热电装置机械设备常见故障及维护.pdf

运行与维护 Running and Maintenance 90 今日制造与升级 2023.6中海石油舟山石化有限公司（以下简称“舟山石化”）以原油二次加工为主，热电装置输出3.5MPa 和1.0MPa 蒸汽给炼油主装置使用。热电装置主要由3台130t/h 的 CFB锅炉，1台1.5MW 背压式发电机组、1台0.6MW 凝汽式发电机组，配套脱硫脱硝、电除尘等环保设施。热电装置的规模虽然不大，但涉及的设备较多，同时对舟山石化蒸汽平稳供给的重要性尤为突出，需要严格管理和维护。热电装置运行中，机械设备占据重要地位，设备的质量与生产效率存在紧密联系。设备出现故障会直接导致热电装置供炼油装置蒸汽中断，导致炼油装置停工，造成较大的经济损失，同时，热电装置机械设备的性能和稳定性直接关系到发电效率和运行安全。当机械设备受到人为、环境因素的影响，会产生不同程度的故障，因此对其进行合理的检修与维护可以有效保障设备运行稳定。1 热电装置机械设备故障研究1.1 热电装置机械设备的常见故障分析（1）失调型故障。失调型故障主要是指设备在运行过程中与预设状态不一致，导致设备无法发挥最大功效，设备工作效率较低，对热电装置运行造成影响。由于热力能源消耗逐渐增多，设备使用时间也随之加长，这会导致设备使用寿命下降。（2）退化型故障。这一故障情况与人体较为类似，当设备长时间运转后，伴随时间增长，设备零件开始出现老化，从而引发故障问题发生。该故障同样会在较大程度上影响热电装置正常运作。（3）损坏型故障。该故障情况是指人为或客观因素造成设备损坏，从而导致设备无法正常使用。产生损坏型故障的原因相对较多，如工作人员未按照操作规范操作设备、外部异物的进入等。当设备损坏后，会对舟山石化经济效益造成较大影响，因此在设备运行过程中需及时进行检修。1.2 热电装置机械设备故障类型分析热电厂机械设备的重点故障类型见表1。表1 热电厂机械设备重点故障类型故障序号故障名称1阀门泄漏2安全阀泄漏3锅炉炉管泄漏4过热器积灰、泄漏5省煤器积灰、泄漏6发电机组故障7环保设备故障表1中每种故障类型的具体情况如下。（1）阀门泄漏存在4种情况。在安装过程中，阀门本身存在质量问题、安装位置错误或阀门选型及材料错误；阀门在开关等正常使用过程中使用力矩过大造成阀门损坏；在后期维护时，维护人员未及时检修；阀门在正常使用过程中，长期受到流体介质的冲刷，造成阀芯或密封面磨损导致阀门泄漏。（2）当热电装置工作压力较大时，会导致安全阀弹簧承受能力减弱，引起阀门变形与腐蚀等问题，导致安全阀无法正常使用。（3）锅炉炉管泄漏主要是指锅炉受热面排焊口发生泄漏，或在启动锅炉过程中炉管末端介质不流通及流动性能较差，也有可能发生阀蒸汽泄漏。（4）过热器、省煤器泄漏通常是由于热烟气中含有一定量的硫从而造成硫腐蚀，同时烟气中含有少量的水分，在过热器、省煤器低温段造成露点腐蚀及垢下腐蚀。（5）发电机组的故障常发生于汽轮机阀门卡涩、振动摘要为防止热电装置机械设备故障引起蒸汽中断和环保指标超标，对炼油装置造成较大的经济损失，探讨热电装置机械设备常见故障及维护问题显得尤为重要。分析机械设备常见故障类型和故障特点，建立有效的设备故障预测机制，针对不同常见故障，通过设计完整的机械设备管理制度、强化机械设备的日常检修、加强对机械设备的防尘处理等手段，实现热电装置机械设备维护。关键词热电装置；机械设备；故障及维护中图分类号TQ05 文献标志码A热电装置机械设备常见故障及维护乐汉宇（中海石油舟山石化有限公司，浙江舟山316015）运行与维护 Running and Maintenance 2023.6 今日制造与升级 91偏大等问题。由于机组涉及到联锁保护量较多，仪表信号类故障也是造成发电机组停机主要原因之一。（6）环保设施的故障主要原因有酸腐蚀、浆液磨损、除尘电极板失效等问题。1.3 热电装置机械设备故障特点当不同机械设备发生故障时，常常会存在一定的特点，文章分析每一种故障特点，以此分析设备故障类型。具体的故障特点如下。（1）潜在性。大多设备在发生故障之前，会存在许多潜在故障，如磨损、老化等，通过量变引起质变，使设备逐渐丧失功能，产生真正的故障，因此在设备发生潜在性故障时，就需要对其进行适当维护。（2）相关性。热电装置设备故障通常不是单一的故障现象，一个故障产生时，可能会引发其他故障的产生，因此导致不同故障之间产生关联。（3）传播性。通常某一设备的故障还会引发其他设备异常，导致故障相互传播，对造成大量设备故障问题。（4）渐进性。机械设备的零件通常老化速度较慢，呈渐进式退化，导致设备出现故障时存在渐发性。（5）模糊性。机械设备的故障发展规律往往难以判断，导致故障判定标准同样存在一定模糊性。1.4 热电装置机械设备故障预测方法研究文章结合灰色粗糙集与 BP 神经网络，进行热电装置机械设备故障预测，以保障设备能够在发生故障前进行维护。利用 n 个设备故障影响因素形成的 m 组样本数据，构成原始故障决策二维信息表。然后对 m 组横向数据的灰色关联度进行计算，从中删除 p 组无关数据，实现数据约简，对 n 组纵向数据进行离散化处理，并从离散化后的数据中剔除 q 个冗余属性，得到行列数据约简结果（m-p）（n-q）。将约简后的数据输入到 BP 神经网络，通过神经网络的不断学习输出热电厂机械设备故障预测结果，该方法的具体预测过程如图1所示。图1中，每一步骤的具体操作内容如下。（1）初始决策表生成。通过装置实际记录的设备故障数据构成。（2）约简。通过横向、纵向的数据约简，实现冗余数据剔除。（3）BP 神经网络学习。构建 BP 神经网络模型，将决策表输入到模型中，并对网络进行训练。（4）预测结果输出。通过训练测试，输出最佳预测结果。2 热电装置机械设备维护问题研究2.1 设备维护相关概念分析设备维护主要是指为了恢复设备正常状态的一种管理手段，正常状态下，设备维护分为以下几种。（1）事后维护。这一维护方式是指当设备出现故障后，开始进行设备故障处理。该方式操作简便，可充分利用设备剩余寿命。但该方式在维护过程中会导致设备无法使用，对设备经济性及装置的安全运行造成影响。（2）预防性维护。该维护手段是指对机械设备进行实时的监测，当发现设备存在故障征兆时，即对其采取维护措施，防止故障发生。（3）改善性维护。该维护方式是指进行设备维护后，继续对设备进行适当改造，以延长设备使用寿命，增强设备可靠性，实质上是在设备原有基础上进行优化。3种维护方式的特性与优缺点见表2。表2 设备维护方式对比分析维护方式特性优点缺点事后维护被动维护无需在意设备运行状态维护成本高、缺少维护计划预防性维护设备实时监测、主动维护改善故障发生次数、降低设备停机次数、可控备件库存资金投入较高改善性维护优化设备设计、主动维护降低设备停机时间、优化设备可靠性存在改造风险2.2 机械设备维护的主要工作内容（1）机械设备保养。由于热电装置日常工作量大，导致部分机械设备会呈现超负荷工作状态，此时，为保障机械设备的正常工作，维持设备安全运行，需要热电装置工?图1 热电厂机械设备故障预测过程运行与维护 Running and Maintenance 92 今日制造与升级 2023.6作人员及时做好设备维护工作，而维护工作主要通过日常预防性检修、擦拭、清洗等方面实现。当热电装置日常运行时，会消耗大量煤炭、石灰石等资源，而在煤炭燃烧时，则会在机械设备上覆盖一定程度的灰尘，因此需要维护人员定时、定期对设备进行清灰。设备在持续运转过程中，会产生生锈与零件松动等问题，因此需要及时在设备关键位置涂抹润滑脂，避免设备出现严重故障。同时，还需及时清理风道系统的沉淀物等内容，并严格监控转动设备轴承箱漏油问题，若设备出现漏油，需及时进行处理。（2）机械设备小范围修理。维护人员需定期观测设备膨胀值，若膨胀值超出合理范围，则需及时进行维护。检查阀门与管阀座架，以免其运行过程中出现卡涩与支撑悬空，在成管线振动及泄漏。检查锅炉运行状态，若锅炉温度异常或偏差较大时，需及时调整运行状态并对温差异常点或偏差较大点进行校验检修。对安全阀、水位计进行检查保养，避免安全阀发生渗漏与腐蚀问题。（3）机械设备大范围修理。大范围修理是指针对热电装置除尘器、空气预热器、布风系统等内容进行维护，这些设备在维护过程中需要耗费较多的时间，但这些设备的维护频率相对较低，通常在8 12个月进行一次维护。2.3 热电装置机械设备维护有效策略针对热电装置机械设备使用过程中较为常见的故障问题，设计合理的设备维护策略，通过不同维护方式，保障设备运行安全，提高设备使用寿命。具体维护策略如下。（1）构建完整的机械设备管理制度。制定严格的机械设备管理制度，可以有效约束装置工作人员的工作行为与意识，保障机械设备能够按时检修。因此，可根据实际运行情况，制定合理的机械设备管理制度。首先，需要充分了解装置机械设备的种类，对不同类别设备进行分组，将不同设备规划为不同组别；其次，需要按照机械设备的使用寿命，对设备组别进行分层；最后，按照分层结构，对每一层设备采取不同的维护制度。同时，还可以将维护方式划分为现场维护与预防性维护，针对已发生故障的设备，采用现场维护方式，而对于未发生故障，但已存在异常的设备，采用预防性维护手段。（2）增强机械设备维修人员的专业技能水平。可通过提高机械设备维修人员的专业技能水平，实现机械设备的日常维护。维修人员应持续改进自身的专业技能与设备管理能力，对设备安装到检修维护的每一个步骤，均按照操作规范执行，重视设备的每一个维修环节。当设备需要维护时，应采取专业维修人员对机械设备进行维护，防止机械设备出现二次故障，降低设备运行风险。同时，维修人员应对每一次设备维护进行记录，并及时总结故障原因，找出设备故障规律，才能够保障设备安全稳定的运行。（3）加强对机械设备的日常检修。机械设备的安装步骤是影响设备后续运行的一项关键因素，在安装设备时，需要严格按照设备说明书进行安装，并按照设备规范使用设备。此外，在设备日常使用过程中，需及时对其进行清洗、除锈以及检查，定期查看设备是否出现振动异常，提高设备日常巡回检查次数。（4）强化机械设备维护人员的安全生产意识培训。应对机械设备维护人员的安全生产意识进行定期培训，较多维护人员在长期重复性日常工作中会忽视安全意识，造成人身及设备习惯性违章事故事件的发生，因此需要定期不断地对维护人员进行培训，确保设备维护人员充分了解设备的使用特性，在设备零件出现磨损前对设备进行维护。（5）详细分析设备故障原因，吸取经验教训。对以往热电装置机械设备发生的故障问题进行总结与探讨，分析每一故障发生的原因，并对故障问题进行讨论与研究，经过持续的记录，可为后续设备维护提供有力依据，帮助维护人员更高效地发现故障问题，以此做好机械设备预防性维修方案。（6）加强机械设备维护的文档管理与记录。当完成每一次机械设备维护后，需要及时对维护方案、维护时间、维护内容及机械设备启动后的各项运行参数数据进行记录。通过文档管理方式，记录机械设备的维护过程，并进行安全存档，可帮助后续维护人员了解维护相关事项。若后续出现设备故障现象，可参考以往存档记录，设计新的机械设备维护方案。（7）加强对机械设备表面防腐及保温处理。舟山石化处于临海环境，机械设备长期经受盐雾环境，设备表面腐蚀较为严重。只有通过周期性对机械设备表面进行除锈防腐，保证机械设备长周期运行。通过防腐处理，可有效延长机械设备的使用寿命，避免机械设备出现加速老化现象，还能够降低设备能耗，保障热电装置正常运行。由于热电装置属于蒸汽输出动力中心，蒸汽进入各装置都需要经过较长的输送距离，若沿途管线保温较差，则会使进入装置的蒸汽温度降低，蒸汽品质下降，造成较大的经济损失。故对沿途蒸汽管线的保温质量提出更高的施工标准，确保管壳表面温度不超50。同时需要不定期对沿途保温管线进行巡检，发现破损、脱节等问题需及时进运行与维护 Running and Maintenance 2023.6 今日制造与升级 930引言锅炉机组热损失中最大的一项就是排烟热损失，而排烟温度是影响排烟热损失的重要因素。所以降低锅炉排烟温度对于降低锅炉机组热损失及提高锅炉的运行效率有重要意义。国能怀安热电有限公司的2330MW 锅炉为亚临界压力一次中间再热自然循环汽包炉，单炉膛、倒 U 型布置，采用四角切圆燃烧方式、直吹式制粉系统、平衡通风、固态排渣运行方式。该锅炉最大连续蒸发量为1178t/h，额定工况时，在设计煤种（烟煤）情况下，排烟温度设计值为127（修正值），但实际运行中，额定负荷工况下排烟温度可达140。因此，分析导致锅炉排烟温度高的原因并找到解决措施，是提高机组节能降耗的当务之急。1 排烟温度高的原因分析1.1 煤种锅炉运行中，所用燃煤的种类对锅炉排烟温度的影响主要有煤的水分和低位发热量，这两点将直接影响烟气量及烟气特性，从而导致排烟温度也随之变化。煤的低位发热量越低、收到基水分含量越高，则排烟温度越高。由于近年火电企业亏损严重，多数发电厂购买的燃煤种类较杂，同时，为降低发电成本会掺烧热值差异较大的褐煤、煤泥等，导致入炉煤种的不定时变化对排烟温度的影响大大增加。由于掺烧劣质煤，热值较低、水分较大，在冷一次风门全关的情况下，磨煤机出口温度长时间维持在58 65，煤质最劣时，如胜利煤矿、平庄煤矿的褐煤，磨煤机出口温度只有46 48，煤粉燃烧推迟，火焰中摘要在“双碳”目标的压力下，火力发电厂重点进行了节能和灵活性改造，深挖机组节能潜力，持续推进机组节能降耗工作。而在锅炉正常运行中，排烟损失占的比例最大（约6%8%），降低锅炉排烟温度对提高锅炉的运行效率及节能降耗有重要意义。针对国能怀安热电有限公司#2锅炉排烟温度过高，文章就实际煤种、进入制粉系统的冷风系数、锅炉漏风系数、一次风率、锅炉受热面的结焦以及积灰进行了原因分析，总结得出锅炉排烟温度高的各项原因并提出了解决措施。这些措施经实践应用之后，锅炉排烟温度可降低5 6，提高锅炉运行的经济性。关键词排烟温度；煤种；漏风系数；一次风率；结焦；积灰中图分类号TM621.2 文献标志码A锅炉排烟温度高的原因与解决措施孔凡科（国能怀安热电有限公司，河北怀安076150）行修理。3 结束语文章研究热电装置机械设备常见故障及维护问题，针对不同机械设备运行过程中疑似存在的故障及未来可能会产生的故障，提出合理的维护手段，通过有效维护方式，保障热电厂机械设备运行安全，防止出现较大经济损失。在未来研究中，可以现有研究成果为基础，继续优化设计维护方案，延长热电装置机械设备使用寿命。参考文献1 付波.基于振动图像特征提取的机械故障诊断与识别J.组合机床与自动化加工技术，2023（3）：131-135.2 尹亮，王飞.建筑机械设备的工作原理及维护保养研究J.工业建筑，2022，52（2）：229.3 代建学.电力机械设备运行及维护J.河海大学学报（自然科学版），2021，49（6）：593.作者简介乐汉宇（1984），男，浙江舟山人，大专，工程师，主要研究方向为设备管理。