1、1论设备系统的定位检修方法及在水电厂的应用李万绪（陕西汉江投资开发有限公司，陕西 西安 710065）摘要：本文根据设备管理现状，提出并建立了设备系统检修的新方法定位检修方法，讨论了定位检修的的要点：准确诊断、精确定位、优化检修、恢复功能。准确诊断是基础，精确定位是关键，优化检修是主线，恢复功能是目的。论述了在水力发电企业应用的基本要求和条件。关键词：定位检修；维修策略；人机系统1 引言我国水电厂设备的检修，普遍实行计划检修体制。应修（即到期）必修，修必修好，是设备检修的基本原则。近几年以来，状态检修、点检定修在一些新厂开始推行，其均针对水电厂某一设备系统进行而不是设备元件，存在精确性或针对性
2、差的问题，这样一浪费了人力物力；二过度检修造成设备的频繁拆卸，增加了在检修过程中产生新的设备缺陷及降低设备寿命的问题。而点检定修至少会使中型水电厂造成大量的人力浪费，大量设置点检员与电力系统这个维护型企业要求的“一专多能”有极大地冲突，经济性差。水电机组的特点是结构部件大，检修工期长，受河流来水量的限制，大型检修（A 级检修）一般都在枯水期的冬春季进行，机组检修时间相对比较集中。按行业导则 1规定，机组 B 级D 级检修每年 2 次，A 级检修 46 年一次。一般中型水电厂（装机容量 25 万 kW2.5 万 kW） ，1 台发电机组的整体 A 级检修工期长达 100 d 左右，一般性 A 级
3、工期在 4050 d 左右，B 级D 级检修在10 d 左右。无论是计划检修还是状态检修，其质量的好坏，是确保安全发电的重要基础，但由于检修对具体的故障点（故障元件）针对性不强，不可避免地对正常设备或设备系统进行过度检修（拆卸的设备多，检修设备少，大部分时间、精力、资金均耗费在拆卸和安装上） ，与企业的目标利润最大化格格不入。2 定位检修的基本概念发电厂发供电系统是一个技术密集的复杂系统，某一设备单元的功能失效可导致整个系统功能的部分或全部失效，影响系统的安全经济稳定运行。重大设备功能失效直接导致机组整体性能损坏，经济效益严重受损。传统的定期检修模式，检修的经济性较差。故改革传统的计划检修模式
4、，实施基于对设备运行状态全面分析诊断、有针对性的检修管理，有利于保证安全生产、降低检修费用、2提高设备利用率和企业经济效益，是设备检修的发展方向。定位检修（FPM，fixed position maintenance） 。即依据设备长时间运行工况和当前的实际工作状况，通过检修人员认真分析，识别设备或设备系统某一部位、某一单元或某一零件（元件）的故障，并精确定位故障点，结合该设备的寿命分布情况，确定该故障点维修的最小单元和经济维修时间。所谓经济维修时间是指维修对企业收益产生的影响在一个财务期内最小。定位检修的主要因素是人，对同一种故障，不同的人会确定不同的检修点；其次是设备运行资料，是精确定位的
5、基础。定位检修为设备安全、经济、可靠运行提供了保障。但由于定位检修需要高素质的设备管理人员和大量的基础资料，故存在判断失误使小故障扩大的风险，要能熟练地运用于设备维修还需要长时间的经验积累。定位检修相对于定期检修，就是通过对设备工作状态的诊断、分析、定位故障单元，检修并恢复故障单元功能，使设备或系统的功能恢复到正常运行状态，尽力避免常规全面检修、大拆大修的工作方法，确保设备运行稳定。定位检修是将检修的目标精确定位于某一设备零件或元件，而不是设备整体，是状态检修的发展与完善，其与计划检修和状态检修的检修范围大不相同（图 1） 。定位检修具有以下五点优势：节省大量人力物力；延长非故障元件的使用寿命
6、；降低检修成本和检修难度；减少检修风险；节省检修时间。计划检修范围状态检修范围定位检修范围图 1 几种检修方法的检修范围定位检修的目的就是转变改变粗放的检修管理工作方式，向精细化检修转变，使检修具有针对性和实效性，避免不必要的维修、不当的维修和不解决问题的维修。在保证检修质量的前提下，减少检修工作量，减少检修费用，降低检修成本，以期实现安全质量与经济效益最大化的协调发展；3并培养一班具有创新精神的管理队伍，一批技术先进、综合素质优良的员工队伍，为实现本质安全型企业打下坚实的基础。定位检修的要点是：准确诊断、精确定位、优化检修、恢复功能。准确诊断是基础，精确定位是关键，优化检修是主线，恢复功能是
7、目的。3 定位检修的原则和条件定位检修的目标是精确定位设备故障点，极大限度地减少检修范围，延长设备寿命，提高设备可靠性，降低检修费用，提高企业经济效益。实行定位检修是建立人机关系上：人的分析诊断与其对设备性能和运行状态的监测的基础上。与其它检修模式相比，定位检修工作最主要的改进是发挥人机关系中人的主导作用，与其说是一种检修方法不如说是一种管理方法：与设备管理、检修过程管理、物料管理、财务管理、人力资源管理息息相关；也与主要决策人的风险偏好有关，即在 实 施定 位 检 修 过 程 中 组 织 或 个 人 愿 意 接 受 的 风 险 的 程 度 ， 不 同 的 偏 好 有 不 同 的 结 果 。
8、3.1 定位检修的基本原则3.1.1 人的作用最重要定位检修首先是将人机视为一个系统，其次是该系统运行的优化（成本最小，收益最大） ，由于机（设备）受制于人，人的作用为主导。人都有自己个人的利益、需要和思想、情感，都有自己的对某一故障的分析意见和处理态度，人的因素决定修复策略。企业要有适宜于定位检修的管理体系和机制，如组织构架、目标激励；完备的管理标准、技术标准、工作标准。做好培训工作，要结合岗位职责划分和设备分工使责任到人，人机系统整体有效；管理层次明确，决策层（领导层） 、专业层和操作层责任明确。确保各级管理和专业人员深入理解定位检修基本理论和思想，观念和做法转变到位。要培育各级设备主管人
9、员的风险意识，即在风险可控的情况下，尽量减少检修行为。要有自己的专家队伍，专家队伍是定位检修工作的技术保障，应涵盖各技术专业，全程参与设备故障分析诊断、制定检修策略、风险评估和绩效评估等工作。3.1.2 确保设备安全运行发电设备定位检修管理必须遵守“保人身、保电网、保设备”的安全准则和以效益为中心的统一。在开展定位检修的过程中，保证安全是首要原则，检修必须围绕安全准则进行。3.1.3 循序渐进开展设备定位检修是对现行检修管理体制的改革，是复杂的系统工程，需要不断探索和实践。因此，应针对较完善的设备进行试点，取得经验后逐步推广。也可针对单个重要设备如水轮机、发4电机、主变压器或断路器以及机组的辅
10、助设备等分别进行，在取得经验后逐渐扩展。新旧设备的检修可能面临着不同的选择。应根据实际情况，积极采用先进的监测诊断技术及可靠性评价系统，形成集定位检修和以可靠性为中心的状态检修为一体的优化检修方式。3.2 定位检修的基本条件3.2.1 高素质综合技能人才是推行定位检修的基本保证推行定位检修为了使企业更经济、更安全地运作，员工是重要因素，因为大约 90%的事故与人的不安全动作有关 2,而人为差错在维修阶段也容易发生。所以设备管理责任、员工的技术培训与经验交流、分析与诊断的准确性、设备运行和检修记录、设备在现场搬运过程、检修的环境均与人为差错有关系。3.2.2 建立组织严明、科学的标准体系，是定位
11、检修的核心推行定位检修，企业要有完善的管理、技术、工作标准体系。特别要建立以数字化为基础的目标管理体系，即立足量化管理技术、明确各级各阶段目标来开展定位检修。数字化即设备信息数 据是 否 完 整 、 准 确 、 及 时 。 收 集 数 据 并 不 难 ， 但 关 键 是 如 何 收 集 、 整 理 得 到 有 效 的 数 据 。 如 果 收集 到 的 数 据 本 身 不 正 确 或 已 过 时 ， 即 使 加 工 处 理 的 过 程 再 正 确 ， 输 出 的 信 息 也 是 错 误 的 ， 只 会对 企 业 决 策 起 误 导 作 用 。 必 须 从 整 体 出 发 ， 系 统 地 掌 握
12、与 定 位 检 修 有 关 的 信 息 流 向 ， 有 针 对 性地 开 展 信 息 的 收 集 、 整 理 工 作 ， 抓 好 数 据 的 源 头 工 作 ， 使 检 修 策 略 有可计算性。推行定位检修，设备管理必须以一定时期（一年或更长）制定总体目标（如某一设备系统不进行 A 级检修，并设定有关数字目标，如可靠性数据、经济数据、人力数据等） ，并分解为最高层目标、下一级目标、低层目标，并注意对目标交叉的协调 3。这样可使人机系统统一、员工工作目标与上一级目标协调一致，达到总体目标。3.2.3 设备系统管理科学是定位检修的前提设备从设计、选型、订货、安装调试等一系列环节层层把关，杜绝有设计
13、缺陷和制造缺陷、安装调试缺陷的设备、元件投入运行，特别是基础元器件如变送器、传感器、温度测量元件等，应最大限度地明白各设备最小单元和系统的寿命分布。3.2.4 运行数据是基础实施定位检修需要设备长期运行资料作支持，所以正常的人工巡回检查、定期检查、在线和非在线自动监测装置等记录必需真实可靠，以利综合分析，为实施定位检修奠定基础。发电企业尽可能地配置先进的在线检测、诊断、分析装备，如振动监测、油液分析、红外热成像、噪声监测、超声波检漏等。3.3 定位检修的基本程序5正确把握设备整体健康状况是定位检修成功与否的关键，定位检修以“一切事故均可避免，一切风险皆可防范”为工作理念，通过对设备运行状况进行
14、长期跟踪检查，动态或静态检测，结合设备缺陷发生的部位及频次，以设备运行现状及历史数据为基础，对设备状态进行定性或定量的分析诊断，精确定位确定设备的检修位置（故障单元） 、优化设备检修项目及检修规模，确定检修文件包，对故障设备进行定位检修，以恢复设备的运用功能。3.3.1 诊断和分析诊断：根据设备长期运行状态，判断的健康情况，并对设备后期的运行管理作出结论。诊断既包括对设备硬件故障的检测，又涉及对程序错误的定位。设备状态的诊断方法一般包括：带电设备的红外诊断；充油设备的绝缘油分析化验；充气设备的状态监测主要包括气体微水量和压力、渗漏等的测试等；机械设备的振动，摆度，噪音，转动部件温度测试等。分析
15、：将事物、现象、概念分门别类,离析出本质及其内在联系的方法。定位检修的分析是针对设备状态和诊断结论，从其各个部分、属性、功能，分别加以研究，以掌握设备的健康情况、确定检修部位及检修规模，是定位检修的必要阶段。诊断和分析的依据：设备实时运行数据，技术监督数据，历史数据，异常分析，缺陷分析（缺陷发生率） ，检修经验，相关标准等。设备状态的分析方法：结合机组实时运行数据，技术监督数据，历史数据，异常分析，缺陷分析，检修经验，相关标准、规范等数据综合分析，确定设备初步状态；并运用趋势分析方法，确定设备的劣化趋势，最终确定设备的状态。诊断和分析是确定故障点的基础，一般有以下步骤：一是明确故障表现，正确认
16、识故障表现，根据表现方式、状态、发生部位、设备类别，充分明确故障的有关特征，进行深入分析，寻求故障发生的真正原因。二是依据工作原理解释故障：根据设备的设计功能和工作原理来系统解释故障表现，以排除员工主观感觉。三是分析故障的生成条件：即根据设备原理、功能来分析故障的生成条件，并对可能生成该故障的所有条件进行汇总。四是分析故障与设备设计、制造、按照、操作、维护等工作的相关性：对故障生成的每一条件均分析与设计、制造、按照、操作、维护等工作的相关性，罗列相关因素，研究哪一因素对故障影响最大？每一因素的变化对故障表现的影响。五是研究诊断方法：针对每个因素，确定诊断标准、诊断范围、对故障表现是动态监视或人
17、工监视？ 3.3.2 定位故障单元故障单元，即某一设备部分或整体功能不能正常发挥的情况；定位故障单元即经诊断和分析后，提出存在的问题，确定设备故障位置。3.3.3 隔离故障单元6将故障单元与非故障单元隔离，确保非故障单元的正常运行。3.3.4 检修根据已确定的设备故障位置，研究消除故障的检修策略，制定检修方案，进一步对检修方案和检修项目进行优化，按照检修方案对故障单元进行检验与修理。3.3.5 恢复故障单元功能通过检修、试验，使故障单元发挥正常功能，以恢复设备的整体功能。3.4 检修策略当一故障点需要检修时，先根据该点对人身设备安全、可靠性、影响设备出力和效率、检修难易程度及工期、检修费用大小
18、、电能质量等的影响，进行其重要性排序，即依据该故障点在系统中的地位制定检修策略：及时修复、延迟修复、计划修复。决策流程见图 2。3.4.1 及时修复即故障点位于系统关键部位，必需立即修复，否则会构成安全事故或严重影响企业效益，如机组出口开关故障等。图 2 定位检修决策流程故障诊断与分析故障单元、元件、点检修策略及时修复 延迟修复 计划修复故障寿命分析检修时间最终决策73.4.2 延迟修复即故障点位于系统非关键部位或是下列故障之一：偶然故障、无规律性故障、故障损失小于维修费用的耗损故障。此时，对故障点应加强监视，防止故障扩大；其次是故障点原件彻底失效后再修或结合其它检修安排修复。3.4.3 计划
19、修复故障点位于系统关键部位，系统功能可以受限发挥，且故障损失小于维修费用。应根据设备状态，分析设备资料，估计设备寿命，按效益最大化确定检修时间和检修内容，实施有针对性的计划检修。有条件时计划修复应尽可能采取临时性维修方式，即维修对系统和企业均无影响。4 结语定位检修是运用综合性技术和管理手段，准确掌握设备状态、预知设备故障、进行检修决策和管理的一种先进的设备管理模式。目前很多水电厂实行了“无人值班(少人值守)” ，检修、运行已分离，梯级水电厂或水电站群已实行集中检修，部分新建电厂不再设检修队伍。降低发电成本，提高电能竞争力，是各发电企业的工作重点。实行定位检修，可以在确保设备安全的情况下，减少
20、检修费用，节约不必要的人力物力开支，使检修更加专业化、集中化。定位检修的实施依赖于先进技术的应用和完善，就目前而言，定位检修还处于探索阶段，随着分析诊断技术的发展，自动监测装置准确性的提高，定位检修将会有一个大发展，理论体系将更加完善。参考资料1 DL/T 838-2003 发电企业设备检修导则S 2 加BS 迪隆著，牟致忠等译.人的可靠性M. 上海：上海科学技术出版社 1990.123 纲目编著.有效的目标管理M.北京：中信出版社 2002.02Study on Method of Fixed Position Maintenance and Its Applications to Hydropower Plant Li Wanxu(Shaanxi Hanjiang Investment maintenance strategy; man-machine system 作者简介：李万绪（1960-） ，男，高级工程师，主要从事水电站运行管理工作。
