电力设备状态监测与管理

设备的全寿命周期管理作为一种新的设备管理模式，必 然涉及设备管理流程的创新。 所谓全流程，是指设备监测、评估、管理三个基本流程， 进一步细分，包括：
状态监测、评估、管理全流程； 风险监测、评估、管理全流程； 寿命监测、评估、管理全流程；
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状态监测技术与管理应用
优化运行管理：提高机组运行安全性、可靠性， 降低设备事故率； 优化检修管理：提高检修计划合理性、有效性， 减少检修费用； 智能化电厂：全机组智能化监测、评估、管理 技术的开发与完善
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热工研究院全寿命周期管理技术要点
创新分类模式：涉及电厂全系统主要设备； 创新周期模型：涉及设备设计、制造、运行、检修、报 废全寿命周期； 创新技术模式：不同设备分别推行状态管理、风险管理、 寿命管理模式； 创新流程模型：实现设备监测、评估、管理三个基本流 程闭环管理
有条件接受的:
需要检验以进行安全风险评估
不期望的:
在下次检查期间减少安全风险: 精确寿命评估
-
安装在线监测系统
进行状态检验 控制运行状态
无法接受的:
减少失效影响
立刻采取行动减少安全风险
超温风险管理模型
超温风险在线监测模块
氧化皮脱落风险预测
广义风险管理方法
将状态评估、寿命监测与经济性监测有机整合为 一体，实现了系统及机组级的综合风险监测、 评价与管理
是
安全性影响 任务性影响
否
经济性影响 安全性影响
是
任务性影响
否
经济性影响
确定预防性维修工作类型
对于第二层中明显功能故障的各影响分支，可供选择的 预防性维修工作类型有：保养、操作人员监控，功能检 测，定时拆修，定时报废和综合工作。 隐蔽功能故障的各影响分支，可供选择的维修工作类型 有保养，隐患检测，功能检测，定时拆修，定时报废和 综合工作。
设备的全寿命周期管理作为一种新的设备管理模式，必 然涉及设备技术管理体系的创新。 所谓多体系，即将设备管理体系分为状态管理、风险管 理、寿命管理三个基本技术领域，不同技术类别设备采 用适用的系列化管理技术组合。
状态检修技术 风险检修技术 寿命检修技术
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全寿命周期管理
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全寿命周期管理
设备的全寿命周期管理作为一种新的设备管理模式，首 先是设备分类方法的创新。 所谓全设备，即将电厂设备按照其失效技术特征和影响 划分为四类：高温关键设备、关键设备、重要设备、一 般设备，分别对应高温失效机理、复杂失效机理、重点 失效机理等
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否
定时 报废
是
定时 报废是 适用的 和有效 的吗？
否
选择 最有效 是 的工 作类型 或综 合工作
有无 一种适 用的和 有效的 工作类 型或 综合工 作
否
选择 最有效 是 的工 作类型 或综 合工作
综合 工作是 适用的 和有效 的吗？
否
不 作预 防 性维 修 工在 ， 也 许需 要 更改 设 计
必 须更 改 设计
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电力设备状态监测与管理
报告人：李耀君 西安热工研究院有限公司
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状态监测技术历史
早期的状态监测技术主要功能包括：

缺陷（故障）探测； 异常（过载）报警； 故障（保护）隔离； 这种针对严重异常和事故报警的方式适用于设备被动式 维修，或称事故维修（CM）模式 基于时间的预防性监控：定期检查以早期发现异常，早 做维修，称为预防性维修（PM）；
设备分类差异化管理方法
按照设备类别，综合多种管理模式，逐步向精细化、定量化管理方 向发展：
高温关键设备采用状态管理+风险管理+寿命管 理的基本模式； 关键设备采用状态管理+风险管理的基本模式； 重要设备采用状态管理的基本模式；
全寿命周期管理
设备的全寿命周期管理作为一种新的设备管理模式，其 次是设备周期划分模式的创新。 所谓全周期，是指设备设计、制造、运行、检修、报废 全寿命周期，按照全周期划分，将设备电厂运行使用周 期进一步划分为早期、中期、晚期三个时间阶段，分别 对应不同的管理重点与策略
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寿命评估与长期寿命管理策略
电厂高温部件因各种机理作用而发生老化和损伤，所以 必须定期修理或更换。显然提前更换是不经济的，但是 到出现事故时才更换同样也是不经济的。因此，需要采 取一系列长期有效的技术与管理措施，并确定一个最佳 时间间隔来逐步实施 寿命管理的基本定义中包括了长期、有效、合理地开展 寿命分析与延寿措施的概念，试图将安全性寿命评估技 术与设备维修经济性分析技术、设备运行可靠性技术相 结合，发展以部件寿命精确评估技术为基础的长期设备 管理策略
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新的设备评估与检修管理技术
根本原因分析：（RCA） 以可靠性为中心的维修（RCM） 以风险为基础的维修（RBM） 寿命管理（LM）
DL/T302.1-2011标准 DL/T302.2-2011标准
从预防性检修到预测性检修 状态监测——状态诊断——状态检修——优化检修
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不同阶段设备评估与管理重点
早期重点是全面核查、理清原始状态，评估设 计、制造、安装、调试期可能的风险和设计寿 命； 中期重点是监控状态变化规律，评估运行、检 修期可能的风险和寿命消耗； 后期重点是了解事故状态极值，评估预测失效 风险和寿命时间；
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全寿命周期管理
设备技术状态监测
状态监控的关键点：
A：原始状态 B：正常状态 C：故障状态
状态监测的关键指标：
A：变化方向 B：变化程度 C：变化速度
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电厂设备RCA分析基本步骤
组成小组, 讨论关键因素, 开始/结束日期
了解5 P 和收集数据
小组成员开始建立逻辑树和 FMECA技术确认
提出建议和改进计划
预防性维修工作类型
安全 性影响 任务 性影响 经济 性影响
是 是 是
保 养
保养 是适用 的和有 效的吗 ？
否
保 养
保养 是适用 的和有 效的吗 ？
否
保 养
保养 是适用 的和有 效的吗 ？
否
操作 人员 监 控
是
用正 常的操 作人员 监控来 探测功 能的 退化是 适用的 和有效 的吗？
否
操作 人员 监 控
L2<F≤L3
Ⅲ
高
F≥L3
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Ⅳ
极高
不允许
高温设备寿命周期管理理论
以高温设备寿命监测为中心，以设计、制造、运行、维 修为重点环节，突出在线监测、动态评估、实时管理三 特点，实现早中晚三阶段设备寿命周期优化管理 设备关键部位或参数的在线监测； 异常状态与初始事故隐患的动态评估； 设备故障与失效风险的实时预警； 设备实际使用寿命消耗程度的及时预测； 关键设备的定期管理与维护措施
失效概率分析
失效概率 损伤概率 (影响因子)
或表示为：失效概率＝损伤频率
× FE × FM
• 损伤频率：一般可使用损伤频率数据库提供的统计的损伤频率
• FE：设备修正因子，由损伤机理、设计、制造、安装、运行等因素 决定
• FM：管理修正因子，设备制造、运行的安全管理体系的状态
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失效后果分析
不 作预 防 性维 修 工在 ， 也 许需 要 更改 设 计
电站烟风系统状态监测
状态预测方法
1. 短期诊断——可靠性统计预测：汽轮机振动
生产经验法（统计规律）； 生产试验法（实际验证）； 实验室模拟法（模拟验证）； 模型计算法（理论推理）；
2. 长期诊断——寿命外推预测：汽轮机寿命
3. 中期诊断——综合风险预测：汽轮机检修周期
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风险的组成
风险与危险的关系
危险的定义是可能产生潜在损失的征兆。它是风险的前 提，没有危险就无所谓风险。
风险的组成
风险由两部分组成：一是危险事件出现的概率；二是一 旦危险出现，其后果严重程度和损失的大小。如果将这 两部分的量化指标综合，就是风险的表征，或称风险系 数。
编写报告和进行效果分析
RCM分析基本步骤
① 系统选择 ④-2重要功能设备或部件
选择要进行分析的系统，收集 系统相关资料及信息
② 系统划分
A.故障模式及影响分析（FMEA）
根据系统设备的功能，对系统进 行初步划分，进行系统功能说明
B.应用逻辑决策图确定预防性维修 工作的类型
③确定重要功能部件FSI
根据安全，生产及经济后果， 详细划分系统，确定重要部件
否
功能 检测
是
用原 位或离 位探测 功能的 退化是 适用 的和有 效的吗 ？
否
是
是
是
定时 拆修
定时 拆修是 适用的 和有效 的吗？
否
定时 拆修
定时 拆修是 适用的 和有效 的吗？
否
定时 拆修
定时 拆修是 适用的 和有效 的吗？
否
定时 报废
是
定时 报废是 适用的 和有效 的吗？
否
定时 报废
是
定时 报废是 适用的 和有效 的吗？
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状态监测技术现状
近年来向故障预测预防发展迅速，包括：
根据故障监测与预测情况，积极开展根本原因分析，并 通过优化维修和设计，避免和减少事故发生，称为主动 性维修（ PaM ）； 基于状态的预防性监控：根据设备状态不定期检查以早 期发现异常，早做维修，称为状态维修（CBM）； 精确预测设备失效寿命，采取相关维修措施称为预知性 维修（PdM）
安全性损失分析：
• 导致人员和设备安全性损失
经济性损失分析：
• 导致费用损失
经典设备风险评估方法（经济性）
无法接受的
高
失效的可能性
不期望的
中百度文库
低
微
可接受的
有条件接受的
小
中 大 费用损失度
重大
风险排序和设备关键性分析
风险级别和维修措施
可接受的:
济风险相联系
没有必需检验- 考虑任何检验计划应与失效的经
广义风险定义

R F C
式中： R——风险 F——安全可靠性 C——经济性（环保性）
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检修周期确定
根据广义风险理论的安全可靠性和经济性最优原则，确 定机组合理检修时机，确定检修周期
风险结果 F≤L1 L1<F≤L2 风险 Ⅰ Ⅱ 风险等级 低 中 结果 希望的 有条件接 受 不希望 维修策略 积极考虑延长检修周期 沿用现有检修周期，可 以少量、适度的延长检 修周期 沿用现有检修周期，少 量适度缩短检修周期 积极考虑缩短检修周期
是
用正 常的操 作人员 监控来 探测功 能的 退化是 适用的 和有效 的吗？
否
操作 人员 监 控
是
用正 常的操 作人员 监控来 探测功 能的 退化是 适用的 和有效 的吗？
否
功能 检测
是
用原 位或离 位探测 功能的 退化是 适用 的和有 效的吗 ？
否
功能 检测
是
用原 位或离 位探测 功能的 退化是 适用 的和有 效的吗 ？
④-1非重要功能设备或部件NFSI
C.确定工作的间隔期
D.进行维修间隔的探索
不进行RCM分析，故障维修
FMECA分析诊断模块
逻辑决策分析
重要功能部件的逻辑决策分析是系统的以可靠性为中心 的维修分析的核心，应用逻辑决策图确定各重要功能部 件需要作的预防性维修工作或其它处置，逻辑决策分为 两层：
第一层：根据故障模式和影响分析的结果，确定 功能故障的影响类型； 第二层：按照功能故障的原因，选择预防性维修 的工作类型。
故障影响类型
1.功能故障的发生对正常使用操 作装备的操作人员是明显的？
是
否
4.隐蔽功能故障和另一个与系统有关或备用 功能的故障的综合对使用安全有有害影响？
2.功能故障或由该功能故障引起的二 次损伤对使用安全有直接有害影响？
是
否
4.功能故障对任务完成有直接有 害影响？
是
否
5. 隐蔽功能故障和另一个与系统有关或备用 功能的故障综合对任务完成有有害影响？
风险管理的概念
风险管理主要指控制危险及对危险采取相应措施的
决策。 风险管理是风险工程学的一部分，风险工程学还包括风 险设计、风险评价、风险预测。
风险评估与管理
• 分析主要的失效事件，确定失效概率 • 分析失效带来的影响，确认失效后果
• 依据可能性和失效后果发布矩阵，评估风险级别
• 按照风险排序，确定系统和部件的优先检查次序，确定 失效预案，确定维修计划
基本原理
寿命评估的准确性取决于温度、应力长期数据的掌握与 准确性，需要进行长期寿命监测 ； 传统寿命外推预测方法，外推的时间越长，误差越大。 不同时期的实际状态变化与损伤程度预测难度较大。需 要进行动态短期寿命监测； 事故后请专家进行事后的、被动的、一次性的寿命评估， 由于设备长期数据缺失、对设备状态深层原因分析不足 等，准确性受到置疑。需要进行事前预知性的、连续的 主动寿命监测，由电厂适时自主地评价设备的寿命 ； 不同状态阶段对寿命的精度要求可以是不同的，需要进 行合理寿命监测