一、熱控設備檢修面臨的問題和挑戰
二十世紀70年代以前,鍋爐、汽機的容量都不大,熱控設備的技術水平也很低,儀表主要以機械表為多,由于機械表加工精度、裝配工藝以及工作環境和自身傳動中的磨損等因素的影響,儀表的穩定性差、維護工作量大,需要隨主設備定期大小修、定期校驗。既是這樣,儀表的日常維護或臨時性檢修也很多。
二十世紀80年代以來,熱控儀表技術發展極快,尤其是微電子等現代技術大量的應用,熱控設備的技術含量和復雜程度越來越高,引進*技術制造的熱控設備和進口儀表的增加,替代了大部分機械儀表。一些儀表的機械傳動,由于采用了*的無油潤滑技術或有自潤滑作用的材料,檢修工作量大大減少,甚至出現了很多免維護或免檢修設備。
如今熱控設備的情況已發生了很大變化,但定期檢修的方式變化卻不大。我們依然執行傳統的定期檢修模式,這就帶來一些問題。
1.1一般認為目前我們所普遍實行的熱控設備定期檢修的預期目標為:
1)按照儀表檢定規程的要求,定期對其進行校驗,以保證在下一個使用周期內的測量精度滿足使用要求。
儀表的定期校驗幾乎是所有用戶的法定工作,定期校驗的周期一般同步于主設備的大小修?,F代的壓力、差壓傳感器的度和穩定性越來越高,變送器的結構設計也未考慮“頻繁拆裝”。常將變送器拆回標準室進行定期校驗的做法,可能損傷變送器的外觀,損壞組合閥,變送器回裝后如果達不到初次安裝的水準,還會出現滲漏。那么變送器還需進行定期校驗嗎?很多儀表的檢定規程是上世紀八十年代頒布的,它還適用于現代技術制造的儀表嗎?
2)通過檢修,排除設備提前失效或消除故障,保證設備在下一個檢修周期內可靠運行。
目前的技術條件還無法預知熱控設備的失效期,熱控設備的定期檢修也不能避免其失效。一般認為電子設備的失效見圖中曲線,曲線表示電子設備的早期和后期故障率較高。既然熱控設備的失效期不能預防和預知,檢修的重點則是處理設備的已有故障和可能出現的故障。而熱控設備的已有故障大部分在平時可以或已經處理,可能出現的故障又不可預知。
所以在機組大小修時,也就沒有了消除熱控設備潛在故障的目標或任務(也很難發現潛在故障),如果仍然要求熱控設備按照主設備檢修規律一律大小修,這樣盲目大拆大卸、過度檢修,加上我們的部分檢修工藝水平還未規范,會造成原本運行穩定的熱控設備返回到早期的故障高發期或縮短使用壽命,反而增加了設備運行中的故障率,增加了日常的維護與臨時檢修工作,同時可能加速了熱控設備的非正常淘汰。
1.2過去的計劃檢修和不分設備個體情況一味的要求全部大修,結果造成一部分設備越修狀態越差。
例如:不懂檢修工藝,清洗后的儀表塑料另件不是被溶劑溶解,就是變形,給不應加油的傳動機構加油,結果反而易粘灰塵,加速了另件的磨損或卡澀。電動執行器是配合精密的機械設備,由于大拆大卸易造成另件損壞,密封破壞,外殼變形……。一些設備沒有被用壞,而是被修壞的現象時有發生。
再有,部分純電子設備拆回實驗室(或檢修間),雖然沒修,但回裝時破壞了原來的配線工藝,相互放錯位或拆裝過程中損壞,結果是大修前能正常使用的控制系統大修后卻投不上。大型機組熱控設備若采用傳統的計劃檢修方式,設備大拆卸,大修后的恢復、調試、檢查、試驗工作量很大,恢復周期長且容易出錯。因此,熱控設備實施狀態檢修是必然趨勢。
傳統的定期校驗和定期大小修做法已不再適用現今的熱控設備狀況,應該制定符合現代要求的定期校驗、狀態檢修或定期大小修的方法。熱控設備與其它熱機設備有很大不同,檢修的方法和檢修周期也不能執行同一規定。在機組大小修時,熱控設備修不修?修什么?怎樣修?是值得商討的問題。
因此,熱控設備的狀態檢修勢在必行,可根據實際情況先部分的展開。
二、狀態檢修的意義
狀態檢修就是根據設備自身各種狀況,分析確定是否對其進行修理,是大修,還是小修,還是進行一般性檢查、校驗,均依據對設備的實際診斷做作出的決策。因此,熱控設備開展狀態檢修,能減少不合理的檢修造成設備早期失效,為電廠帶來可觀的直接經濟效益。熱控設備實施狀態檢修的意義主要表現在以下方面。
2.1提高設備的使用壽命
熱控設備與發電廠大型轉機設備不同,有一個很長的穩定運行期,根據熱控設備的特點,得出每一類熱控設備的穩定運行期,利用熱控設備的穩定運行期,避免因為檢修不當人為的減小設備的穩定使用期。所以了解熱控設備的穩定使用區,只有在其超出穩定使用區時,才施以檢修,避免在穩定使用期內不必要的檢修,從而延長設備的使用壽命
2.2減少檢修工作量、降低維修成本
熱控設備不與熱機主設備同步大小修,只根據設備的運行狀況,來確定檢修對象和檢修方案,可以減少檢修工作量,大修只針對需要檢修的個別設備,減小了人員和材料投入,降低維修成本。
2.3提高設備可靠性
制定檢修工藝,避免盲目檢修,提高設備可靠性。
2.4減少大修人員和縮短大修時間
開展狀態檢修,部分檢修工作在平時就已完成,大修只針對需要檢修的個別設備,錯開了熱控設備與主設備的同時檢修,可以減少熱控大修人員的配額,縮短大修時間。
三、熱控設備的特點
機械設備故障的發展、發生有一轉化過程,這一過程可以通過監測儀表采集數據、經驗分析研究獲得。熱控設備則不同,熱控設備是以眾多單個體集合構成各種控制系統的,且熱控設備已屬“前端”監測設備,因此它的狀態不可能另有檢測和性能判別系統,現在也沒有可借鑒的經驗,所以只得根據熱控設備的自身特點,制訂檢修方法、檢修周期、檢修內容等。
因此開展熱控設備狀態檢修,首先要熟悉對象的性能特點。
熱控設備可分為純電子式、機電一體和純機械三大類。
3.1純電子式
這類設備主要由各種電子另件組成,計算機(包括DCS、PLC)和計算機組成的各種控制系統、數字儀表、溫度儀表、電容式或擴散硅等壓力、差壓傳感器,各種計算單元、變頻器等。
這類設備沒有機械磨損,只要不壞,不用施以任何修理。只是經過長期使用,部分儀表會出現“衰老”現象,需要加強對這類儀表的檢測,及時更換老化元件或儀表。
因此,純電子熱控設備不用大小修,只要隨主機大小修作檢查、校驗、試驗、清掃即可。
3.2機電一體式
這類儀表由電子器件和機械另件共同組成。主要有記錄表,電動執行器,部分氣動執行器,力平衡式壓力、差壓傳感器(DDZ-Ⅱ、Ⅲ),位置轉換器等。
機電一體設備可分為幾種
3.2.1記錄表等
這類儀表機械部分均工作在低速傳動過程,磨損很小。目前國內的記錄表大都是采用新工藝生產的,使用了很多新材料、新技術,如自潤滑齒輪、軸承。其中塑料尼綸合成的另件有很好的耐磨性、韌性和自潤滑性。
一般地講,這類儀表只要工作環境粉塵少,使用周期很長,儀表齒輪及傳動部分無需加油、清洗。
若使用環境很差,則需根據情況定期拆回清洗,清洗應采用非有機溶劑,如洗滌劑等。
3.2.2力平衡式壓力、差壓傳感器
這類儀表雖然由很多機械另件組成,結構也比較復雜,但它自身沒有傳動磨損,機械另件只傳遞力,工作的位移量極?。ㄎ⒚准墸?加上這類儀表密封性能比較好,所以只需做定期校驗即可,勿需大小修。若隨意拆卸或調整不當,反而會增加傳感器的變差、靜壓誤差和非線性。
3.2.3電動執行機構
這類設備體積較大,是控制系統的終端設備。它將控制信號轉換成位移量,驅動閥門、檔板等。它由電機拖動,通過比較復雜的傳動機構,輸出較大的力矩。
目前進口國外的一些電動執行器,加工質量和外觀質量很好,有的是整體烤漆,密封性能好,調試或參數整定用遙控器在體外進行,不需拆開調試。多數進口電動執行器的結構設計基本上不考慮大修(終身免維護、免檢修),因此解體困難,有的沒有工具是拆不開的。這種電動執行器可以在較惡劣的環境中長期使用(只要不長期超過要求的使用環境溫度)。
目前大量使用的部分國內自行設計、制造的電動執行器,質量、性能較進口的略差,但也能長周期使用而不解體大修。因為電動執行器驅動對象時大都是在間歇、低速情況下工作的。只需定期維護,如定期加油、換油。頻繁拆卸,使其外觀、密封性能、齒輪咬合情況受到破壞,反而使油泄漏加劇,縮短了壽命,增加了日常的檢修與維護。只有在機械元件損壞、或不能正常工作時才進行解體大修。
3.2.4純機械式
純機械式儀表有氣動調節閥、彈簧管壓力表、雙波紋差壓計、壓力開關、膜盒式風壓表、雙金屬溫度計等。
其中彈簧管壓力表,雙波紋差壓計,壓力開關,膜盒式風壓表由于彈性元件的疲勞,傳動另件的磨損要同主設備一起大修(解體清洗)或檢查、校驗,一些還需根據實際情況縮短修、校周期。
氣動調節閥機構簡單,運行可靠,使用周期長、是否大修要根據個體的質量,所處的環境,自身的密封、線性、變差等性能參數變化而定。但它的附件,如減壓過濾閥則需隨主設備大修進行清洗。
實踐證明:熱控設備的故障一般都是瞬間發生的,而不象轉動設備故障有一個發展過程,例某個電子元器件損壞引起相關的板件或設備失靈,這個現象是無法事前被捕捉的。
四、熱控設備狀態檢修應具備的條件
實行狀態檢修將一改我們沿用了幾十年的計劃檢修思想方法和管理模式,其目的是使我們的檢修工作更加合理、準確和經濟。這對我們提出了新的要求。
要求我們做很多細微的準備工作,對每臺設備情況都要很熟悉。這就需要建立完善的設備狀態檔案,記錄設備的性能、參數、出廠日期、使用日期、檢修日期、檢修內容,定期檢測等。按設備的分類制定檢修的周期、方法、工藝和標準。購置必要合適的現場檢測儀器,貯備一定數量的應急備品等。
將熱控設備進行分類,劃定每一類設備的檢修周期、檢修內容、檢修方法,對同類設備的特例和對安裝在工作環境較為惡劣的或產品質量有差異的制定出個例的檢修周期、檢修內容、檢修方法。
五、熱控設備狀態檢修的方法(僅供參考)
一般認為熱控設備實際發生故障曲線為“浴盆”形曲線,早期的設備故障率較高,但正好發生在機組的調試、試運行階段,此后多數熱控設備有很長的“穩定運行期”。筆者根據熱控設備的特點和實際經驗認為,一般的熱控設備“穩定運行期”可達十年以上(包括電動執行器等轉動設備)。所以在“穩定運行期”的設備不需要解體檢修,包括氣動執行器、電動執行器。
5.1純電子設備的“狀態檢修”
純電子設備在主機大修時,只對比較容易積灰的板件用毛刷和吸塵器清除灰塵,恢復原位即可。清除積灰可以消除電路板上的因為積灰形成的“保溫”層,有利電子元器件的散熱;需注意,吸塵器入口容易產生靜電,因此不要接觸電路板,以免損壞板件上的CMOS(集成電路)元器件。
純電子設備的“穩定運行期”一般在十年左右,使用超過十年的,部分電子元器件會“老化”,易老化的主要是電解電容器。設備所處的環境溫度越高電解電容器老化的速度就越快。
電解電容的主要作用,在電源電路里起“濾波”作用,電源電路以外的其它電路中“去偶”和“偶合”作用。當電解電容器老化,電源電路的濾波效果變差,電源輸出的脈動成份增加,表現在電源電壓不穩,可能影響主電路的正常工作,對開關型穩壓電源影響尤其大。主電路電解電容器老化,電解電容的去偶作用減弱,電路內出現“自激振蕩”,或偶合作用減弱,處理的信號在運算中被衰減。
電解電容器的老化影響整個電路處理信息的性能,如電路呈現出“似好似壞”現象,稱“軟故障”。例某電廠使用時間較長的模擬電路開方器、乘除器等,設備雖然能夠工作,但開方、乘除運算結果誤差很大且調試不好,更換了電路中的全部電解電容后,設備達到了正常計算精度。
設備出現“軟故障”時,又沒有條件更換,可按電路板上電解電容的規格將其全部更換。更換時要注意靜電影響、電烙鐵外殼接地,防止靜電或電烙鐵漏電損壞電路板其它元件。
5.2機電一體設備的“狀態檢修”
5.2.1壓力、差壓變送器
1)智能型;此類變送器的信號處理部分為單片機(微處理器),在壓力、差壓測量傳感元件中同時集成了測溫元件,主要測量傳感器的工作溫度,并對傳感器溫度變化引起的測量誤差進行自動修正。智能壓力、差壓變送器中的單片機同時對自身放大電路的“零點飄移”進行自動補償。因此該類變送器工作十分穩定,可以在很多年內保持高精度、高穩定性。所以此型變送器幾個大修周期都不用校驗。但對重要的、使用環境惡劣的根據情況進行現場抽檢?,F場抽檢利用變送器測量室的排氣孔接壓力源校驗,校驗時關閉二次正壓門,打開負壓室排氣孔(排凈正負壓室內的積液,負壓室直通大氣,避免積液產生的靜壓誤差)。沒有排氣孔的由二次門入口加入壓力校驗源,這樣可以避免拆變送器本體上的接頭。因為變送器本體上接頭為錐型、緊配合接頭,安裝不用加密封材料,拆卸次數過多就很難保證不漏。
2)其它類型;主要包括早期的1151、擴散硅、力平衡等變送器。
早期的這類變送器受環境溫度影響,變送器“零點”容易變化,力平衡式變送器還受振動、磁場等因素影響,所以變送器在室內校驗完回裝現場,變送器的“零位”就可能會發生變化,若現場調節“零點”不當會改變變送器的測量范圍、影響測量的準確性。因此這類變送器在現場校驗更合理。這類變送器應隨主機大修時進行定期校驗。
5.2.2電動執行器;3.2.3項已概述了電動執行器的特點,筆者認為電動執行器在十五年之內不應解體檢修(包括國產電動執行器),或不壞不解體檢修。因為很多熱控人員缺少機械檢修經驗,既使解體也很難找出可能要出現的機械故障,但這期間部分執行器可能會出現“軟故障”,部分國產電動執行器采用機油潤滑的,根據潤滑油潔凈程度確定是否更換。
5.3純機械設備的“狀態檢修”
1)變送器的二次門、排污閥、平衡閥(組合閥)是每次大修時維護的重點。2)彈簧管壓力表、雙波紋差壓流量計、壓力開關、雙金屬溫度計等機械類儀表需隨主設備大修時對其進行檢修、校驗。雙金屬溫度計的測量范圍和準確度,是在雙金屬片的設計、生產工藝一次成型后就已被確定。當儀表出現超差時,除因為指針和傳動軸聯接錯位或松動外,是很難調校的,所以雙金屬溫度計只要校驗不合格,只能淘汰。3)薄膜式氣動執行器重點清洗壓縮空氣過濾器,使用年限長的要檢查或更換盤根,變差大的要檢修閥門定位器。4)長行程氣動執行器配備壓縮空氣進氣油霧化器,并要定期加油,這樣可以保護活塞、氣缸,為其提供潤滑油;其它檢修、維護同薄膜式氣動執行器。
5.4熱電偶、熱電阻的“狀態檢修”
熱電偶、熱電阻的檢修,主要是根據規程規定的定期校驗,這是很矛盾的,且不說安裝在發電機、電動機鐵芯、線圈內無法拆卸的測溫元件,很多測溫元件因為測量工藝的不同,元件的長短不一,給校驗增加了困難;例元件較短,無法插入到校驗爐的中心位,或油、水槽有效位置,有的元件可能未完成拆、校、裝的過程就已損壞(斷線),有的元件拆、裝困難,如汽輪機的推力瓦測溫元件等。
熱電偶是由兩種不同的金屬材料構成,兩種金屬材料的成份確定后就決定了熱電偶的特性,因此現場使用的熱電偶是否合格,在制造階段就已確定,而且很多為鎧裝熱電偶,更不易受到腐蝕氣體的侵蝕,所以熱電偶測溫元件可以長期穩定使用。大部分熱電阻都采用鉑材料,其穩定性很好,元件也不易變質,可以長期穩定使用。
建議:熱電偶、熱電阻測溫元件只對新元件進行校驗,安裝在現場的以后不再校驗,或者測溫元件就以制造商在出廠時對每一支測溫元件出具的校驗報告為依據,電廠只對測量溫度高、有腐蝕性介質(如煙氣)的測溫元件進行抽檢。
六、結束
總之,我們對熱控設備施行狀態檢修還缺少經驗。各廠情況又不盡相同,現場的情況又存在差別,如何很好的把握,以zui小檢修代價,換取設備的*使用狀態和zui大的使用壽命。我們還有很多需要探索、總結的工作,但這些并不影響熱控設備執行狀態檢修。經驗的積累來源于實踐,只有在執行中才能不斷完善。相信狀態檢修這個新事物,不僅
帶給我們是檢修的變革,還帶給我們更多的現代意識和新的做法,以適應現代社會,現代設備對我們的要求。