設備狀態檢修在空冷發電機組的應用

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設備狀態檢修在空冷發電機組的應用空冷機組的冷卻風機多採用變頻控制，由於機組夏季運行時空冷風機的負荷相對較高，有時可能需要超頻運行。由於空冷風機的負荷增加，易導致風機電機非驅動端、風筒振動指標超標，嚴重時引起空冷風機跳閘，影響機組安全、經濟運行。振動現象大發生較為頻繁，且空冷振動，實時監控各颱風機的運行情況是目前一大難點，按照目前的檢修慣例：（1）規定的檢修期；（2）設備出現故障無法工作。當出現這兩種情形才來進行檢修，風機等設備可能已經受損無法修復，這就要求使用現場安裝方便、易擴展並有遠程監測診斷處理的能力的現場儀表。HART基金會推廣的WirelessHART智能無線網絡技術很好解決了現場問題。

關鍵詞：空冷島；風機；無線通訊；狀態檢修

目錄

1　引言

榆橫發電廠採取的「空冷」方式要求使用現場安裝方便、易擴展並有遠程監測診斷處理的能力的現場儀表。HART基金會推廣的WirelessHART無線網絡技術很好的滿足上述要求，因此，我對WirelessHART無線技術做了一些了解。本文嘗試對WirelessHART無線網絡通訊特點，無線設備（網關、無線儀表）、現場網絡設計加以分析，以艾默生的智能無線設備為例，結合實際提出在空冷島風機中應用智能無線技術解決方案。通過無線技術對設備的狀態分析，了解設備的運行狀態以及生產壽命，根據不同的條件提出「狀態檢修」。

2　空冷島風機監測的特殊性

火力發電廠的空冷技術作為最有效節水型火力發電技術，在水資源相對匱乏的地區和國家，大規模開發能源、發展電力工業中得到廣泛採用是大勢所趨。根據理論計算和實測結果，與同容量濕冷機組相比，空冷機組

冷卻系統本身可節水97%以上。

榆橫發電廠目前為2×660MW空冷機組，每台機組空冷風機56台，目前只能對空冷風機電機溫度及減速機油溫進行監視，無法監測空冷風機的振動，更無法判斷這56颱風機的運行狀態。

3　空冷島風機振動監測的現狀

目前很多發電廠空冷風機對振動的監測只有一個振動開關，無法實時監測空冷風機的實時振動值，因此通過在線檢測設備的對空冷風機的運行狀態做出可供分析的數據,通過分析判斷故障原因以及空冷風機的使用壽命提供相應的解決辦法。

目前，機組的空冷設備出現諸多問題：空冷島風機和鋼架振動大、風機齒輪箱故障頻率高、風機變頻器故障率高、電機軸承及軸承座損壞、籠條斷裂、減速機各齒輪磨損及斷裂、油泵磨損及裂紋、聯軸器磨損等損壞故障，嚴重威脅空冷島安全運行及發電機組的正常生產。

4　空冷島風機振動監測的檢修維護

空冷島風機的檢修維護目前多採取計劃或臨修方式，雖然近年業內提出了「狀態檢修」的概念，但真正得以落實的仍少之又少。

傳統的設備維修——傳統的設備維修是指事後維修或是計劃維修，這兩種維修模式都存在着不同程度的弊病。事後維修，是在故障發生後才進行的，對於重要的生產設備其危害不言而喻。計劃維修則是指按設備運行的時間間隔，人為地確定設備的維修周期，不論設備的運行狀態如何，按照計劃排定的時間進行維修。這樣如果排定的維修周期不合理，加之各設備之間存在的性能差異，則會導致設備欠維修或過維修現象的存在。設備欠維修往往會導設備性能、可靠性和可運轉率的下降，由此帶來產品質量和生產效率的損失非常可觀。設備過維修則勢必浪費人力、物力，增加了生產成本又會間接提高設備的整體故障率。由此看來，傳統的設備檢修維護體制通常所能做到的只是儘量維持設備性能、可靠性和可運轉率的原始水平。

狀態檢修——為改變這種狀況，近年來出現了「狀態檢修」以及「主動維修」的概念，希望以設備的運行狀態來決定怎樣對設備進行檢修和維護，同時通過發現和消除設備的故障根源來提高設備的性能、可靠性和可運轉率。狀態維修技術又稱預測性維修技術，就是利用現代化的測試和監測技術來獲知運行中設備的健康狀態，結合生產計劃的具體要求和設備運行的統計規律，來確定最佳的設備維修周期，可以消除設備欠維修和過維修的現象。另一方面，通過預測分析技術判斷出可能發生的設備故障並預測其發展趨勢，對設備進行故障診斷並主動維修，消除潛在的故障根源而不是針對已發生的故障進行事後維修，同時在到達計劃維修時限而分析顯示設備狀態良好時，作出推遲維修的建議，延長維修間隔，提高設備的利用率，提高經濟效益。

5　了解什麼是WirelessHART無線通訊技術

無線HART是一種專門為過程自動化應用設計的無線網格型網絡通信協議。它是HART現場通信協議第七版HART7 . 0的核心部分。與所有符合HART協議的儀表和設備一樣，無線HART向工業無線通信技術後兼容於現有的HART設備和應用。現有的HART應用（包括控制系統、PLC、維護工具、資產設備管理應用等），無需進行任何軟件升級，都可以利用無線HART協議。它採用工作於2.4GHz ISM射頻頻段、具有安全、穩健的網格拓撲聯網技術。無線HART的架構設計時考慮易於使用、可靠，以及與無線傳感器網格型協議相兼容。它規定所有的兼容設備必須支持可互操作性，也即不同製造廠提供的無線HART儀表和設備，無需進行系統操作就能實現互換，即連即用。再者，無線HART要向後兼容於HART的核心技術，諸如HART的命令結構和設備描述語言DDL。所有的HART設備（例如網管、網關、現場設備等等）都應支持DDL。無線HART通信利用時分多址TDMA技術來協調調度網絡設備間的通信。TDMA數據鏈路層以指定時間槽和信道（頻率）的方式來建立網絡中各設備間的鏈接，這些鏈接組織成周期性重複的超幀結構，以支持定時循環的通信流和非循環的通信流。為了彈性地利用通信帶寬，鏈接可以是專用的（如為保證過程數據以最小的延遲傳送），也可以是共享的。傳統的HART協議是一種支持請求/響應和過程數據發布兩類通信的令牌傳送網絡。將無線HART納入整個HART的結構，就包括了附加的無線HART的物理層IEEE 802.15.4-2006和TDMA數據鏈路層。其網絡層完整地規範了使用全無線網格化的網絡的部署，應用層則支持HART的應用層。無線HART規定了三種主要的網絡要素：無線HART現場設備、無線HART網關和無線HART網絡管理器。同時支持無線HART適配器，以便將現有的HART設備接入無線HART網絡。值得注意的是，在無線HART網絡中，網關僅承擔現場無線HART儀表與主應用系統之間的通信，它既支持一個或多個接入點，又和其接入點都包括在每個無線HART網絡中；另外也支持冗餘網關的結構。網絡管理器負責網絡的組態、無線HART網絡設備之間的通信調度、路徑表的管理和無線HART網絡健康狀況的報告。這一特點與許多無線短程網規定的網關又承擔網絡的組態有顯著不同，較好地解決了工業控制系統要求以冗餘機制獲取可靠傳輸的要求。圖1完整表述了無線HART的網絡結構。