 一般大修费用对收益抵消的影响 一般大修费用对收益抵消的影响 根据本厂实际情况，每次大修停机时间大约为1680小时（70天）和计划停机检修的总费用大约为50,000,000元34。根据前面所讨论的，如果大修延期，机组设备的强迫停运概率随运行小时数增加而逐渐增加，使设备强迫停运概率增加，增加了事故风险，所以这些费用应从延期检修获得
82、的收益中扣除，从而减少了每年的净值。 变化的替换电力成本和运行系数 变化的替换电力成本和运行系数 对这一问题，分析时认为与强迫停机时间相关的年替换电力成本和机组的运行系数保持不变，并取20年间隔的平均预测值。考虑到在下一个20年间替换电力成本的预测值会有所增长，故将定值进行相应变动。考虑这一点后，大修减低事故风险的收益将增加。 考虑机组性能下降 考虑机组性能下降 由于随着时间的推移，因蒸汽通流部分效率正常下降引起的能量损耗也是一个不可忽视的因素，它也会影响制订维修停机计划的经济性。在研究中，为表示整个机组年效率损耗而定义了专门的效率下降单元， 这个年效率损耗由用户分别对“有”和“没有”大修的状
83、况定出热效率。吴泾二发电经过对机组性能分析，设定“没有”大修的年平均热耗率变化值为190kJ/kWh， “有”大修的年平均热耗率变化值为175kJ/kWh，且只考虑大修当年提高效率的得益。在考虑可变的燃料费用和负荷系数后，可按下式转换为人民币元： 热耗变化值（kJ/kWh）机组容量(kW)机组燃料费用(￥/kJ)机组计划负荷系数8760(h) 对于吴泾二发电，大修当年提高效率的得益为： （190-175） （kJ/kWh）600000(kW)0.758760(h)0.6(￥/kg)/ （70004.18kJ/kg） =1,212,509(￥) 经济因素的应用 经济因素的应用 上海交通大学工程硕
84、士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 35前面结果实际上仅仅代表了各种维修方案对照所得出的净现值。对这些结果再应用3个经济因素通货膨胀率、 综合税率和贴现率进行优化工作， 最后利用下式计算可以得到真正意义上的大修收益以及NPV曲线 结果净现值 ( 1综合税率 )( 1通货膨胀率 ) / ( 1贴现率 )。 图2-3表示了最后的结果，计算中采用了一位数的通货膨胀率和贴现率及二位数的税率。值得注意的是，在最终的NPV曲线中以最佳年份为中心的前后各三年的NPV值是相似的，即在这些年中NPV的差别很微小，电厂可以在这几年中灵活安排大修日期而不影响收益。 2.1.2 通过确定部件的参与寿命来优化
85、大修间隔 2.1.2 通过确定部件的参与寿命来优化大修间隔 在这一层次优化中，采用现代化技术及其实践运用，对关键部件提供重要状况报告，说明诸如逐渐增加和积累的疲劳损伤、预期的剩余使用寿命等特性参数和以下一些其它特征：主要特征12 1. 关键部件的重要状况报告，内容包括： 逐渐增加的疲劳损伤； 基于起动次数和负荷变化次数的疲劳损伤； 总的积累疲劳损伤； 推断的剩余使用寿命。 2. 其它特征 汽机部分性能下降的跟踪； 汽机部分性能下降所引起的 NPV(净现值)递增和累计费用的跟踪； 020004000600080001000012000199520002005201020152020年份NPV/万
86、元收益：1110011700万元图 2-3 最终的 NPV 结果 Figure 2-3 End NPV result 最终 NPV 最初曲线 上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 36轴振动的跟踪和趋势预测,对典型振动问题的辨识和报告； 轴承情况及轴对中情况的评估； 风险/决策分析,包括故障概率、和故障概率相关的 NPV 费用。 该层次优化的中心是运用专门的随机分析法确定电厂部件的性能下降和残余寿命，这些部件包括发电机、转子、静止部分、汽轮机整机性能等，对于每个部件，都需要研究出专门的评估技术，在这些评估中所计算的故障概率与各种经济信息、被迫停机造成的间接费用、安全性
87、及预算限额等因素相结合，以提出机组未来的NPV预测值。通过观察这些预测的NPV曲线，可以让人们得出与机组检修有关的技术和经济决策。 对于研究针对部件的专门评估技术，需要开展专题性的基础研究，采用离线监测、专门试验等手段和相应的分析诊断技术，从已发现的部件损伤出发，预测今后发生事故的概率，以确定下次大修的日期。在这些基础研究中，需要涉及到有限元法、断裂力学和蒙特卡罗模拟等技术问题，其目的是要找出那些对可靠运行至关重要的T-G关键部件及其主要性能下降和故障机理；设备多项参数已经如何、可以如何用于表征它们；对继续运行的风险判据。在评价中，要考虑如图2-4中所列的各种T-G机组参数，并通过这评价，建立
88、起关键T-G部件性能下降/故障机理与可测定的设备参数之间的关系。 检查间隔时间的评价方法和算法 确定的等效运行小时数 概率性的故障风险故障风险与等效运行小时数的关系 建议的检查间隔时间 机组运行数据 机组原始数据 机组设计数据 机组维修数据机组情况评估机组性能数据 图 2-4 评估中要考虑的机组参数 Figure 2-4 In the valuation a parameter of unit that want to consider上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 372.1.3 通过状态检修/优化检修来优化大修间隔 2.1.3 通过状态检修/优化检修来优化大
89、修间隔 在这一层次优化上，主要是把传感器获取的在线信息输入到关键部件的知识型模块中，即相关的专家系统中，以详细地确定运行变化（包括瞬态事件）的影响。在具体的技术研究中，是对T-G中的重要部件进行在线、实时跟踪，以便详细地确定运行变化（包括瞬态事件）对关键部件的使用寿命消耗和汽机性能下降对成本的影响。该层次优化的另一目的是，根据设备状态的在线监测，对监测得到的信息进行分析，对上一层次优化的结果进行验证。 此外，随着制造技术、设计水平、控制水平的不断提高，机组的整体性能水平也不断提升，给大修周期优化提供了有力的基础条件15。同时监测设备、监测技术、分析诊断技术的迅速发展，给设备的状态综合评价提供了
90、有力的技术手段，使状态检修在检修工作中发挥着日益重要的作用。在状态监测和诊断分析工作中，通过经验的不断积累，以及专题性的基础研究工作的开展，给设备检修内容和设备检修周期的合理调整提供了有力的依据。 以状态检修为积淀， 以简化RCM分析技术为先导的优化检修工作的开展， 为检修周期优化提供了进一步的技术和管理保证。优化检修是根据机组/设备的具体情况，综合运用定期检修、状态检修、故障检修和主动性检修等各种检修方式，并定期对检修策略进行调整。通过专业研究机构和对汽机本体及其转子、重要辅机设备的状态监测、分析和检修建议，以及基于设备状态，对设备事故隐患进行有效、及时消除的基础上，使机组/设备的检修内容得
91、以优化、检修时间得以缩短有了一定的技术条件，进而为机组的大修周期延长提供了必要的技术支持17。 2.2 用 RBM（基于风险的维修）来优化锅炉检修计划 2.2 用 RBM（基于风险的维修）来优化锅炉检修计划 由于面临放松监管、电力市场的自由化的形势，电力企业必须削减检修成本以应付竞争，从而在以检修经验、检验技术、剩余寿命诊断、运行与检修实绩以及运行监视为主要内容进行风险评估的基础上，提出了RBM（基于风险的维修）技术34。RBM技术就是通过部件检验与寿命评估技术，评定设备损伤部位发生破断（事故）的风险，然后根据风险的大小安排修理或检修措施，并可利用这一技术评估延长大修间隔的风险。RBM的目标是
92、将检修的投资（包括检查与修理费用）上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 38最大限度、更有效地集中在设备薄弱部位，做到一方面能降低检修成本，另一方面又能使检修计划包含的风险达到最小。 当然不可能简单按照设备制造年分、部件结构来确定RBM的内容与程序，反之，凡是涉及风险的检修活动，例如部件更换、检查缺陷需要达到的精度、是否有必要通过修理消除缺陷等，都必须根据检验与修理的实际经验逐项予以评估，确定以完成一个风险最小的检修计划。 RBM中的风险定义与保险业所采用的相同。风险的定义为：损伤部位发生破断的概率 破断发生后所需修理费用与其它损失的代价，如图2-5所示。 RBM工作
93、程序中最重要的一点是将一个系统，例如锅炉再热器的风险评估结果登录在风险矩阵中，如图2-6。风险矩阵以发生破断的可能性为纵座标，并分为高、中、低与可忽略4等。横座标则为破断导致的损伤规模，分小、大、重大与灾难性4等。根据评估结果确定纵横座标后，即可确定风险等级，如图2-6。风险等级分“允许” 、 “有条件允许” 、 “应改变主要计划”与“不允许”四项。图2-6的矩阵图示出风险等级：即带斜线的方格为“允许” 、带黑点的方格为“应改变主要计划” 、 “不允许”与“有条件允许”均为白色，但两者被带黑点的方格隔开而可以区分。图2-6还示出各种风险等级应采取的措施。 研究（1）破断的机理 （2）寿命评估
94、（3）状态检查的精度 （4）运行经历 以定性确定直至下次大修的破断概率破断发生后的伤害规模，包括人身事故与经济上的损失 图 2-5 风险等级 Figure 2-5 Risk grade 上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 39 RBM具体可通过以下工作程序完成。 资料收集 资料收集 为了不遗漏设备上所有经多年运行已可能劣化并发生损伤的部位，将机组结构按层次细分成4层，即机组（例如1号锅炉） 、系统（例如再热器系统） 、部件（例如再热器出口集箱）以及有损伤的部件（例如集箱分叉管焊缝） 。所谓部位即是为了评估风险需要进行诊断的位置， 同时需针对诊断位置收集包括结构材料尺
95、寸、设计与制造条件以及运行条件等资料。 机组情况收集 机组情况收集 有关机组资料的收集，包括设计压力、设计温度以及运行经历（不同运行压力与温度的持续时间，以及启停次数等） 。还应预测投运率（运行小时数/1年的小时数） ，以及由于部件破断造成机组停运的电力损失、人身事故补偿费用与修复费用等。进行经济评估时，如缺少有关这台机组的资料可采用通用的公开发表的资料，但必须确保资料的正确性，必要时还应邀请有关专家参加，以确保风险评估的正确性。 小 灾难性的重大 大 可忽略 低 中 高 发生破断的可能性(破断概率) 损伤规模（机组安全性、修理成本）不允许立即采取措施使风险等级降 1 级或 2 级 应改变主要
96、计划应采取下述措施中的 1 项或 2 项时风险等级降 1 级或 2 级： (1)改进检查方法； (2)改进运行操作或管理方法；(3)增添在线监控设施； (4)采取技术措施降低可能发生的伤害程度 有条件允许如能在检修时采取恰当检查措施可继续运行 允许 除了规定的检修工作外不需要其它措施 （可能不需检查）图 2-6 风险定级与相应采取的措施 Figure 2-6 The risk settles the class with the measure that correspond to adopt 上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 40 进行风险评估工作 进行风险评估
97、工作 评估所需资料收集完毕后即可进行风险评估工作， 由于目前我国还没有完整的评估方法文件，所以评估过程中参考了有关的 EPRI 手册、英国 CEGB 的资料AEA Technology 公司（与石川岛播磨合作研究 RBM 的英国公司）的经验进行34。具体方法如下： 为发生破断的可能性定级 为发生破断的可能性定级时应考虑：目前的损伤状态；目前的损伤机理会在什么程度上成为今后破断的原因； 目前的损伤机理是否会导致部件在下次停机检验前发生破断；目前所用检验方法的精确度是否够以及预期的运行条件等情况。在综合考虑以上诸多因素后可以对破断的可能性作出定级决定。 发生破断的可能性可分可以忽略、低、中与高 4
98、 级，各级的定义如表 2-3。 表 2-3 破断可能性的等级定义 Table 2-3 Break the grade definition of break the possibility 等级 定义 等级 定义 可以忽略 下次停机检验前不可能破断 低 下次停机检验前看来不可能破断 中 下次停机检验前也许不会破断 高 下次停机检验前很可能破断 为破断导致的伤害规模定级 伤害规模的定级按安全与经济两方面分别进行。 所谓安全性是指损伤部位或部件破断时危及运行人员及其它工作人员人身安全的可能性。 评估安全性应严格区分损伤是如何发展的。 例如蒸汽通过稳定的裂缝泄漏与瞬时的管道爆破是应区别对待的。同时损
99、伤部位的位置与运行人员工作地点间的距离与伤害的规模也有关。人身伤害的规模分“无问题” 、 “小” 、 “局部”与“大范围”等四级，等级的定义见表 2-4。 表 2-4 人身伤害的规模等级 Table 2-4 Harmful scale grade of Human body 上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 41等级 定 义 等级 定 义 无问题 没有发生人身伤害的危险 小 看来破断所在周围不可能有人身伤害危险 局部 破断所在周围有发生人身伤害的危险 大范围 破断所在周围的较大范围内工作人员有人身伤害的危险 经济性伤害包括设备部件破断时所需的修复费用、人身伤害所需
100、的赔偿费用、机组停运所造成的发电损失以及其它受影响部件的修复费用等。如上所述，经济性伤害的规模分“小” 、 “大” 、 “重大”与“灾难性”4种。 评估风险 将破断的可能性与破断导致的损伤规模定级后，就能利用图2-6评估风险。按照评定的等级，用符号（例用圆圈代表炉管）画在风险矩阵相应方格中就能清楚地显示出损伤部位的风险等级。 再次评定风险 相对上次风险定级所采取的措施或运行检验条件发生改变时，应再次进行风险定级。 确定修理检验计划，做到计划优化 如能长期持续、反复地进行风险评估活动（例如在定期检修时进行） ，就能使检修计划包含的风险保持最低，并节约检修成本。 2.3 吴泾二发电国产 600MW
101、 燃煤机组检修周期优化措施 2.3 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组检修周期优化措施 由上面分析可知，汽机发电机（T-G）通过三个层次来优化其大修间隔即第一层次：基于可靠性统计数据和检修经验来优化大修间隔；第二层次：通过确定部件的参与寿命来优化大修间隔；第三层次：通过状态检修/优化检修来优化大修间隔，而锅炉则采用RBM（基于风险的维修）来优化其大修计划。 2.3.1 在大修周期内检修间隔和检修等级组合方式安排 2.3.1 在大修周期内检修间隔和检修等级组合方式安排 根据已进行的吴泾二发电600MW燃煤机组设备状况调查和评估结论，1机上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术
102、研究 42组大修周期检修间隔为6年；检修等级组合方式安排如下： 表 2-5 1 机组检修等级组合方式安排 Table 2-5 # The 1 unit overhaul the grade combination method arrangement 年份 2001 2002 2003 20042005 2006 2007 检修等级 A 检查性大修 D 节日小修C 小修 B 中修C 预定小修C(D) 预定小修 A 预定大修 检修停用时间 60 天 10 天 20 天 30 天20 天 待定 待定 检修状态 已修 已修 已修 已修已修 待修 待修 以上是在1机组上现有的设备评估状态下，对1机组进
103、行预计安排，随着设备运行状况和先进的诊断、维修技术的发展，应作相应的调整；并应跟踪设备的运行和维修状态，进行不断地调整维修计划。 根据DL/T838-2003 发电企业设备检修导则的基本原则2，设备检修应贯彻“安全第一”的方针，杜绝各类违章，确保人身和设备安全；发电机组检修应在定期检修的基础上，逐步扩大状态检修的比例，最终形成一套融定期检修、状态检修、改进性检修和故障检修为一体的优化检修模式。 2.3.2 检修周期延长后的维修优化 2.3.2 检修周期延长后的维修优化 延长检修间隔和缩短检修停机时间是可以获得很大的经济效益。优化检修间隔和检修持续时间是增加发电量和机组可用系数的重要因数。 延长
104、停机间隔周期就需要对系统可靠性和检修成本开展系统的工作。 通过设备调查和评估分析后得到，检修周期延长的重点工作应分别考虑主设备检修和附属设备和辅助设备系统检修。在检修导则的基础上，主设备上应分别考虑锅炉和汽轮发电机组各个重点工作； 主要设备的附属设备和辅助设备宜根据设备状态监测及评估和制造厂的要求，合理确定和安排其检修等级和检修间隔。 2.3.3 检修周期优化实绩 2.3.3 检修周期优化实绩 计划经济模式下，提倡的是预防为主，计划检修、应修必修，修必修好上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 43。机组(或设备)一到检修周期，无论设备状况好坏都必须安排检修，电厂缺少自
105、主意识。随着科技进步和设备管理理论的发展以及电力体制的改革，发电设备的检修模式也发生了深刻的变化。电力企业可以根据火电机组自身特点，从安全性、可靠性、经济性、维修成本等几个方面综合考虑，采取不同于以前的检修策略。 根据DL/T838-2003 发电企业设备检修导则建议，吴经第二发电有限公司的发电机组检修分为A、B、C、D四级；根据对600MW燃煤机组设备状况调查和评估结论，得出1机组大修周期检修间隔为6年；检修等级组合方式安排如表5.2.1是1机组在现有的设备评估状态下进行的预计安排。 为了确保在检修计划下机组安全可靠的运行，电厂加大了平时设备检测和维护的工作，如在全厂范围开展状态检修数据库记
106、录和查询， 将设备的正常运行参数和设备的微小缺陷随时记录在数据库中，做好备品备件的安排，与机组状态配套安排正确的运行方式等等。由于采用了先进的诊断、维修技术，按六年一个大修期的安排模式经过五年的运行，其结果显示设备的可靠性达到了满意的程度。据此可知，设备维修周期延长，对电厂运行可靠性没有什么影响，对经济性影响如何呢？ 2.4 小结 2.4 小结 吴泾二发电的机组是由上海电气联合集团公司引进技术制造的首台600MW等级机组，锅炉为控制循环型式，与其他类型锅炉相比，大大降低了四管泄漏等故障。因此，锅炉大修周期需严格按照国家规定的锅炉检验规范进行，机组的大修周期的延长将不会直接受到锅炉检修周期的制约
107、， 但应密切跟踪受热面的磨蚀或吹损等问题。然而，机组的大修周期延长和检修工期调整与汽轮发电机组的状况密切相关。 因此机组的大修周期延长工作还应继续开展机组的优化检修间隔的专题研究工作。经过开展的大量现场工作，得出目前机组振动良好。该结果反映了主机与振动相关的动静部件工作正常，可以长期连续运行。机组出现突发振动的可能性比较小，但也不能完全排除。应加强状态监测，如出现异常振动，应及时诊断处理，掌握主动。在2004年3月在1号机组上开展的中修检查、修复和评估工作，以及以往的检修和运行分析，未发现有影响600MW机组大修周期从4年开始上海交通大学工程硕士论文 第二章 火电机组大修间隔优化技术研究 44
108、延长的问题。因此，吴泾二发电的1机组运行至第四年不进行大修是可行的。 通过汽机、电气、锅炉、金属材料、化学等各专业对吴泾二发电机组从运行、检修、可靠性、经济性等方面进行全面调查和评估分析，得到目前机组能安全、可靠、稳定运行。 另外机组的主设备和辅机系统在以往的检修过程中，辅机的大修周期随着其设备的状态情况进行调整，可以不随主设备的大修周期进行大修。目前吴泾二发电已经对辅机设备的大修周期作了相应的调整。 机组主设备和辅机设备上开展必要的状态监测工作。在状态监测工作的基础上调整主、辅设备的检修周期，在提高机组可靠性的基础上，获得更明显的经济效益。 上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 6
109、00MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 45第三章第三章 吴泾二发电国产吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例燃煤机组大修间隔优化实施实例 3.1 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组主要设计规范 3.1.1 锅炉 3.1 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组主要设计规范 3.1.1 锅炉 吴泾二发电厂锅炉是上海锅炉厂按引进技术设计、制造，并在类似产品的基础上进行优化后的亚临界压力一次中间再热控制循环燃煤锅炉。 锅炉设计煤种为易结渣的东胜、神府烟煤。炉前布置三台炉水循环泵，尾部烟道出口处布置两台三分仓容克式空气空预器，其后是两台四电场电除尘。锅炉采用正压直吹式制粉系统，配有六
110、台HP963型中速磨，燃烧系统采用四角切圆的燃烧方式，配有两台动叶可调轴流式送风机、 两台动叶可调轴流式一次风机和两台动叶可调轴流式引风机。 锅炉额定工况主要技术参数34： 过热蒸汽流量1784t/h 过热蒸汽压力17.3MPa 过热蒸汽温度541 再热蒸汽流量1475 t/h 再热蒸汽压力3.38/3.20MPa 再热蒸汽温度314/541 省煤器进口给水压力18.65 MPa 给水温度269 空预器出口一、二次风温310/322 炉膛过剩空气系数1.25 修正后排烟温度123。C 锅炉效率92.4% 上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例
111、463.1.2 汽轮机 3.1.2 汽轮机 吴泾二发电1机组汽轮机是上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术生产的第一台600MW亚临界一次中间再热凝汽式汽轮机，汽轮机型号为N600-16.7/538/538，凝汽器是上海动力设备有限公司生产的双壳体、双流程、表面式、横向布置,型号为N-34000-1。 汽轮机主要技术参数34 型号：N600-16.7/538/538 型式：单轴、四缸、四排汽、凝汽式 额定功率：600MW 额定主蒸汽流量：1798.401t/h 额定主蒸汽温度：538 额定再热蒸汽温度：538 额定主机排汽压力：4.9kPa 额定冷却水温度：20 额定给水温度：274 最大工况
112、功率：657.468MW 最大保证功率：635.28MW（TMCR工况） 末级叶片高度：905mm 额定工况保证热耗率：7851.3kJ/kWh 额定工况高压缸内效率：87.03% 额定工况中压缸内效率：93.24% 3.1.3 发电机技术规范 3.1.3 发电机技术规范 发电机主要技术参数34 型号 QFSN-600-2 额定容量 667MVA 额定功率 600MW 额定定子电压 20kV 上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 47额定定子电流 19245A 相数 三相 频率 50Hz 功率因数 0.9 转速 3000rmin 接法 Y 冷
113、却方式 水、氢、氢 短路比 0.54 效率 98.85 绝缘等级 F（按B级允许温度限值使用） 励磁方式 旋转半导体交流励磁（无刷励磁） 额定氢压 0.4MPa 氢气纯度 正常时不低于95 漏氢量 11.3m3天 制造厂 上海汽轮发电机有限公司 3.2 机组汽机及其辅助系统设备状况分析 3.2 机组汽机及其辅助系统设备状况分析 根据汽轮发电机组（T-G）的三个层次优化技术分析方法，确定机组检修间隔必须和机组当前运行状况综合一起考虑，如机组振动水平、本体运行情况、上次揭缸检查结论、汽水品质监督情况等都属于监测范围。为了实施机组的状态检修和延长大修间隔，吴泾二发电就如下几个方面进行了跟踪监测和分析
114、。 3.2.1 汽轮发电机组主机轴系运转稳定性分析 （1）轴系振动分析 3.2.1 汽轮发电机组主机轴系运转稳定性分析 （1）轴系振动分析 该机组于2001年11月及2004年3月分别进行了第1次恢复性大修和中修，振动分析提取相应的4个时间节点正常运行状态，进行振动趋势分析，分别为新机投运后、2001年年底恢复性大修后、2004年中修前、2004年中修后。针对此4个时间节点主要振动特征值，如表3-1。 上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 48表 3-1 #1 机组主机轴绝对振动变化趋势 Table 3-1 #1 unit axes abso
115、lute vibration variety trend 主机轴绝对振动 2000 年新机组投运 2001 年年底恢复性大修后 2004 年中修前 2004 年中修后 1 38.8 78.9 86.5 55.9 2 32.4 71.7 55.4 45.6 3 31 29.5 57.2 42.3 4 40.5 36.3 46.5 44.2 5 30.4 49.1 43.9 41.3 6 62.7 53.8 44.1 45.5 7 61.7 38.1 40.8 26.8 8 81.2 60.6 52.8 47.9 9 77.3 61.3 61.9 77.5 10 64.4 49.1 49.4 68
116、.4 11 28.3 31.2 52.8 54.6 从总体变化趋势看，在每两次相关测量数据振动量比较平稳，都在比较窄的范围内波动。而且大多数情况在检修后都比检修前绝对振动稍有减少趋势，但经过一个运行期振动并没有太大的变化，这反映机组运行4年来振动变化比较平稳。 另外还通过振动级联图进一步分析机组故障情况， 通过对比新机与目前图形，02040608010013579112001年年底恢复性大修后2004年中修前05 01 0 01 2 3 4 5 6 7 8 9 1 02 000年 新 机 组 投 运2001年 年 底 恢 复 性 大 修 后020406080100123456789 10 11
117、2004年中修前2004年中修后图 3-1 各测点上轴振动变化分析 Figure 3-1 Each measure to order to vibrate the variety analysis up the axes 图 3-1a图 3-1b图 3-1c上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 49没有发现异常故障频率的出现，说明机组运转状况良好。尤其是从中修后的启动振动监测数据表明，机组整个轴系振动良好，相对振动与绝对振动均小于76um的优良值。通过对振动各种特征量及图形的分析表明，目前机组没有任何重大故障特征，可以继续长期运行。 通过监测
118、机组振动来了解掌握机组运行状况是比较可靠和成熟的方法，通过它可以分析诊断包括转子裂纹；转子部件脱落；联轴器不对中；发电机线圈短路或风道阻塞和转子永久弯曲等重大缺陷故障。因此，目前机组振动良好，反映主机与振动相关的动静部件工作正常，可以长期连续运行。如机组确定要延长大修间隔周期，建议正常投运振动在线监测装置，加强监测，如条件允许，开通远程专家诊断。特别监测诊断转子部件脱落、发电机线圈短路或风道阻塞等重大设备故障缺陷。 （2）机组轴承温度趋势分析 （2）机组轴承温度趋势分析 机组轴系温度反映转子旋转过程中各轴承负荷分配情况、油质情况、油系统（冷油器及其系统） 、油滤网等情况。根据数据库记录数据可知
119、运行至今，各轴承最高轴瓦温度均低于表3-2中所列数值。 表 3-2 各道轴承每天最高轴承温度统计值 Table 3-2 Each axes the tallest bearings temperature statisticses the value everyday 轴承号 每天最高温度不高于 #1 瓦 83 #2 瓦 90 #3 瓦 58 #4 瓦 70 #5 瓦 58 #6 瓦 85 #7 瓦 90 #8 瓦 80 上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 50根据以上数据与标准值比较可知，#1机组汽轮机轴承温度均在正常范围内，表明机组运转
120、情况良好。 （3） 汽轮机推力轴承温度趋势 （3） 汽轮机推力轴承温度趋势 推力轴承温度的监测能及时反映机组通流部分轴系推力的变化情况，能及时分析机组通流部分是否结垢、轴封是否有磨损等故障，监测这一数据能为及时排除机组这一类故障提供可信的数据依据。 推力轴承前中温度趋势每天最高温度不超过60；推力轴承前边温度趋势每天最高温度不超过85；推力轴承后中温度趋势每天最高温度不超过60；推力轴承后边温度趋势每天最高温度不超过65。 根据以上数据#1汽轮机推力轴承温度趋势正常，未见超温现象。这说明机组通流部分没有结垢和轴封部分基本正常。 3.2.2 汽轮机本体运行情况分析 3.2.2 汽轮机本体运行情况
121、分析 汽轮机本体运行参数从电厂信息数据网（SIS）系统中收集34。SIS系统数据是依据电厂分散控制系统（DCS系统）的数据库，以DCS系统中参数变化1%而记录进入SIS系统数据库的。记录时间开始于2002年1月，采集数据从2002年1月开始，频率是每天一点，采取当天最大值。选取的参数主要有： （1）高压缸调阀端温度上下温差及高压缸抽汽口温差趋势 （1）高压缸调阀端温度上下温差及高压缸抽汽口温差趋势 高压缸调阀端温度上下温差趋势可以反映机组运系过程中汽缸的保温层情况、高压缸内缸漏汽情况、进水情况等等现象，对高压缸运行状态监测具有重大参考价值。经从2002年2月至今数据库数据分析可知该数据始终在正
122、常范围内，高压缸抽汽口上下温差一直在21以内，相当正常，没有产生进水或温差大而使汽缸变型的现象出现。 （2） 高压缸中部温差趋势 （2） 高压缸中部温差趋势 高压缸中部温差趋势，从SIS系统投运以来，绝大部分天数中，每天都会有上下超过-50的现象，即下缸温度高于上缸温度，而且都发生在机组的高负荷区域，这样的数据不合理，一般而言，上缸温度应高于下缸温度且在机组的高负上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 51荷段，不大会发生较大负温差现象，所以，建议检查测点是否正确；分析测点位置布置是否合理；若以上两点都正确无误，则应考虑汽缸通流部分是否出现有其
123、他异常，或者需要通过用其他参数来排除。 （3）汽机通流部分效率分析 （3）汽机通流部分效率分析 为了降低运行成本，减小空气污染和引起温室效应气体的排放，对大型火电机组的热经济性进行分析是很有必要的。同时，通过同流部分的效率分析还可以间接的监测和诊断通流部分结垢、 异物堵塞、 通道损坏等故障。 在这些工作中，电厂高中压缸经济性分析是关键基础， 它直接反映出机组缸内能量转换的完善程度，直接影响全厂的经济效益，对电厂的节能和优化运行有重大指导意义；而在性能分析及监测的基础上，还可实现对电厂运行状态分析和监控，指导电厂运行人员及时调整各项参数， 使电厂的效率处于最佳状态以及在必要时候对机组大修周期具有
124、决定因素。 表 3-3 中压缸效率和高压缸效率： Table 3-3 The medium pressure and high pressure cylinder efficiency 内容 考核试验 大修前试验 大修后试验 常规试验 时间 2000-12-25 2001-9-26 2002-1-14 2003-6-4 高压缸内效率（%） 88.34 88.01 88.74 88.59 中压缸内效率（%） 91.62 91.60 92.42 91.76 87.88888.288.488.688.8 考核试验 2000-12-25大修前试验2001-9-26大修后试验2002-1-14 常规试验
125、 2003-6-4高压缸内效率（%）图 3-2 1 汽轮机高压缸效率变化图 Figure 3-2 # 1 unit high pressure cylinder an efficiency of a turbin variety diagram 上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 52从图32和图33中经过对数据库有关参数和同流部分的效率分析可以认为间接的监测和诊断通流部分无结垢、异物堵塞、通道损坏等故障，高中压缸缸效率仍处于较高水平（达到设计要求） ，高压转子振动良好。 3.2.3 汽轮机汽水品质监督情况 3.2.3 汽轮机汽水品质监督情
126、况 汽轮机因化学汽水品质问题导致须开缸检修的原因主要有两个，一、叶片表面积垢，严重的影响出力；二、腐蚀造成叶片、转子损坏。造成汽轮机叶片积垢或腐蚀的原因，都是蒸汽携带各类杂质。为了防止蒸汽通流部分、汽轮机叶片积垢， 我国对火力发电厂各种压力等级的蒸汽动力设备， 规定了蒸汽的质量标准，设备参数越高，要求也越高。另外，设备生产厂为了其产品的安全使用往往也会提出使用的技术要求，而行业标准DL/T561则要求各火力发电企业参照国家标准和产品技术规范制定更严格的企业标准， 企业标准的各杂质含量允许值一般是国家标准的5070。 吴泾二发电1机组蒸汽质量主要控制项目和国标、国外标准的比较列表3-4，自从吴泾
127、二发电机组投运以来，各项指标均达到我国蒸汽质量标准的规定值。 91.491.691.89292.292.492.6 考核试验 2000-12-25大修前试验2001-9-26大修后试验2002-1-14 常规试验 2003-6-4中压缸内效率（%）图 3-3 1 汽轮机中压缸效率变化图 Figure 3-3 # 1 unit medium pressure cylinder an efficiency of aturbin variety diagram 上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 53表 3-4 蒸汽质量标准比较 Table 3-
128、4 The steam quantity standard compare 项目 国标 吴泾企业标准EPRI 中期导则西屋公司 DDH S/cm 0.3 0.10 0.15 0.3 Na g/kg 10 2 5 5 SiO2 g/kg 20 10 10 10 Cl g/kg - - 3 5 O4 g/kg - - 3 Fe g/kg 20 5 20 Cu g/kg 5 1 2 TOC g/kg - - 100 3.2.3.1 蒸汽中微量阴离子含量、氢交换电导的检测结果 3.2.3.1 蒸汽中微量阴离子含量、氢交换电导的检测结果 一般而言，引起汽轮机叶片的腐蚀因素，主要是蒸汽中的氯离子含量，在国
129、内现行的水汽标准中，无氯离子的控制标准，但国外电力公司和某些产品公司如西屋，对蒸汽氯离子含量提出控制标准（表3-5） 。 上海市电力试验研究所曾经针对上海地区引进型300MW机组运行中的蒸汽品质，水汽系统中氯离子含量的问题立题，对不同的运行工况（凝结水处理、机组负荷变化、启动和停运）条件下的水汽系统中氢交换电导和氯离子含量进行检测，经过多台机组的检测，得到结论：上海地区数台引进型300MW机组正常运行中，水汽系统中氯离子含量小于3 g/kg；在机组停运、升、降负荷时，蒸汽中氯离子含量同样在3 g/kg以下，符合制造厂要求；控制水汽系统氢交换电导小于0.3 S/cm，可以保证机组运行期间水汽系统
130、氯离子含量小于3 g/kg。 吴泾二发电在2002和2003年跟踪检测了1机组水汽品质中微量阴离子和有机物（TOC）的结果：凝结水的Cl含量12 g/L；TOC40 g/L ；蒸汽Cl含量1 g/kg、TOC30 g/kg。 上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 54表 3-5 吴泾二发电 2002 和 2003 年水汽品质中微量阴离子和有机物检测结果 Table 3-5 The little anion and organic matter examines the result in the vapor quality 凝结水（ g/L）
131、 蒸汽（ g/kg） Cl 含量 有机物（TOC）Cl 含量 有机物（TOC） 12 40 1 30 3.2.3.2 1 机运行中蒸汽品质与检修检查 3.2.3.2 1 机运行中蒸汽品质与检修检查 1机组自2001年第一次恢复性检修后，未发生因凝汽器泄漏造成水汽品质异常现象，由在线仪表连续检测、统计的1机组蒸汽品质，合格率均大于99，接近100。 经过连续运行， 1机组的水汽品质日益提高， 蒸汽中杂质 （Na、 SiO2、Fe）含量逐渐降低，图3.2中曲线表示了1机组运行时每月蒸汽中杂质含量最大值的变化。 如图3-4，1机组在恢复性大修以后的运行初期，蒸汽中铁、二氧化硅杂02468101214
132、1618201 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28时间（月）SiO2、Feg/kg024681012141618Nag/kgNaSiO2Fe图 3-4 20012004 年1 机组蒸汽中杂质变化 Figure 3-4 # 1 unit In the steam miscellaneous quality variety上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 55质含量在控制标准以内，在1020g/kg范围，运行约半年以后，逐渐下降至10
133、g/kg且比较稳定；钠离子含量一直较低，2g/kg。1机组运行中蒸汽品质达到企业标准和国际较先进水平，不会造成汽轮机叶片积垢。 机组运行过程中若发生凝汽器泄漏，循环水中杂质随凝结水进入系统，会引起水汽品质恶化。吴泾二发电凝结水系统配置了中压凝结水精处理混床，可以全量处理凝结水，用离子交换去除水中盐类杂质。1机组在基建调试168h期间曾经发生凝汽器管损坏（二根钛管被砸开裂） ，凝结水被污染，钠4080g/L，硬度12mol/L，经过凝结水混床的处理，给水含盐量（钠和硬度）合格，但受水中非活性硅的影响，蒸汽二氧化硅有超标，为6.828g/kg，平均22.32g/kg。2001年恢复性大修开缸检查，
134、高、中压转子叶片沉积物较少，难采样，低压转子叶片局部有积盐，盐中81为二氧化硅。2001年大修以后凝汽器未再发生过泄漏。2004年3月中修，汽轮机开缸检查，高压缸叶片清洁，没有积垢。 3.2.3.3 结论 3.2.3.3 结论 吴泾二发电1机组采用了符合先进国际标准的企业标准控制水汽品质，2001年大修后运行至今水汽品质合格率99100，蒸汽中主要杂质含量逐渐降低，至2004年中修，稳定保持在企业标准（50国标允许值）以内。连续监测1机组水汽系统腐蚀性微量阴离子和有机物的含量，20022003年的检测结果都在相关标准的安全范围以内。2001年和2004内两次开缸检查汽轮机叶片，都没有严重积盐现
135、象，汽轮机叶片表面清洁情况与运行中的蒸汽质量相吻合。按照目前的运行控制和管理， 认为不会发生汽轮机叶片积盐影响出力和叶片腐蚀损坏以致需要开缸处理的情况，但在运行中须严格监督凝结水水质，若有凝汽器泄漏时及时捉漏消缺。 3.2.4 2004 年中修高压缸开缸检查情况 3.2.4 2004 年中修高压缸开缸检查情况 经过一段时间跟踪监测分析，表明机组未见有重大缺陷，所以2004年的揭缸检查是衡量分析结果正确性的重要根据。 2004年3月机组汽轮机进行了高压缸开缸检查，采用宏观检查、渗透探伤、上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 56超声波探伤等方法
136、，主要进行了汽缸高压缸动、静叶片、汽轮机汽缸螺栓（高压缸） 、调门螺栓、主汽门螺栓、导汽管螺栓、高压转子末级叶片的检查，开缸检查结果表明：高压缸第一级的9片动、静叶片表面发现线状缺陷，这与在2001年的恢复性大修发现的是一样的，此次检查未见有恶化现象。其余检查结果均正常。 3.2.5 结论 3.2.5 结论 通过数据的合理性分析和高压缸杰缸检查后证明：#1机从2002年2月至今，不会使汽缸产生变型的现象和通流部分发生故障的可能。 汽轮机旋转部件运行平稳，近期不会出现由于旋转部件负荷、支撑、油系统等问题。汽轮机推力轴承温度趋势正常，表明机组轴封等轴向推力正常。所有这些结论与理论分析一致，这说明为
137、了延长大修周期而制定的机组参数和性能分析方法是正确的， 对确认机组状态是有帮助的。 3.3 机组锅炉及其辅助系统分析 3.3.1 锅炉本体受热面分析 3.3 机组锅炉及其辅助系统分析 3.3.1 锅炉本体受热面分析 通过对1机组锅炉水冷壁、过热器、再热器、省煤器等监测点参数分析可知运行情况良好，锅炉受热面运行情况良好，无严重积灰和结渣现象。因主汽温偏低，锅炉在满负荷和超负荷运行时管壁温度与管材许用温度仍有较大距离，但即使在汽机高加全切除带600MW负荷运行时，管壁仍无超温现象。这说明锅炉重点需要监测在满负荷和超负荷运行时的管壁温度，若发现异常，应该及时观察水冷壁管泄漏等故障发生。 3.3.2
138、锅炉性能指标分析 3.3.2 锅炉性能指标分析 从1机组锅炉运行指标分析，一、二次汽温达到正常运行值，排烟温度，飞灰含碳量在正常范围，辅机单耗数值稳定正常，尤其是在2003年对该锅炉进行热力试验和考核试验，试验结果表明无论是从锅炉热效率还是各分项损失来看，1锅炉的性能水平与其刚投运时基本相当。这说明锅炉燃烧过程正常，配风、上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 57给煤、燃烧器等运行情况正常，即锅炉辅机及系统运行情况基本正常，能满足机组正常运行和调峰的需要。 3.4 机组电气及其辅助系统分析 3.4 机组电气及其辅助系统分析 发电机本体的定子和
139、转子的绝缘性能及运行状况是良好的，但存在密封油内泄漏问题，应加强在线监测设备的管理，经常处理由于油气引起转子接地碳刷的接触不良，利用每年一次的小修进行清揩油污工作。 发电机氢系统经常氢气纯度到报警值（95） ，引起氢系统进行排污和补氢较多的现象，可能存在密封油的油雾污染等原因，应查找原因，提出可行解决办法。 每年一次的变压器的试验数据表明变压器的绝缘状况良好，目前无需进行重点关注，但应在停机时对散热器进行清洗，保证变压器的散热容量。 3.5 金属材料检验分析和结果 3.5 金属材料检验分析和结果 根据延长大修周期层次化分析方法的第二层次：通过确定部件的参与寿命来优化大修间隔，这主要从分析关键部
140、件疲劳损伤来推断剩余使用寿命，从而为延长机组大修时间间隔提供依据。 3.5.1 金属材料检验 3.5.1 金属材料检验 由历次的检查、检验数据和缺陷、异常情况分析表明，汽轮机、发电机、锅炉和管道等部件在运行初期暴露的结构设计、安装质量等问题，已在检修中得到合理的改进和处理，因此，在正常工况下运行，不会发生突发性的大规模损坏事故。从金属部件的材料寿命考虑，机组运行时间较短，高温金属部件的组织性能未发生明显的变化，能保证设备部件的安全运行。而且，金属部件的组织性能变化和缺陷产生发展是有一定规律的， 只要在小修中重视对金属部件的检查和消缺，能使金属部件处于受控状态。总之，从金属材料的安全运行角度来讲
141、，延长1机组的大修周期是有保障的。 上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 583.5.2 温度和压力的变化对金属部件影响 3.5.2 温度和压力的变化对金属部件影响 由于温度和压力的变化直接影响金属部件的运行寿命，机组的启、停速度的控制和运行工况的稳定，可有效的减小金属部件的温度应力和热疲劳现象，降低金属材料的组织性能劣化速率。因此，必须严格执行运行操作规程，控制汽温或负荷的大幅度波动， 防止和避免金属部件由于温度突变而引起的意外事故尤其是大轴弯曲事故的发生，以及金属部件寿命的过渡损耗。 3.5.3 关于屏式再热器管炉后侧管壁的吹蚀 3.5.
142、3 关于屏式再热器管炉后侧管壁的吹蚀 由于屏式再热器管炉后侧管壁的吹蚀原因尚处于观察阶段，因此，在检修中必须加强检查，做好数据记录，以掌握腐蚀减薄速率，对减薄严重的管子可进行局部更换。同时对更换成T91材料的管子进行跟踪，为进一步分析腐蚀原因提供技术数据。 3.5.4 加强对机组金属部件薄弱环节的检查 3.5.4 加强对机组金属部件薄弱环节的检查 在小修或中修中，要加强可靠性薄弱环节的检查，如锅炉受热面、联箱、炉外管道，以及汽包下降管焊缝等的检查；汽轮机和发电机易损件的检查，消除缺陷隐患，提高机组运行的安全性和可靠性。 3.5.5 加强对机组特殊金属和旋转磨损部件的检查 3.5.5 加强对机组
143、特殊金属和旋转磨损部件的检查 在推延1机组大修的期间内，根据现场运行状态和检修工期，对轴承轴瓦乌金、低压转子轴颈修补处、高压转子动、静叶片损坏处进行跟踪检查，以便掌握变化趋势，提出检修策略。 3.6 化学监督分析和结果 3.6.1 水冷壁结垢检查 3.6 化学监督分析和结果 3.6.1 水冷壁结垢检查 1机组炉水冷壁管向火侧结垢量130240g/m2，按结垢速率估算，局部水冷壁管向火侧结垢量在1年以内， 大部分水冷壁管向火侧结垢量在2年半以后将达到酸洗的有关规定，需要进行锅炉化学清洗，同时在运行中注意控制炉水pH和排上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优
144、化实施实例 59污。另外，根据1机组锅炉结垢量检查的结果，建议在2机组中修时，扩大对水冷壁管结垢的检查范围。 3.6.2 汽水品质合格率 3.6.2 汽水品质合格率 1机组采用了符合先进国际标准的企业标准控制水汽品质，2001年大修后运行至今水汽品质合格率99100，蒸汽中主要杂质含量逐渐降低，至2004年中修，稳定保持在企业标准（50国标允许值）以内。 3.6.3 监测汽水系统有机物含量 3.6.3 监测汽水系统有机物含量 连续监测1号机组水汽系统腐蚀性微量阴离子和有机物的含量，20022003年的检测结果都在相关标准的安全范围以内。 3.6.4 加强对金属氧化皮的监测 3.6.4 加强对金
145、属氧化皮的监测 本次 B 级检修期间发现在主汽门、高压调门、高压缸转轮等处发现高温氧化皮壳起，需要加强监督，同时研究建立科学的氧化皮检查方法。 3.6.5 注意对汽轮机叶片的腐蚀 3.6.5 注意对汽轮机叶片的腐蚀 按照目前的运行控制和管理，认为不会发生汽轮机叶片积盐影响出力和叶片腐蚀损坏以致需要开缸处理的情况，但在运行中须严格监督凝结水水质，若有凝汽器泄漏时及时捉漏消缺。 3.6.6 油质的监测 3.6.6 油质的监测 汽轮机油和抗燃油油质合格，但仍需投运在线油净化装置，做到运行中连续处理，保证油质合格。 3.7 小结 3.7 小结 根据吴泾二发电国产600MW燃煤机组检修周期优化技术和措施
146、，运用机组运行数据分析，通过汽轮机组汽机及其辅助系统设备状况分析、机组锅炉及其辅助系统分析、机组电气及其辅助系统分析、金属材料检验分析及化学监督分析证明其检修周期优化措施是正确的，可以通过状态检测、评估得到是否机开缸等影响上海交通大学工程硕士论 第三章 吴泾二发电国产 600MW 燃煤机组大修间隔优化实施实例 60延长机组大修周期的因素，为延长大修提供理论和可靠依据。 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 61第四章第四章 检修周期优化后的经济性分析检修周期优化后的经济性分析 众所周知，电力市场建立以后，发电企业竞争优势的主要来源就是降低发电企业的生产成本，包括：燃料费、
147、工资、设备维修费用等。从发电企业的生产实际来看，发电设备的检修费用已成为影响企业经济效益的一个重要指标。通过合理安排检修周期、检修方式和检修内容，做到既不欠修，也不过修，可以科学地降低发供电成本，提高企业的市场竞争力。因此，检修的成本/效益分析是决定是否调整检修周期、检修项目的重要因素之一。 吴泾二发电1机组是由上海电气集团公司引进技术成套设计和制造的首台600MW机组。机组于2000年5月2日第一次并网发电，2000年7月10日通过168小时满负荷运行考核，2000年11月通过机组性能考核试验。至2004年6月，机组运行状态良好，经济性和可靠性不断提高。目前，吴泾二发电计划将A级检修周期从4
148、年延长到6年。 4.1 检修周期优化经济性分析方法 4.1 检修周期优化经济性分析方法 从计划检修成本、可靠性损失、运行成本和机组寿命4个方面34分析1机组检修周期调整对吴泾二发电成本效益的影响。 （1）计划检修成本：计划检修成本包括每次检修的维修费用和停运少发电量损失； （2）可靠性损失：根据吴泾二发电1机组运行的历史数据，结合本次B级检修情况和国内600MW机组可靠性数据，分析非计划停运和非计划降出力两种情况对机组经济性影响； （3）运行经济性：从汽机热耗、锅炉效率和厂用电率3方面研究检修对机组运行经济性影响； （4）机组寿命：分析计划检修、非计划停运、非计划降出力等情况对机组寿命的影响。
149、 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 624.2 六种检修方案 4.2 六种检修方案 为了方便直观的从数据中看出检修成本随着大修周期的变化趋势，本文选取了六种不同的检修方案来进行比较， 并着重关注 4 年大修周期和六年大修周期这两种检修方案。为便于讨论，分别用方案 I-VI 代表大修周期 1-6 年。六种方案的功能设置见表 4-1。 表 4-1 检修方案说明 table 4-1 The overhaul the project elucidation 检修方案 描 述 方案 I 每年都安排一次大修 方案 II 每 2 年安排一次大修，之间再安排一次 C 级检修 方案 I
150、II 每 3 年安排一次大修，之间 2 年每年安排一次 C 级检修 方案 IV 两次大修之间间隔 4 年，除有大修年外，每年安排一次 C 级检修 方案 V 两次 A 级检修之间间隔 5 年，之间 5 年每年安排一次 C 级检修 方案 VI 两次 A 级检修之间间隔 6 年， 在两次 A 级检修之间， 安排 1 次机组 B 级检修；除有 A、B 级检修年外，每年安排 1 次 C 级检修；2004 年安排 B 级检修 为方便比较， 取 12 年进行寿命周期费用分析， 也就是比较 20012012 年费用。方案 I-VI 的 20012012 年机组检修安排如表 4-2 所示。 表 4-2 机组检修
151、安排 table 4-2 The unit overhaul arrange 方案 I 方案 II 方案 III 方案 IV 方案 V 方案 VI 2001 A A A A A A 2002 A C C C C C 2003 A A C C C C 2004 A C A C C B 2005 A A C A C C 2006 A C C C A C 2007 A A A C C A 2008 A C C C C C 2009 A A C A C C 2010 A C A C A B 2011 A A C C C C 2012 A C C C C C 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化
152、后的经济性分析 63 4.3 计算模型框架 4.3 计算模型框架 在以下计算中，现金流以PV为依据，成本收益折算到2001年，计算起始年限为2001年(2000年投运发电)。 电厂检修涉及到多个专业、数十个系统、上千种设备，收集并量化每种设备的可靠性数据、性能参数、寿命评估等数据相当困难。为了更好地进行技术经济分析，突出重点，减少计算复杂度，提高计算结果的准确度，检修周期调整经济性分析模型的主要功能定为比较检修方案II-VI的全寿命周期成本相对于方案I的变化。计算模型如下： LCCCRCMCECL= + (1) 其中：LCC全寿命周期成本变化； CR可靠性损失变化（停运损失、电网惩罚成本等）
153、； CM计划检修成本变化； CE运行成本变化（燃料费用、二氧化硫排放收费等） ； CL寿命变化导致的成本变动。 另外有检修年终值： ttiLccPV+=2001)1 ( (2) 其中：t费用发生年。 i指平均筹资成本率，考虑了如下因素：银行利率、涨价因素、筹资风险，一般考虑为组合投资成本； 检修对机组成本效益影响的全周期成本分析计算是在下述假定条件下进行的： 1.市场风险和市场平均筹资成本率均以常数表达，在此假定期间，市场平均筹资成本率为6%； 2.在计算周期内，电价扣除燃料成本后的收益为常数；电价扣除人力成本、燃料成本后的收益也为常数； 3.“修旧如新” ：解体检修后设备/部件均作为新设备对
154、待，A级检修后设备上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 64均作为新设备对待，忽略B级、C级检修对机组可靠性影响。 4.4 #1 机组计划检修成本分析 4.4.1 计算假设 4.4 #1 机组计划检修成本分析 4.4.1 计算假设 假设： （1）现金流以现值PV为依据，成本收益统一折算到2001年，计算起始年限为2001年； （2）检修周期调整经济性分析模型的主要功能为比较检修方案II-VI的计划检修成本费用相对于检修方案I的变化值。 （3）市场风险和市场平均筹资成本均以常数表达，设定平均筹资成本为6。 （4）方案I-方案VI均排除由人为因素引起的异常故障率； （5）在计
155、算周期内，电价扣除燃料成本后的收益为常数；电价扣除人力成本、燃料成本后的收益也为常数。 （6） “修旧如新” ：设备大修后均作为新设备对待，忽略小修对机组可靠性的影响。 （7）强迫停机检修修费用按照德国统计数据进行计算，即参照本文1-1节德国70年代对定期大修的效果与必要性的分析研究结果（见图1-1和图1-2） ，若把两个大修间隔周期内的计划检修成本的总和（一次大修费用、若干次小修费用和中修费用、强迫停机检修费用和停机发电直接损失）定为基数1，则一次大修费用占此总费用的比例是44%，而4年强迫停机检修费用总和占此总费用的比例是40%。 其中大修后的2年占9%，下一个大修前的2年占31%。 假设
156、强迫停机故障随大修过后逐年递增， 按每2年之间的检修为表 4-3 每年的强迫停机检修费用 table 4-3 Force of every year shuts down the overhaul the expenses 大修后年数强迫停机百分比12%27%315%424%537%上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 65线性分布，2年之间进行无差连接，则可以得出4年之间每年的强迫停机检修费用如表4-3所示，再根据这4年的数据外推可以近似求出后面几年的费用，如图4-1所示。 4.4.2 计算原始数据 4.4.2 计算原始数据 根据电厂信息系统统计数据显示，机组A级、B级
157、、C级检修费用和平均负荷率等数据如表4-4所示。 表 4-4 计算原始数据 table 4-4 Calculating original data A 级检修 B 级检修 C 级检修 平均负荷率： 80% 80% 80% 平均上网电价(元/kWh)：0.3 0.3 0.3 燃料成本(元/kWh)： 0.12 0.12 0.12 检修时间（天） 65 35 20 原始数据 检修费用（万元/次） 5000 1400 600 4.4.3 计算模型 4.4.3 计算模型 机组计划检修成本包括机组维修费用和停运损失。维修费用指A级、B级、C级检修的直接费用；停运损失等于检修期间的售电收入扣除燃料成本，电
158、厂的平均售电价格 （即平均上网电价） 是期货电价、 现货电价和其他电量的加权平均和，停运损失计算公式为： 停运损失=检修时间*机组额定出力*平均负荷率*(平均售电价格-燃料成本) (3) 所以，机组计划检修成本可由式（4）计算得到，其中的CMj也就是现金流中的现值PVj NMSMjMMjCMj+= (4) 其中：CMj检修成本(万元)； MMj第j次检修费用(万元)； 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 66SMj第j次检修停运损失（万元） ； NM大修后第年的强迫停机检修费用（如果当年为大修年，该值为0）（万元） 。 若以i作为平均筹资成本，即考虑银行利率、涨价因素、
159、筹资风险等因素后的组合投资成本，则终值计算公式可以由公式（5）表示。 ()()jyjjiCMPV+=20011 （5） 其中：PVj第j次检修年终值； CMj第j次检修成本现值； i平均筹资成本； j费用发生年； yj第j次检修时间年份（如2003年，则yj=2003） ； 根据假设条件1，成本收益统一折算到2001年，计算起始年限为2001年，则12年作为分析对比周期的总成本现值计算公式可以由（6）表示： =jjPVPV2001 （6） 4.4.4 按照计划检修条件下强迫停机概率计算的检修成本分析 4.4.4 按照计划检修条件下强迫停机概率计算的检修成本分析 成本分析以方案I与方案II方案V
160、I的检修成本之差作为指标，如公式7所示。 ,200120012001PVPVCM= ( 7 ) 其中，,2001PV、,2001PV方案I和方案II统一折算到2001年的计划检修成本。 根据以往的检修费用数据由公式（3）计算出相应的A级检修、B级检修和C级检修成本结果如表4-5所示。 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 67 表 4-5 检修成本计算表 table 4-5 The overhaul cost statement A级检修 B级检修 C级检修 停运损失（万元/次） 13478.4 7257.6 4147.2 检修费用（万元/次） 5000 1400 600
161、 计算结果 总检修成本（万元/次）18478.4 8657.6 4747.2 大修后年数 强迫停机百分比 费用（万元￥）12%89827%2695315%5082424%8059537%13233￥050001000015000012345years ten thousand 由此，可以用公式（4） 、 （5） 、 （6）和（7）计算得到各年的检修成本。假定贴现率 6%，则 2001-2012 年计划检修成本按贴现率 6%折算 2001 年价，结果如表4-6 所示。 表 4-6 不同方案检修成本差值计算表（单位：万元） table 4-6 Different project the overh
162、aul the cost discrepancy value calculation form 方案 I 方案 II方案 III方案 IV方案 V 方案 VI 2001 18478 18478 18478 18478 18478 18478 2002 17432 5326 5326 5326 5326 5326 2003 16446 16446 6623 6623 6623 6623 2004 15515 4740 15515 8252 8252 11536 2005 14637 14637 4472 14637 10143 10143 2006 13808 4219 5561 4219 13
163、808 13436 2007 13027 13027 13027 5246 3980 13027 2008 12289 3755 3755 6537 4949 3755 2009 11594 11594 4669 11594 6167 4669 图 4-1 强迫停机检修费用曲线 Figure 4-1 Force to shut down the overhaul the expenses curve上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 682010 10937 3342 10937 3342 7580 8132 2011 10318 10318 3152 4156 103
164、18 7151 2012 9734 2974 3920 5178 2974 9472 2001 年价 164215 10885495436 93587 98599 111747 与 01 年差价0 55362 68780 70629 65616 52468 根据表4-6所得出的数据，可以看出采用不同方案按照原有的检修条件下成本的高低。方案I（每年一大修）的成本最高，用这个最高的数据作为被减数，其它数据作为减数，可以很明显的看出与其它方案成本的对比，由此作出了一条曲线，如图4-2。 不同方案差价图IIIIIIIVVVI010000200003000040000500006000070000800
165、0001234567方案差价（万元） 如图可以很清楚的看出第四种方案相对于其它方案更有利于成本的节省，即四年一大修这种检修模式。所以，在原有的计划检修条件下，吴泾二发电计划A级检修周期为4年这种方案能够最大程度的节约成本。 但是上图是根据德国70年代强迫停机检修费用的数据 （本文1-1节） 得出的，然而，吴泾二发电机组在设计制造之初就已经采用了较先进的工艺和材料，且采用了可靠的在线和离线监测工具，开展状态检修工作，优化检修工作也正逐步开展， 使得主要设备和机组的状态能得以及时了解和分析。 因此在平时运行过程中，强迫停机的故障率比以前大大降低， 对此有必要对新情况进行进一步的分析以得图 4-2
166、不同方案差价图 Figure 4-2 Different project price difference diagram上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 69到最优的检修方案。 4.4.5 新条件下检修方案优化分析 4.4.5 新条件下检修方案优化分析 在4.4.4节中计算所运用到的强迫停机的故障率设定在一个比较高的数值上（70年代的统计数据） ，而且随着年份的增加，是按照抛物线规律上升的，这是一个很保守的假设。而在现在的状态检修条件下，故障率大大降低(见4-5-2分析)，而且在一个大修周期中，故障率在前期处于一个上升状态，在后期则可以认为稳定在一个数值上不再上升。
167、根据经验假设，可以得出大修后的机组各年的故障率如图4-3所示。 大修后年数 强迫停机百分比 费用（万元￥）11%44924%134735%224645%224655%22460500100015002000250012345 ten thousandyears 同时为了使得故障率下降，在平时的状态检修过程中增加了点检的投入每年约150万元 （购买一些仪器和投入一些人工） ， 把这一部分投入也计算在成本内，从而综合考虑检修方案的最优效果。 表4-7为故障率如图4-3条件下的不同方案检修成本差值计算结果，图4-4为不同方案时的差价图。 表 4-7 优化条件下不同方案检修成本差值计算表（点检成本计算
168、在内）（单位：万元） table 4-7 Excellent turn under condition different project the overhaul the cost discrepancy value calculation watch 方案 I 方案 II方案 III方案 IV 方案 V 方案 VI 2001 18491 18491 18491 18491 18491 18491 2002 17444 4914 4914 4914 4914 4914 2003 16457 16457 5435 5435 5435 5435 2004 15525 4373 15525 588
169、2 5882 9165 2005 14647 14647 4126 14647 5549 5549 图 4-3 故障率降低时强迫停机检修费用曲线 Figure 4-3 Force to shut down the overhaul theexpenses curve when the breakdown rate lower 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 702006 13817 3892 4564 3892 13817 5235 2007 13035 13035 13035 4305 3672 13035 2008 12298 3464 3464 4659 40
170、62 3464 2009 11601 11601 3832 11601 4395 3832 2010 10945 3083 10945 3083 4146 6461 2011 10325 10325 2909 3410 10325 3912 2012 9741 2744 3217 3690 2744 3690 2001 年价 164326 107027 90457 84010 83433 83183 与方案 I 差价 0 57299 73870 80316 80894 81143 不同方案差价图IIIIIIIVVVI010000200003000040000500006000070000800
171、009000002468年份差值成本节省（万元） 由图可以看出，当我们适当投入点检投入使强迫停机的故障率大大降低后，方案VI比方案IV更能节省维修成本。虽然节省效果不是特别明显，但是相对于频繁大修对于机组的影响，以及大修过程中有可能出现的事故而言，6年一大修这种大修方案显然更能满足现阶段情况下的运行需要。 由表4-6和表4-7可知，当强迫的故障率降低后，方案VI相对于原有故障率下方案IV计划检修成本减少了1亿元左右，若按贴现率6%折算到2004年价则计划检修成本减少了1亿2千万元左右。这说明增加平时检查、将故障缺陷消除在萌芽状态，不构成强迫停机的结果，则可以使机组的检修费用大大降低，检修周期延
172、长。另一方面，若平时机组的强迫停机概率增加，如果超过某一限值，如吴泾二图 4-4 优化条件下不同方案的差价图 Figure 4-4 Excellent turn under condition the price difference diagram of different project 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 71发电600MW机组的强迫停机概率超过图4-3的比例，则应考虑缩短大修周期。若强迫停机概率比图4-3中的还要低比较多的比例，则大修周期可以比6年更长，如7年、8年。 注： 以上计算是参考检修标准规定和电厂现有已延长检修周期进行估算， 而且要有充
173、分电量要求的市场。目前的算法是根据实际的发电量和年运行小时数计算。 4.5 #1 机组可靠性事件统计分析 4.5 #1 机组可靠性事件统计分析 由上面分析可以得出，采用可靠的在线和离线监测工具在实现延长间隔时间中是至关重要的。因此需通过创新的途径开发一种灵活、全面的机组健康管理系统， 包括硬件、 软件和总结以往经验并吸取现有最佳实践及技术的辅助数据库。此系统将支持更大的目标， 为发电厂提供各种手段以在内部和向其保险公司证明延长检查和大修之间的间隔是安全合理的。这就是要通过大量的数据统计分析，从各生产环节中找出可能使电厂丧失正常功能的因素，研究消除这些因素的对策，探讨提高电厂可靠性管理的途径和方
174、法，并在统计分析的基础上进一步指导检修工作的开展，即机组的可靠性统计和分析。 4.5.1 #1 机组可靠性统计 4.5.1 #1 机组可靠性统计 0501001502002503002001200220032003年国内600MW机组非计划停运小时降低出力等效停运小时hours 图 4-5 #1 机组历年非计划停运和降低出力等效停运小时 Figure 4-5 #1 unit plan to stop the luck and lower to lift a hand towait the effect to stop to carry the hour not through the year
175、s 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 72 024682000200120022003非计划停运次数 作为上海电气集团引进技术设计、建造的首台600MW机组，吴泾二发电1机组和国内其它机组一样，投运初期非计划停运事件较多，非计划停运时间、降低出力等效停运时间也较长。 这主要是因为机组建设过程中各环节存在的质量不良。随后机组可靠性迅速提高，2003年1号机组非计划停运时间、降低出力等效停运时间和非计划停运次数分别为1.95小时、19.33小时和1次，远低于2003年国内600MW燃煤机组平均水平34。这一方面说明吴泾二发电机组运行、检修人员的日常操作和维护水平相当高，能
176、够根据设备运行过程中暴露出的问题，通过开展QC小组活动、适时更换配件、调整检修策略、和制造厂协商修改设计等手段消除故障隐患；另一方面也说明吴泾二发电1机组当前设备状况相当好。 4.5.2 #1 机组可靠性分析 4.5.2 #1 机组可靠性分析 2001年到2004年4月，机组共发生39次非计划停运和非计划降出力事件。其中，电气5次，占13%；热工11次，占28%；机械23次，占59%，如图4-7所示。 图 4-6 #1 机组历年非计划停运次数 Figure 4-6 #1 unit plan to stop to carry the number of times not through the
177、 years 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 73514119电气锅炉汽机热工 从设备运行历史来看，通过事后采取针对性措施能够有效避免发生已知电气、热工事件，避免发生大部分机械事件，有效提高机组运行可靠性。其中，对汽机及其辅机而言，解体大修能降低给水系统管束开裂、给水泵轴承磨损事件再次发生概率；而对锅炉及其辅机而言，解体大修能降低风机轴承磨损和水冷壁泄漏事件再次发生概率。综合看来，解体大修对降低已发生事件的作用有限。 电气原因发生的可靠性事件很少，而热工原因发生的可靠性事件和机组检修关系不大，同时电气、热工设备检修可以安排在中修、小修期间进行。检修周期调整对电气和热
178、工原因导致的事件影响不大。调整检修计划后，每3年对锅炉进行一次大规模检查，能够更好地掌握锅炉状况，有利于避免四管泄漏，提高可靠性。对于汽机而言，汽机本体和汽机转子是影响检修周期的关键部件，可以根据设备状态在小修期间安排除汽机本体和汽机转子以外的其它部件检修。 而根据中国电力可靠性中心的记录， 93年以来600MW机组仅发生过1次汽机转子轴变形重大事故；汽机本体共发生91次非计划停运和非计划降出力事件，不到统计次数的2%。由此可见：转子轴发生事故的概率很小；而汽机本体发生可靠性事件概率也较低。近年来，随着国外先进技术的引入与消化吸收，国内转子及汽机本体制造工艺、安装水平迅速提高。对照吴泾二发电和
179、国内运行的国产/进口机组的可靠性水平可以说明吴泾二厂的安装、运行、维护和管理水平相当高，1机组发生图 4-7 #1 机组可靠性事件分析 Figure 4-7 #1 unit reliability affairs analysis 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 74转子及汽机本体事故的概率极低。 综上所述，通过加强机组可靠性管理和运行维护管理，机组设备状态监测和分析评估，灵活安排机组设备检修内容和检修方式，并加强检修质量的管理，可以在一定程度上避免可靠性的下降。 4.5.3 结论 4.5.3 结论 作为检修周期调整对其可靠性有较大影响的关键设备如引风机、一次风机、
180、给水泵和辅助汽轮机可靠性分布的分析表明，四种设备的部件既有损耗型失效、也有偶然型失效和早期型失效。早期型失效意味着部分设备存在过检修现象，适当延长解体检修周期， 有利于减少其故障损失。 另一方面， 此次调整检修周期后，在B级检修中安排了对三大风机等重要部件解体检修，降低风机故障损失。因此，虽然A级检修周期从4年延长到6年，但对机组可靠性影响不大。同时，考虑到吴泾二厂设备仅投运4年，尚处于故障浴盆曲线的平稳期，延长大修周期未必就会造成机组可靠性较大的下降，应根据设备的状态，灵活安排检修内容、检修等级和检修时间。 4.6 延长大修周期对机组运行成本影响分析 4.6 延长大修周期对机组运行成本影响分
181、析 吴泾二发电1机组运行成本主要是从分析并预测不同检修模式下#1机组的锅炉效率、厂用电率和汽机热耗的变化几个方面进行。 吴泾二发电机组性能优化系统于2003年7月投运，系统每5分钟自动采集一次数据， 然后分别计算厂用电率、 锅炉效率和汽机热耗等数据， 保存于数据库中。机组性能优化数据库保存了2003年6月底以来的机组性能数据。在所选的数据端当中，有一次B级检修， （2005年5月） 。由于不同运行工况会影响机组的性能，为能更加准确地描述机组运行性能随时间和检修周期的变化， 首先从机组性能优化数据库提取2003年7月2004年6月的机组6001MW负荷时的性能数据， 应用环境温度等数据对部分性能
182、数据进行修正后，再对性能数据进行日平均，最终得到机组性能曲线。 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 750123452003年6月28日2003年8月27日2003年10月26日2003年12月25日2004年2月23日2004年4月23日2004年6月22日%厂用电率 吴泾二发电1机组厂用电率如图4-8所示。从图中可以看出，厂用电率和机组运行时间、机组检修之间不存在明显的关系。检修周期调整对厂用电率无显著影响。 机组性能优化系统数据库中的吴泾二发电1机组锅炉效率经过环境温度修正后如图4-9所示。可以看出： 1）锅炉效率变化不大，随运行时间而略有起伏； 2）本次B级检修
183、后，锅炉效率有所提高：2004年5月（B级检修后第二个月）锅炉效率达到最大值，而后逐步恢复正常水平。 可以看出：检修周期调整对锅炉效率无显著影响。 909192939495962003年6月28日2003年8月27日2003年10月26日2003年12月25日2004年2月23日2004年4月23日%锅炉效率（环境温度修正） 由于种种原因，吴泾二发电机组性能优化系统的相关计算模型在不断完善之中，投运时间短，计算出的汽机热耗缺乏可比性。本次中修期间安排了主蒸汽图 4-8 吴泾二发电 2003 年 7 月-2004 年 6 月厂用电率 Figure 4-8 #1 unituses the elec
184、tricity rate图 4-9 吴泾二发电 2003 年 7 月-2004 年 6 月锅炉效率 Figure 4-9 #1 unit boiler efficiency 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 76系统、疏水系统等设备改造，汽机热耗显著改善。1机组中修前后性能试验表明： 四阀全开 （4VWO） 工况下， 中修前后汽机热耗降低了77kJ/kWh， 三阀全开 （3VWO）工况下，汽机热耗降低95kJ/kWh。 以上数据分析表明，检修对厂用电率、锅炉效率影响不是很明显。同时由于吴泾二发电自投运以来，仅进行过一次检查性大修，缺乏正常运行4/6年时大修前后锅炉效率
185、、汽机热耗和厂用电率数据，还缺乏吴泾二发电小修前后汽机热耗数据，因此要延长大修间隔，还必须积累机组运行优化系统数据，尤其是对比分析大修前后的数据变化情况和大修间隔之间的变化速度， 严格做好小修和中修工作，控制厂用电率、供电煤耗、预热器漏风率、锅炉效率、汽机热耗、凝汽器真空度、辅机电耗等指标。这样才能激做到演唱了大修间隔，节约检修费用，又不会影响机组运行的可靠性和各项技术经济指标， 使机组运行在安全经济的状态下。 4.7 延长检修周期对机组寿命影响分析 4.7 延长检修周期对机组寿命影响分析 检修对机组寿命的影响和机组可靠性紧密相关。延长检修周期后，机组非计划停运和非计划降出力次数不同， 对机组
186、寿命的影响也不同。 一般： 当引风机、一次风机、给水泵、辅助汽轮机发生故障时，吴泾二厂机组的RB功能一般能够稳住机组，降出力运行，由于采用了滑压运行方式，蒸汽温度变化不大，所以对机组机性影响不大。而在可靠性方面，与采用4年A级检修周期相比，采用6年A级检修周期的12年内，引风机、一次风机、给水泵、辅助汽轮机引起的非计划停运和非计划降出力次数增加约0.3次，计划检修时间减少20天。 由于本次可靠性仅分析了引风机、一次风机、给水泵、辅助汽轮机四大辅机，因此，难以准确分析检修周期调整对机组寿命的影响。但通过对引风机、一次风机、给水泵、辅助汽轮机的分析，考虑吴泾二厂仅投运4年，部分设备处于浴盆曲线的稳
187、定期，检修周期调整对机组可靠性不会造成大的影响。这也从另一个方面反映了根据重要设备和机组的故障特点和实际状态，灵活安排检修内容、检修等级和检修时间是可以避免检修周期调整对机组设计寿命造成大的影响。 上海交通大学工程硕士论 第四章 检修周期优化后的经济性分析 774.8 小结 4.8 小结 从上述分析可以看出，将A级检修周期从4年延长到6年，两次A级检修中间安排一次B级检修相对原有4年一次A级检修方案更加有利于节约企业的计划检修成本，对机组运行燃料费用、机组可靠性和设计寿命无显著影响。 在新的检修条件下，适当增加点检投入，可以使得强迫停机故障率不断降低。在这种情况下，通过计算可以得出吴泾二发电A
188、级检修周期6年的方案比4年的检修方案可节约计划检修成本1亿多万元，若按贴现率6%折算到2004年价则计划检修成本减少了1亿2千万元左右。 检修周期调整与否，检修项目安排是一个长期的完善过程，在运用上述模型检修理论计算时，模型中的每一个概念都是长期信息收集分析的结果，而不是短期的行为，并且只有通过实践不断完善并加以发展才能取得良好的效果。检修周期调整必须根据主要设备和机组的故障特点和实际状态进行。 只有持续开展机组状态监测和分析，及时了解和掌握主要设备和机组性能状态，才能为灵活安排检修内容、检修等级、检修时间提供必要的技术保证，使得调整检修周期和检修项目安排可以取得较好的经济收益。 上海交通大学
189、工程硕士论 总结与展望 78第五章第五章 总结与展望总结与展望 5.1 总结 5.1 总结 在电力工业竞争日趋激烈的情况下，各公司正在探求日新月异的技术以最大限度地延长主汽轮机、发电机的检查和大修间隔时间，从而取得经济利益，同时确保机组的安全。吴泾第二发电有限公司与其它单位一样，在这一领域已经进行了了一些重要技术革新和尝试，得到了一些成果和体会，并据此作出延长主汽轮机、发电机检查及大修的决定。虽然这项工作是作为决定本厂汽轮机发电机运行-检查的基础， 但在执行这项工作的过程中所得到的一些基于工程经济学和可靠性的延长主机检修周期的分析方法分析和评估方法却可以为进一步开展该项工作和其它发电企业开展此
190、类工作时进行参考。因此，吴泾第二电厂大修周期延长的尝试，对其它电厂有借鉴作用，而且对我国电力工业发展有积极的推动作用。参与该项工作并进行论文的撰写，主要得到如下几个方面的结论： 1. 基于工程经济学和可靠性的延长主机检修周期的分析方法 进行延长大修间隔的决策/可靠性分析方法的重要一步是向电厂人员提供一组统一的数据收集和积累准则，用作运行/检查决策的第一层次的数据基础。然后开发一个可编程的决策/可靠性分析的程序，此程序将收集的基础信息输入，按已定算法计算等效运行小时数、发生故障风险的概率，对检查/大修之间的间隔提出建议，决策的目标是获得最大的NPV，但仍须在预算限额、强迫停机率及故障安全概率极限
191、的范围内。此外，对如果什么问题也可以作出评价，考察改变约束条件对所选大修年和所获得最大NPV的影响。这提供了对各种可能的情况所产生的价值进行评价的一种方式。最后将算出的数据与已建立的标准作比较，以提出下一次停机检查和检修的要求。 2. 延长检修周期可能获得的效果 （1）从20012005年的五年检修运行情况可知，在适当增加机组状态检测手段、加强设备状态分析的基础上，其大修周期从4年延长到6年是可行的，而且不会影响机组运行的安全性； 上海交通大学工程硕士论 总结与展望 79（2）吴泾二发电根据机组实际情况采取的6年为一大修周期，两次大修之间安排一次中修的方案相对传统4年大修的检修方案，在12年的
192、评估周期内可以节约检修费用1亿2千万元左右，这个结论及其分析方法对其它电厂具有重要的参考意义； （3）基于经济分析的检修优化有助于企业确定检修工作的最佳时机，实现企业经济效益的最大化。 3. 采用现代化技术手段和数据库以支持汽轮机-发电机停机间隔延长技术 检修周期优化，并不是用它完全取代现有的定期检修方式，而是在充分发挥现有体制优势的基础上，逐渐增加实施状态检修设备的比例，最终形成一套融故障检修、定期检修、状态检修和主动检修为一体的、优化的综合检修方式。同时必须采用现代化技术及其实践运用，对关键部件提供重要状况报告，对关键参数记录数据库，采用必要的在线监测和跟踪设施，提供诸如逐渐增加和积累的疲
193、劳损伤、预期的剩余使用寿命和强迫停机概率随检修年限增加而变化的情况等等特性参数。 5.2 展望 5.2 展望 1. 检修周期调整与否，检修项目安排是一个完整的长期的决策的过程，在运用上述模型检修计算时，模型中的每一个概念都是长期信息收集分析的结果，而不是短期的行为，并且只有通过实践不断完善并加以发展才能取得良好的效果。因此该项工作一定要长期坚持积累下去。 2. 检修周期调整必须根据主要设备和机组的故障特点和实际状态进行。只有持续开展机组状态检测，及时了解和掌握主要设备和机组性能状态，才能为灵活安排检修内容、检修等级、检修时间提供必要的技术保证，使得调整检修周期和检修项目安排可以取得较好的经济收
194、益。 3. 由于机组随着运行年数的增加，设备会逐渐老化。因此，逐渐建立起不固定大修周期的概念，根据设备的关键性程度和重要性，开展状态检修或预知性检修的工作，进行机组风险评估工作，根据设备的状态和故障，建立设备和部件的寿命管理体系和故障评估体系，确定其检修周期和检修任务，使机组以及设备的检修周期延长在技术和经济上更安全、更可靠、更有依据。 上海交通大学工程硕士论 总结与展望 804. 新技术的开发和应用 关于现代维修策略、程序和技术的信息资源，以及如何成功地采用这些信息，需要各种技术服务的支持，以帮助电力企业建立电厂优化维修需要的知识基础。如定期的请专门领域的专家报告，以了解最佳的电厂维修实践、
195、及时改进工作程序以及采用正确的监控技术； 电厂技术人员之间的不定期的研讨会能提供信息交换的机会，改善相互沟通，使我们对新的维修途径和有效的方法有更全面深入的了解；交叉学科的培训课程以及为专门任务和技术提供的培训， 有助于电厂人员作出正确合理的决策、制定计划并实施优化的维修计划。所有这些工作，将为电厂建立一个新的形象并为将来的工作和文化的改善形成一个坚强的基础。 上海交通大学工程硕士论 参考文献 81参考文献参考文献 1发电厂检修规程 （SD2301987） 2 电力行业标准 DLT 8382003 版发电企业设备检修导则 3火电厂主设备状态检修技术的研究 史进渊，等 动力工程 4点检定修、故障
196、诊断与状态检修的关系 董自强 中国电力 2003-12-5 5电厂辅机实施状态检修的初探 彭金勇 东方自动化 2003-12-2 6发电设备维修管理现代化探讨 胡昌华, 梁文潮 武汉大学商学院 7鹤岗电厂 1 号机组轴系故障诊断与状态维修 叶荣学等 东方自动化 2002-5-31 8 上海吴泾第二发电有限责任公司. 检修规程企业标准. 2003 9火电厂优化技术发展趋势 万文军等 东方自动化 2003-8-11 10火电厂转动机械状态检修专家咨询系统设计 刘定平 广东电力 2004.1 11火电厂设备状态检修状态检修体制及发展状况 黄树红 湖北电力 1998 12以可靠性为中心的维修 莫不布雷
197、 J 北京 机械工业出版社 1995 13火力发电厂检修策略的研究与建模 朱洪波，等 东方自动化 2004-2-20 14电力前沿技术的现状和前景郑健超 中国电力, 1999,32(10). 15火力发电厂实施设备状态检修的指导意见 国电发2001745 号 16以可靠性为中心的维修M. 北京: 机械工业出版社, Moubray,J.著,石磊,谷宁昌译. 17嵩屿电厂辅机状态检修 王大伟，江文川 东方自动化 2002-6-4 18 新华公司汽轮机状态管理系统 （XTCM） 申弢 廉宏伟 等 电力系统自动化 2003-7-3 19 以可靠性为中心的发电设备维修技术研究 曹先常.蒋安众等 东方自动
198、化 2002-8-16 20 智能控制维护管理系统(ICMMS)中预知维护的研究 傅闯， 等， 东方自动化 2002.5 21用于状态检修的系统的运行经验 H.R.斯勒，A.斯特拉德， J.I.罗色斯，F.法拉门卡 EVS(德国),REE(西班牙),殷迪娜 译自 CIGRE 1998 年会议报告 23-103，李莉华 校 22成功的预测性检修能得到广泛的支持 糜若虚译自Total payout from PdM takes total commitment . Power,July/August 1998 陆一春校 23延长汽轮机-发电机停机检修间隔时间糜若虚 译自 Steam Turbine
199、-Generator Outage Interval Extension, Power-Gen 96 陆一春 校 24工程经济学 黄渝祥，邢爱芳 同济大学出版社 1994 年 9 月第二版 25 CONDITION BASED MAINTENANCE FOR IMPROVING POWER PLANT ECONOMICS DR.V.BHUJANGA RAO,SCG&ASSOCIATE DIRECTOR, The Plant Maintenance Resource Center 26应用概率统计 陈魁 清华大学出版社 2000 年 3 月第一版 27Best Practice Maintena
200、nce Strategies for steam turbin Sandy Dunn, The Plant 上海交通大学工程硕士论 参考文献 82Maintenance Resource Center March 1997 28 美国电力研究院 1999 年有关电厂检修优化的研究项目罗颐寿 译 陆一春 编校 29Condition-Based Maintenance at Southern California Edison Ron Bravo, Southern California Edison The Plant Maintenance Resource Center 30Conditi
201、on Monitoring of Steam Turbines by Performance Analysis Author Ray Beebe 31Reliability:Past,Presert,Future Author Jphn D.campbey 32美国电科院（EPRI）及其当前主要研究领域和项目 陆一春 编译 33PLANT MAINTENANCE STRATEGY: KEY FOR ENHANCING PROFITABILITY Author:HISHAM BIN JABAR The Plant Maintenance Resource Center 34吴泾第二发电有限责任公
202、司机组资料收集清单 上海交通大学工程硕士论 致 谢 83致致 谢谢 攻读硕士学位两年多的学习时间很快就要结束了， 我的硕士论文的撰写也到了尾声。 在论文完成之际， 我要向这几年来关心和教导我的导师和同学、同事表示衷心的感谢。 本论文的工作是在导师叶春教授的悉心指导下完成的。 论文从选题到定稿，叶老师都付出了大量的心血。导师严谨的学风、渊博的学识、务实和忘我的工作态度给我留下了深刻的印象， 在此谨向尊敬的导师及先生忻老师致以衷心的感谢！ 在近三年的工程硕士学习过程中， 上海交通大学研究生院严格的管理，务实的学风，老师渊博的学识，负责的态度，特别是机械与动力工程学院老师对我热情关怀，谆谆教导，使我
203、铭记在心，值此一并表示感谢！ 感谢企业导师张京玉总工对我的指导、关心和帮助！ 感谢吴泾第二发电有限责任公司和上海电力试验研究所600MW 燃煤机组维修规划和决策技术课题组人员给予的指导和帮助！ 感谢吴泾第二发电有限责任公司给予的关怀和照顾！ 上海交通大学工程硕士论 学术论文发表情况 84学术论文发表情况学术论文发表情况 1 华东电力2002 年第 4 期 第 56 页 600MW 机组 CCS 调整试验分析 2 华东电力2004 年第 7 期 第 10 页 国产 600MW 机组一次风机 RB 功能的实现 3 工业工程与管理 2004 年增刊 Z69 国产 600MW 燃煤机组检修周期优化及经济性分析 国产600MW燃煤机组检修周期优化及经济性分析国产600MW燃煤机组检修周期优化及经济性分析作者：何绍赓学位授予单位：上海交通大学 本文链接：http:/
