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中国电力设备管理协会

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工业互联网在电厂的应用示范(电厂旋转机械状态监测系统)

作者:   发布时间:2019-04-01

1.示范项目概述

    本系统是针对华能集团福州电厂机械设备资产状态监测与管理系统所做的配置与设计。该系统是把华能福州电厂#5机组全厂辅助设备的振动信号全部纳入机械设备资产状态监测与管理系统中进行统一的分析与管理。系统将由1900/65A监测器、TDISecure数据采集器和System1服务器构成。项目将#5机组全厂辅助设备振动测点纳入到System1状态监测平台当中并由福州电厂及GE Bently组成的项目团队根据日常运行编写客户化的规则应用包。

    电厂根据多年的运行经验及System1投运的数据提出具有针对性的故障判断及预警条件,通过客户化的规则包系统将实现自动判断设备的常见故障如动静部件摩擦、油膜失稳及轴承磨损等。对照依据辅机监测系统得出的设备修前分析报告,验证分析结论,不断总结故障机理,完善、提高监测分析水平。

    《工业互联网在电厂的应用示范(电厂旋转机械状态检测系统)》是公司启动和尝试工业互联网技术概念在生产设备管理上的示范性科技项目。本项目通过对燃煤电厂辅机的振动监测和振动特征分析,结合相关振动理论和现场实际的运行、管理经验,力求做出具有华能特点的辅机监测管理系统试点科技项目。 

2.示范项目的先进性

2.1可以有效地减少或避免辅机设备的非计划停车

    管理系统可以实时监测设备的运行状态和趋式,并对设备的运行状态进行评估,当设备的运行状态超出预设的报警。可以事先提示设备管理人员和生产调度人员安排进行设备的维修及重新进行生产设度。从而有效的减少或避免设备的非计划停车。

2.2可以使辅机设备的维修进行的更加的有理有序

    通过对设备进行状态监测,可以实时了解设备的运行状态和运行趋式,使设备管理人员可以知道设备是否应该维修、何时需要维修。从而可以减少过渡维修或漏修。通过机械设备资产状态监测与管理系统还可以检查设备维修的效果。

2.3实现旋转机械设备状态监测与管理系统在电力行业中要解决的问题

    了解企业关键设备和重点设备当前的运行状况、判断被监测机器的状态变化趋势、诊断被监测机器故障的发生部位和故障的严重程度,以及检查和验收大修或临时维修的效果,实现对设备故障早知道、早预报、早诊断,把故障消灭在萌芽之中。其目的是提高设备运行完好率、减少设备停机时间及降低维修成本。

2.4通过网络连接和相关的安全措施,在华能股份公司辅机状态监测工业互联网中心可以远程访问远在福州的华能福州电厂5号机组辅机状态监测系统数据服务器从而实现数据管理,分析,故障判断及处理等。通过远程网络访问系统华能国际北京总部工程师将通过    办公室电脑可以在任何时候访问到福州电厂5号机组的状态监测系统数据并根据实际采集数据进行故障诊断分析,为企业做出预测性维护节省企业运营及维护成本。

3.示范项目的可推广性

    本项目在华能股份公司设立一套中心故障诊断分析系统。华能全国具有System1故障诊断系统的电厂可以通过远程网络将各个分厂的数据通过SQL的远程备份功能将各厂的振动数据定期备份在华能远程中心的服务器中,以便日后的数据保存及管理。同时本特利工程师将在北京华能集团总部的各个诊断工程师电脑安装2X-RAS客户端软件,相关的工程师在获取各分站System1系统远程访问账户及密码后可以使用已安装2X-RAS客户端的电脑实时访问各分厂的System1,从而实现对远程分站的快速响应。

4.示范项目的学习应用情况

    本系统是华能与GE双方合作的试验创新项目,利用GE公司提供的System 1软件平台,5号机组辅机状态监测系统于2016年4月22日通过电厂内部阶段性验收,并交付生产相关人员试用。5月16日策划部发文“关于正式开展辅机状态监测工作的通知”和“华能福州电厂辅机状态监测工作计划”。

    自5月16日起,5号机组辅机状态监测系统正式投入使用。为了深入推进股份公司科技项目“工业互联网在电厂的应用示范(电厂旋转机械状态检测系统)”后续工作的开展,福州电厂特成立辅机监测工作室,由策划部、检修部各专业技术人员共6人组成,共同研究适合大型电厂的设备在线状态监测,致力建成全厂、全公司统一的监测系统。

    2016年5月12日辅机监测工作室成员完成System1系统基本操作、报警值设置和设备特征参数设置等简要培训工作。5月下旬,为了提高工作室成员System1系统操作水平及辅机故障诊断能力,工作室5位成员前往上海GE公司总部,进行为期一周的基于System1设备振动故障诊断针对性学习,并结合典型案例交流、分析,为下阶段的辅机监测工作打下良好的基础。

    2016年6月份工作室成员建立5号机组受监测辅机设备状态分析档案,并对各设备的监测数据软报警值进行了设置。6月份工作室成员结合自身对辅机检测系统(System1系统)的使用情况,汇总系统软件存在部分乱码、提取事件时宕机、使用过程中软件偶尔发生自动退出等缺陷,并将缺陷情况反馈至GE工程师,并。并及时联系、协助GE工程师完善、处理。

    2016年7月初工作室成员与GE公司工程师通过电话及视频模式,完成了滚珠轴承基础故障频率的培训。通过对轴承的基本工作原理、失效模式及特征频率的计算方法的学习,更加深化辅机检测系统的应用及提高辅机故障诊断水平。

    2016年8月上旬,GE本特利软件维护工程师到现场,解决System1系统与SIS系统的Modbus通讯中断导致#5机组辅机监控系统中过程量工艺参数无法送到System1系统中问题,同时解决了SYSTEM1 Display图形文字乱码问题。对于远程2X软件调用System 1Display配置趋势等曲线时选用历史数据-事件数据导致System1 Display崩溃问题暂未解决,对方反馈该问题还需做一些试验确认是否系统问题,需继续跟踪优化。

    2016年8月下旬,GE本特利故障诊断工程师到厂,对工作室成员进行便携式振动频谱分析仪的操作培训。同时还进行了下一阶段设备模块化逻辑编辑所需设备知识方面的探讨,并初步完成设备知识模板。工作室成员按照模板格式完善各设备知识内容,并将结合设备检修,不断完善设备知识模板内容及结构。

    辅机监测系统(GE公司SYSTEM1系统)对福州电厂锅炉、汽机主要辅机进行在线监测,其中包括送风机、引风机、一次风机、磨煤机、给水泵、凝结水泵、循环水泵、前置泵、闭冷水泵、低加疏水泵、冷却水升压泵等,经过几个月的应用,取得一定的成绩。

    2015年5月在辅机状态监测系统初投入应用时,出现5B一次风机后轴承振动异常问题。对辅机状态监测还未完全掌握的工作小组,利用GE振动分析工程师在现场的有利资源,在GE工程师的指导下,调取监测系统(SYSTEM1系统)中的振动频谱数据,同时收集设备其他相关资料,轴承温度、轴承结构型号、运行工况等,综合对5B一次风机后轴承振动异常进行在线分析,并形成分析报告,得出5B一次风机不宜长时间运行,振动高的原因有可能是驱动端支撑特性(刚性)略差,同时也提出了相应的检修建议。在之后的5B一次风机解体过程中,发现驱动端轴承磨损较为严重,这也就很好的验证了由于轴承磨损导致油隙偏大而产生的支承刚度特性异常问题。通过解体检修更换轴承,振动高问题得到很好的解决。经过本次振动异常的在线分析及后总结,工作室成员基本掌握了基于SYSTEM1系统的设备故障分析步骤,为辅机监测系统的后续应用开了个好头。

    2016年6月利用辅机监测系统分析5B送风机偏高问题,在GE本特利故障诊断技术人员的指导、帮助下,通过调取5B送风机振动数据及频谱图,收集送风机基础设备资料,运行相关参数等,共同分析5B送风机振动偏高的原因,并得出引起振动高的初步结论,并对检修采取的临时措施及今后的检修提出指导意见。

    2016年7月通过辅机监测系统发现5B低加疏水泵驱动端轴承振动偏高,经过分析得出驱动端轴承保持架可能存在轻微损坏,鉴于当前的振动仍处于可接受范围,建议可保持继续运行,加强监视,待9月机组检修时解体检修,为设备检修提供很好的指导意见。

    同时利用便携式频谱分析仪测量5B定冷水泵振动,利用辅机监测系统分析发现5B定冷水泵电机驱动端水平方向,振动值为2.9MM/S,谱图以工频及其倍频为主,其中以2倍频较为突出,轴向振动值为6.1MM/S,谱图以工频为主。分析认为该机组对中欠佳,建议尽快对该机组进行对中复查。经过解对轮重新找中,5B定冷水泵投入运行后振动值大幅度下降,电机驱动端振动水平方向0.8 MM/S,轴向1.0 MM/S。

    目前5号机组辅机监测系统的应用时间不长,下阶段设备振动状态分析模块化逻辑的开发和辅机状态分析规则库的开发的任务还很繁重,再结合机组检修,对照依据辅机监测系统得出的设备修前分析报告,验证分析结论,总结故障机理,完善、提高监测分析水平,按期完成预期的目标。

5.示范项目的成果及效益分析

5.1.开发出辅机设备故障分析的方法,提升福州电厂的设备管理、寿命管理、状态检修的管理水平。

5.2.在相关设备上验证、修改完善已开发的软件,最终形成可实际应用及推广的阶段性产品在公司电厂推广应用。

5.3.提高电厂辅机设备运行的安全可靠性。

    随着本系统的运用,使运行维护人员能够及时识别重要事件,相应做出快速响应;科学地评估分析各种动态情况,预知及预防故障的发生(如转子不平衡、不对中、松动、轴承和动静页碰磨等)。从而提高设备的可靠性,减少维护费用,确保实现设备状态的早期预警,最大程度地避免事故停机与设备二次损伤,大幅降低维修时间与维修费用,实现预知维修,优化维修体制,增进设备可靠性,帮助企业有效实施资产优化进程。(此专文摘自《电力设备管理》杂志文库,专文主创单位:华能集团福州电厂)