状态检修实施中的关键技术问题

1、前言

状态检修实施是否可以取得预期成效，取决于是否把握了它所涉及的一些关键技术，如状态监测技术(包含数据采集、数据分析技术)、故障诊断技术、数据管理技术、检修决策技术等，同时，还涉及到人员、资金、管理与组织形式等。本文就其主要方面进行探讨，给出作者的意见和建议，供实施状态检修时参考。

2、状态监测及其和状态检修的相关问题

状态监测是状态检修技术的核心。缺乏完善的状态监测技术和手段，不可能实现状态检修。

2．1 振动状态在线监测技术现状

自八十年代后期，随着国内第一批引进的菲利普RMS700系统装配在国产20万千瓦机组上，我国大型机组的状态监测发展迅速。当前，20万千瓦以上机组主机均已配备了引进的振动监测系统，20万千瓦以下的主机大部分也已配备了引进的或国产的振动监测系统。30万千瓦以上机组的主要辅机一般也已配备了振动监测系统。

这些系统以国外为主，主要有：

·本特利3 300、3500，DM2000；

·菲利普PR3000；

·申克公司的VI．BROCOM4000、VI：BROCOM5000

·CsI公司的31 30

·B&K．公司的cOMPASS等

其中火电机组以本特利3500居多。

它们有如下特点：

(1) 连续监测汽轮机组多种参数的振动信息，多点显示；监测对象和目的确定后，系统配置可以灵活组态，利用软件方便地选择监测参数，包括传感器种类、灵敏度、量程、记录仪输出、报警时间延迟、报警逻辑和继电器组态等。

(2) 硬件部分，每种板卡的功能增多，板件种类减少，通用性增强；但利用软件的监测参数设置非常便利；配备有备用电源和备用通讯通道，系统硬件可靠性显著提高。

(3) 系统网络化，通讯功能先进。以3500为例，具备三种独立的接口：

·数据管理接口

·组态／数据接口

·通讯接口

接口支持PLc、PCC和DCS，通讯通道支持Modbus协议。

本特利DM2000 for windows NT测点数最多1 080个，可组态12台机组。它们都遵守TcP／IP、sNA或IPx网络协议，与外部公共信息网络或电厂专用信息网(MIs)、监测网络连接方便，数据可做远距离传输。但目前国内电厂实际很少用到这些通讯接口功能。

在监测系统发展方面，国内水平落后于国外，一是硬件的可靠性低，二是监测诊断的功能设计不如国外产品严格、成熟。 “八五”期间国家投资上千万元开发类似本特利3300的监测保护系统，最终以失败告终。

西方国家机组状态信息网络远程传输和分析已经在一定范围内实施，建立了州级或地区性的状态监测分析大型网络，实现远距离对机组的实时监测、分析。利用机组运行状态大型数据库，如北美能源可靠性咨询数据系统(NERC—GADS)数据库，预测设备性能或潜在故障的趋势。新型的开放性更高的平台正在研究开发之中，研究并力图推行状态监测数据通讯标准(MIMOSA)，以提高监测系统的兼容性和开放性，提高数据资源的网络利用率。

国内，当前这些TsI系统在现场的主要功能是向运行人员提供机组实时振动量值，协助运行对机组状况做出判断。近年多个电厂主机设备发生的与振动有关的事故前监测系统反映出的振动异常信息往往被运行人员忽略掉了，监测系统没有发挥应有的作用。这里有故障判断分析难度的问题，有运行、技术管理人员知识深度问题，也有系统功能设计方面的问题。

2．2信号分析与数据处理技术发展现状

状态监测技术除了包括前端一次信号的数据采集，还包括信号分析与数据处理。

以FFT为主的频谱分析是当前广泛使用的信号分析与数据处理方法，此外还有：

·倒谱分析、·细化谱分析、·相关分析、·相干分析、·时间序列分析、·包络分析等。

近年来出现的短时傅立叶变换(STFT)、维纳分布(Wigner—Vi 1 le)、小波变换(WT)等时频分析法将信号同时变换到时域和频域，对非稳态信号处理中获得了较好效果。

小波分析方面，国内外近年做了较多的研究工作，如采用小波变换提取齿轮运行中早期故障信号的微弱特征；利用小波包变换算法给出振动信号在部分频带范围的小波包分频带分布；采用半正交3次B样条小波包分析得到了有效区分动静碰摩故障与不平衡不对中复合故障的小波谱能量特征。在故障的非线性振动特征方面，国内有人进行了故障相关维数、分又、拟周期、分形等混沌特征的非线性振动理论研究。这些研究现今仍处于试验阶段，距离工程实用还有相当距离。

2．3从状态检修看当前状态监测系统的缺陷

从状态检修角度，当前大机组现配备的监测仪表系统以及信号分析与数据处理技术基本可以满足状态评估和故障早期诊断对原始数据的要求，但仍有需要做重大改进的地方(包括进口监测系统)：

(1) 系统采样速率对汽轮发电机组已足够，但对升降速率快的辅机，如风机、泵的升降速瞬态过程，采样速率过慢，无法获取详细的瞬态特征数据；

(2) 数据存储采用文本文件方式，存储过程人工操作过多，数据容易丢失；数据管理调用繁复，缺乏大型数据库操作的便利性；

(3) 弓I进的监测系统数据开放性不够。出于商业原因，仪器厂商拒绝给出通讯协议，致使后续需要另行添加的分析诊断和决策软件无法共享前端数据资源。

2．4状态监测中Des和TSI数据的利用

当前，主辅机振动和过程参数的状态监测由国产或引进的Dcs或DEH实现，DCS监控了厂内全部主机和重要辅机，Dcs应该是电厂状态检修数据的主要来源，从这里获取信号是一条捷径。

Dcs可以实时显示机组振动量值和报警，但由于在Dcs或DEH中对振动数据按直流量处理，仅取振幅峰峰值，原始振动所含有的大量重要信息都被丢失，如相位、波形、频谱等。而且，Dcs采样速率远低于振动专业仪表。因此，利用它们无法进行FFT或其他信号分析，也就是说，用DCS的记录数据来进行故障诊断和状态检修是远远不够的。

振动数据只能从振动专业仪表和系统获取。大机组主机和主要辅机原配备的状态监测设备TsI是用来供运行人员实时掌握设备状况，决定运行操作。这些系统通常采用进口设备，如本特利3300、3500，它们可靠性高，数据准确，状态检修的基础振动数据首先可以充分利用这些系统。但这些TsI一般没有数据存储功能，可以将它们作为前端，后面添加带有数据存储、管理功能的数据库或其他数据管理系统。

状态检修数据采集系统从TsI获取振动一次信号，再从DCS获取相关运行参数，组成专用在线监测系统，是一种好的构成方案，这种形式已经在国内外企业中得到了广泛的应用。

2．5振动数据连续在线监测和便携仪表的数据采集

设备振动数据获取有两种形式：连续在线监测和便携仪表采集。在线系统记录数据齐全，连续，可以减少人力，但仅依靠在线数据不够。对于那些没有配置TsI的设备，如风机、循泵等，便携仪表采集数据是一个重要的手段。

便携仪表测量部位和时间有更大的弹性，并由此可以得到振动相位。一般地说，对关键性设备宜采用在线检测的方式，重要设备可以采用离线检测的方式，一般性设备可以根据其故障出现的频率采用离线的视情检测。当然，这种策略还取决于检测系统的价格状况。必要时，两种检测手段可以相互验证，确保检测信息的准确性和可靠性。

当前广泛使用的便携式仪器有三种，一是只能测量振幅的便携表计，这类仪表简单轻巧，在现场可以用来验证大型仪表读数，也可以用在非重要设备状态监测的数据采集。另一类便携仪表可以测量振幅，采集波形，实时显示频谱，数据可以传输到台式机上长期存储，但不能测量相位。还有一种类似于本特利DAIu一208的仪器，除具有上述仪表功能，还具有多种数据分析功能，可以测量相位，本机具备足够的数据存储空间，这类仪器一般便于携带，键相传感器的安装稍显复杂。

从状态检修角度，上述任一种仪器单独都无法满足要求。由于前两种仪器价格不高，建议在购置其中一种的同时，再配备第三种，便可以完整地进行一个电厂所有设备状态检修振动数据的就地采集和分析工作。

2．6状态检修对振动分析仪器和系统的特殊要求

根据国内外经验，对参与状态检修的振动分析仪器和系统，除要求它们应该具有现行通常的振动监测功能和技术要求外，还应该注意下列两点：

(1)系统的开放性

系统应该具有开放性，最关键的是数据格式应该由厂商提供，以便于不同厂家仪器系统之间数据的传输。一个电厂所用的状态检修仪器不可能全部只由一家仪器商供应，不同类型、不同厂家仪器采集的数据向状态检修数据库的传输必须易于实现，且应该避免控制在独家仪器供应商手中。系统软件至少应该运行在windows NT下，如果需要在商家系统之外进行分析，从原数据库获取数据应该十分便利。

(2)采集数据的多样性要求

对设备状况的分析判断，在以振动数据为主的同时，还要利用转速、负荷、轴承温度、油压、主蒸汽温度、压力、膨胀、差胀、真空、轴向位移等多种参数，这些参数可以从MIs上获取，也可以直接从DCS获取。

除此，用于状态检修的在线分析系统还需要计入热成像、超声波、油质颗粒、电流等多种类型的参数，这些参数都应该利用数据传输接口，而不是用手敲键盘，存入到状态检修数据库中。

3、 故障诊断技术以及对状态检修的可支持程度

3．1 国内旋转机械故障智能诊断技术现状

状态监测系统获取的信息用于设备状态评估和故障诊断，进而确定最佳检修方式。

故障诊断是对处于工作环境中的设备或系统查明导致系统已经出现的某种功能非正常的性质或原因，判断恶化的程度，评估带病安全运行的持续时间，并确定故障发生的部位。旋转机械故障诊断有两种方式：人工诊断和智能诊断，或者称自动诊断。

人工诊断是基本的方式，直至现在，它仍然是国内外电力设备主要的诊断模式，当今大量的现场实际疑难故障，通常还是由人工进行诊断分析，与过去不同的是测量工具和信号分析手段的更新。

七十年代起，人工智能理论和计算机的发展为故障诊断技术的自动化、智能化提供了重要的先决条件。国内外故障智能诊断理论和技术近二十年得到了广泛的发展，出现了利用软件分析推理并自动给出诊断结论的自动(或称智能)故障诊断系统。

国内智能诊断研究范围一是对理论和方法的研究；二是实际技术和系统的开发与应用研究。根据近年在这一领域发表的论文、参与的人数、获奖的成果以及国家、地方各部门投入的资金看，国内本项研究的发展是迅速而规模庞大的。

当前故障智能诊断的方法有两大类：基于人工智能的专家系统和人工神经网络，前者的标准模式由知识库、推理机和人机接口组成；后者是由简单的处理单元相互连接成的网络，其中应用最多的是前向多层网络，在学习过程采用了BP算法[1]；模糊神经网络将神经网络和模糊数学结合起来进行模糊推理诊断[2】。

国内在神经网络、专家系统的研究方面，多年停留在方法的翻版或汇合、算法的改进上，始终未能成功地给出工程性的实用产品来。这种低层次的重复型研究已经成为国内高等院校和有关科研院所进行故障诊断理论研究的定常规范内容。

近年来发表了一些有关小波分析应用于故障诊断的报告，包括利用尺度谱和相位谱来诊断某种特定故障；利用小波或小波包分解与重构将分形用在小波分析中。从所公布的结果看，小波分析有一定的效果，但作为实用性的技术方法，还存在很大差距，需要对多种典型故障的小波特性进行比对研究，需要确定实际机组和实验台转子故障小波特征的异同。

在非线性特征研究方面，有研究振动信号在伪相空间的相关维数，有对碰磨转子进行混沌分叉的数值仿真分析。通过对不同的故障信号时间序列重构伪相空间，可以提取相关维数、分形维数等非线性特征量，得到不同故障的一些定量特征。但从已有的研究结果看，不同故障的这些非线性特征量存在重叠现象，说明该方法本身存有不足之处。另外，在重构相空间过程中时间延迟量和嵌入维数的确定有很大困难，大都采用试算的方法获取，使得上述特征量的计算时间较长，无法满足实时诊断的要求。

事实上，小波、分形及非线性分析方法本身不能称为智能诊断方法。类似于FFT，小波分析也只是一种信号分析工具，只是对非平稳信号分析有优势。但从目前的研究现状看，大多数对小波分析的研究都局限于利用小波分解，将信号细分为各个频段，计算各频段内的能量成分，并将其作为特征向量进而对故障进行分类。对于大量的由频域特征信息就可以定性的故障，这一诊断过程完全可以由成熟的FFT来代替。采用非线性特征分析，真正是舍本逐末。

在实际机组故障诊断系统方面，国内近十多年研制开发了总计约数十种的故障诊断系统配备在机组上，它们通常由前端数据采集、上位机和分析诊断软件组成。国内这些诊断系统绝大多数没有达到在线自动诊断的功能目标，其中较好的具有可靠的数据存储管理和分析功能，研制不成功的只能运行一、二年后即自行报废。国家“八五”投入了巨资开发研制机组状态监测和故障诊断系统，虽然项目完成并鉴定验收获奖，但系统的实际功能和可靠性远没有达到预期目标。以××电厂的状态监测故障诊断系统为例，国家投资上仟万元，项目鉴定数月后系统出现故障停止工作至今。各电厂或局自行立项上的系统存在类似结局。 除去其中的人为主观因素，就其纯技术原因，这些系统缺乏来自诊断方法、故障机理的深层次理论和技术支持，缺乏将大量重要的现场实际诊断经验有效融入诊断系统的推理机制，从而无法给出有效诊断结果。国内硬件可靠性远低于进口的同类产品，是系统可靠性低的一个主要原因。

实际状况说明，当前国内自动诊断技术水平不能满足状态检修的要求。

3．2 国内旋转机械故障智能诊断技术现状

从近年召开的美国全国状态检修技术会议发表的报告反映出：美国各电厂在CBM的故障诊断中人工诊断占很大成分，他们所使用的故障诊断软件主要功能还是数据分析和数据处理，所给出的诊断结论只能做为生产管理和状态检修的参考意见。

当前，他们仍致力于信号分析方法的研究，如恒百分比带宽分析(cPB)、最小误差分解谱(MVDs)、小波分析、分形和混沌分析、高频包络线分析、异常信息解调技术等方面的研究在残余寿命预测方面，利用概率诊断和系统危险评估方法进行最优化计算。

对大型机组的状态监测、故障诊断不仅限于轴系部件，还扩展到通流部分、调速系统、主变等电气一次主设备。

另据资料报道，欧洲国家也正致力于相关基础性应用技术以及工业化研究。欧洲共同体从1 996年5月起开始了一项“VIsION”大型联合项目的研究，它利用人工智能和仿真技术提高状态监测和诊断系统的功能与精度。法国连续多年实施一项名为“利用永久性状态监测实现状态检修(PsAD)”的研究计划，PsAD系统是由主工作站、分析工作站和远程站组成，实现主要部件在线故障检测、利用专家系统对故障进行评估、向全国分析中心发送监测数据。PsAD系统已经成功地用在了四个核电厂的汽轮机组、反应堆循环泵上，计划配备法国全部核电厂。

3．3 当前国内故障智能诊断技术能否满足状态检修的要求?

审视国内故障智能诊断发展现状可以发现，现今这个领域理论本身的研究工作停滞不前，没有显著的突破性成果；应用技术的开发研究没有取得关键性进展；实际应用的成功范例更是寥寥无几。

根据近年本领域发表的大量的技术报告看，当前，我国故障智能诊断研究从目的、内容、方法，到研究结果，均严重脱离工程应用实际。

有许多研究报告反映出理论研究不深不透，实际应用不予涉及或回避。对自身理论或方法在拓廷到应用方面的内容中，介绍的十分浮浅，试验方法不够严格，试验装置粗糙，试验方案草率，试验数据可信度不高，结论不可靠。

诊断系统的研制开发及应用方面，国内电力、石化、机械、钢铁、军工等行业近十多年研制开发了总计约上百种的故障诊断系统。近年来兴起的远程监测诊断系统通常采用两种实现模式：客户机／服务器(client／Server)和浏览器／服务器(Brower／Server)模式，c／s结构使用较多，主要应用于企业内部，与远程诊断中心的通信多通过电话线连接，存在通信滞后、实Nj-,}生不足等缺点。B／S结构已有单位开发成功，这种模式通过将企业内部网接入：Internet，在远程诊断中心直接通过浏览器上网，可以对设备运行状况进行实时监视，这里需要注意，无论是C／S还是B／S模式，当前应用范围还仅限于数据传输和远程实时监测，尚没有应用于故障诊断。

国内现已配备的智能诊断系统投入使用的情况和效果不理想，其中较好的具有可靠的数据存储管理和分析功能，绝大多数没有达到在线自动诊断的功能目标，不能向运行人员和生产技术管理人员提供有效的诊断结果。国内硬件可靠性远低于进口的同类产品，是系统可靠性低的一个主要原因。有相当一部分系统研制不成功，只能运行一、二年后即自行报废。相比之下，国内故障诊断系统的应用远不如Dcs和DEH系统研制应用得成功。

3．4国内智能诊断技术发展缓慢的原因

(1)多数研究人员缺乏对现场实际诊断过程和特点的了解

1)现场实际人工诊断的原始依据和信息来源是多方面的；

2)现场诊断中的人工分析与推论方法，有正向推理和反向推理，有比较和类比，还有联想，这里包含着很大的经验性。

3)现场诊断中包含故障定性、原因确定、处理决策三部分内容，这也是状态检修所要求的内容。

现场故障人工诊断，不但要对故障进行定性，还要给出原因，进而给出处理方法(方案)。故障定性一原因确定一处理，这才是状态检修所要求的一个完整的内容。故障定性只是整个工作的一部分。近年国外状态检修文献经常出现一个名词“根原因分析”(Root cause Analysi s)[3，4]，这是决定故障能否消除，处理方案是否得当的关键一步。实际上，国内近年已做的大量的故障定性研究还只限于故障诊断的一部分，且不说对故障诊断整体研究的深度怎样，仅就这一小块研究工作本身来说，它距工业实际应用还有相当的距离，整体上更是远远满足不了状态检修的需要。

(2)仅利用频谱做为诊断依据是远远不够的

频谱是人工诊断的依据之一，仅依靠频谱的诊断是片面的。在智能诊断中，同样应该设法利用各种信息。国内神经网络的研究大多数都是只把频谱特征做为征兆输入量，这样的故障频谱样本，往往又都是来自早年的白木万博的特征表或其他参考书提供的特征表。用现场实际故障特征来衡量，这些表是简单而又脱离实际的，并有多处错误，不宜做为实用性诊断的故障频谱特征依据。

基于频谱的神经网络训练样本对于非现场人员很难收集到，仅能从发表的文章中发现一二；如果样本数据来自于转子试验台，其数据的质量不同于真实数据，这样，网络无从训练，整个诊断系统的功效无法实现。

(3) 故障诊断系统中故障定性缺乏准确的量度

(4) 从事故障智能诊断研究的人员脱离实际

(5) 新型理论与故障人工诊断的基础方法严重脱节。

4、用于状态检修的监测系统和数据库管理系统方案

4．1总体方案构想及设计基本原则

4．1．1项目目标

·对全厂旋转机械进行以振动为主的离线和连续在线状态监测、数据存储、分析和故障诊断；实时全面掌握全厂旋转机械设备状况；

·通过振动和相关参数的监测，及时准确地对出现异常的设备进行安全性评估；及早发现设备异常，避免发生事故，保障安全生产；

·正确判断设备状况，在尽量少地影响正常生产的条件下，对设备运行或消缺做出合理安排，提高设备有效利用率；

·利用长期监测的数据积累和分析，为实施状态检修提供依据，对设备检修工作提供有价值的分析参考意见和建议。

·提高设备故障消缺的效率和效果；减小设备大、中修维修工作量，减少维修的人力投入，缩短处理时间，降低设备维修成本。

4．1．2方案设计的基本原则

方案的设计，考虑到如下一些基本原则：

·充分利用厂内现有检测设备、仪器仪表和网络系统；

·基于厂内现有的点检管理模式和组织；机构、人员不做大的调整；

·利用厂外成熟可靠的监测、分析等状态检修技术；

·加强数据分析、状态评估和故障诊断部分的功能，融入人工诊断经验，通过专家系统模块给出有价值的分析结论，向技术管理层提供有效的建议和意见；

·注重效果、注重投入／产出比；

·建立密切适用于本厂实际的、切实有效的先进监测和检修方法及体制；

·采取总体规划、逐步开展、不断调整完善的实施步骤。

4．1．3关于项目实施步骤的设想

项目可一步实施到位，也可分阶段实施。鉴于状态检修在我国还是一项探索中的新技术，本方案建议采取总体一次规划，分步实施推广，逐步调整完善的工作步骤。

各阶段具有明确的目标和独立性，完成后均具备一定的实际功能。项目目标和具体内容在实施的各阶段根据厂里需要不断进行修改完善，最终达到对生产和检修有直接效益的目的。

本系统以加强某电厂2台350Mw机组和主要旋转辅机的设备检修，协助提高安全生产和主要设备的现代化科学管理手段，降低维修成本为首要目标。各子系统的功能设计力求先进、实用，对生产切实有效；硬件设计与制造强调高可靠性，工作稳定性；网络设计做到与厂内MIs系统统一。

4。2总体系统方案

4．2．1总体系统构成

该系统由下列五个子系统构成：

1 状态检修数据管理与分析诊断软件系统

2 主机振动数据采集、分析及数据存储管理系统

3 小汽机／给水泵、一次风机等重要辅机振动数据采集、分析及数据存储管理系统

4 便携式振动数据采集分析及数据管理系统

5 子系统与金厂MIs的连接及振动数据远程传输

4．2．2项目内容

1 对已配备本特利振动监测系统的主机、风机、小汽机、给水泵、凝泵等建立振动数据采集、存储、分析系统(硬件为主)；

2 对其他没有配备振动监测系统的旋转机械，建立以便携式振动测试数据采集器为主的监测系统(硬软件)；

3 主设备振动数据与MIs连通，实现在全厂MIs各站点可实时监测设备振动状况和分析结果；

4 建立全厂旋转机械振动数据库管理系统(软件)；

5 建立振动数据分析、故障诊断、设备状态分析评估软件系统；

6 为状态检修进行数据积累；

7 实现振动数据的远程实时和离线传输，具备远程分析、诊断功能。

4．2．3状态监测和分析的参数

在状态检修开展初期，监测和分析的参数以振动为主；

同时计入主要过程参数，包括主蒸汽温度、压力、有功负荷、差胀、膨胀、真空、排气缸温度、轴向位移、瓦温、油温、转子电流、风压、流量、转速等。

随着状态检修的开展，逐步开展对热成像、电机电流、超声波、油液的监测和分析。

4．2．4状态监测和状态检修对象

(1)主机

(2)主要辅机：

小汽机／给水泵

一次风机

引风机

电动给水泵

凝泵

真空泵等

(3)全部旋转机械

(4)高加、低加、除氧器、凝汽器

(5)变压器(主变、厂高变等)

4。3状态检修核心工作内容

(1)在线监测数据采集硬件系统配置和完善

(2)建立状态检修数据库

(3)设备分级及测点、测试参数、测试工况、频度确定，作业指导文件编制

(4)各设备振动基础数据统计及报警标准、限值的制订

(5)数据采集和数据库管理

(6)数据分析

(7)设备状态分析、评估

(8)故障分析、诊断和发展趋势预测

(9)设备检修和消缺方案制订

(10)状态检修经济性分析

(11)人员技术培训

(12)新技术摸底和引入

4．4某厂2×3501~机组振动数据采集、分析及数据管理硬件系统方案

某电厂两台350MW汽轮发电机组现已装有Bently 3300振动在线监测、保护系统，该系统具有实时振动幅值显示和越限报警和跳闸保护功能，基本可以满足运行监控的需要。但Bently 3300不具备振动分析、趋势分析和振动数据长期记录存储及打闸前后追忆功能，因而不能提供对机组异常振动的分析、查询和故障诊断的要求。

4．4．1 系统功能

根据机组情况，在原有本特利监测系统的基础上安装在线监测、分析及趋势数据管理系统，以实现以下功能：

· 振动信号实时数据采集、在线监视与动态显示；

· 对机组启、停机过程以及正常运转过程实现连续状态监测和实时分析；

· 连续存贮机组历史振动数据，提供历史数据管理功能；

· 振动异常的报警或突变前后追忆功能；

· 各种振动数据分析与趋势分析图表，提供各种及数据报表的打印功能；

· 网络通信接口，方便与其它系统连接；

．· 可通过MODEM接口和电话线，实现远程监测分析与诊断。

4．4．2系统组成

该系统的配置如下图所示。

4．4．3接口功能

·提供网络通信接口，可实现与DCS系统或MIS系统的网络数据传输，同时方便机器间数据拷贝与备份。

·可通过MODEM接口与电话线，实现远程监测分析与诊断。

4．5状态检修数据管理软件系统方案

软件系统用于电厂状态维修工作中对全部被监测设备的振动、油液分析、热成像分析、电机监测等状态数据的集中管理、设备状况分析、故障诊断及维修决策。

4．5．1系统特点

·大型数据库管理

本系统以大容量的大型数据库管理系统为平台，采用树状目录结构，分级分层次结构，对全部被监测的设备的所有测点，建立正常运行、启停机或发生故障等特定工况下的全部状态参数的数据库，同时建立完备的设备状态分析、故障处理等方面的数据档案，为设备状态维修决策提供基础数据。

·显示、操作界面设计

根据厂里实际情况和状态检修的具体工作，本系统设计各种数据检索手段，输入、调用数据便利、快捷；显示界面设计合理、采用多窗口显示，易于进行数据参数的对比。

·状态分析、评估工具

本系统针对不同类型的设备状态参数，提供先进的数据分析手段，包括丰富的专用振动分析图表、动平衡计算程序、趋势分析工具及故障诊断功能等。

网络化运行

本系统以状态数据库及数据服务器为中心，运行于MIS网络系统，同时可以通过跨网络通信接口技术，与DCS、DEH及其他系统连接，实时自动获取设备状态数据并存入数据库；数据库资源可在授权的MIS站点调用查询。

·在线监测与离线监测相结合

本软件系统的目标是汇集状态检修数据，并进行集中管理，这些数据取自DCS、DEH、Bently系统等现有在线监测系统，也包括便携测试分析仪表、点检仪表等离线表计。

·开放式数据输入／输出接口

本系统为方便数据收集、输出与管理，提供包括串行通信(Rs一2 32等)、网络通信(TCP／IP)、数据库连接(ODBC)及各类文件输入／输出等多种数据接口手段。

·远程诊断

本系统通过数据服务器提供远程访问接口，可通过电话线或Internet为远程专家提供各类设备状态数据，实现设备的远程故障诊断。

4．5．2系统软件环境及组成

(1)系统运行网络环境

其中：

·中心数据服务器，建立有设备状态数据库，主要设备运行数据库管理、系统配置、查询与存贮控制、实时数据连接服务、备份与装载等工具；

·MIS分析站点：可使用目前MIS系统中的任何站点，在权限控制的基础上，为各专业设备管理人员提供设备状态分析客户端工具、提供点检数据或离线、便携数据输入／输出接口软件、直接数据输入接口，以及实时系统监视和接口软件等；

·Des、DEH及Bently系统等在线监测系统可通过网关设备及网络接口软件，按照要求自动为本系统提供数据。

(2)软件系统模块组成

(3)数据库设计与管理

系统数据库的设计目标是汇集全厂主、辅机设备各种运行工况下的状态数据，建立全厂主、辅机设备的状态数据库。根据电厂设备管理及检修特点，采用树状目录结构，主要功能包括：

·采用大型数据库管理系统，如SQI。server，0racle等管理数据库，充分利用DBMS系统强大的存贮、管理和查询功能，保证数据库系统的可靠性；

·提供目录结构参数配置功能，包括设备位置、设备参数、测点信息等，提供分页式参数输入界面或列表一览显示；

·建立设备正常运行、启停及故障状态等不同工况下的状态趋势数据库，对重要数据存档管理；

·来自DCS或MIs的数据，采用自动采集、分类、存储的方式；

·建立设备状态分析、时段统计及故障处理数据库；

·数据库资源可在授权的MIs站点访问、调用查询；提供分级、全系统权限控制和安全机制；

·提供功能强大的数据库的存贮、访问接口和控制手段；

·提供状态数据压缩处理，数据库备份与存档及数据库异常恢复功能。

(4)数据输入／输出接口

1)点检设备数据输入

·针对不同点检设备都提供的数据通信接口(一般为串行通信接口，如Rs一232，Rs一422／485接口等)，可从网络分析站点输入点检数据；

·对无数据通信接口的点检设备，提供数据录入手段或文件数据录入手段。

2)网络数据接口

·针对DCS、DEH、：Bently系统等在线监测系统的接口不同，设计专用的网络接口软件获取需要的状态数据；

·也可通过实时刷新数据文件从上述系统获取数据；

·为其他系统提供TCP／IP网络通信接口及协议，方便数据输入。

3)ODBC连接接口

本系统数据库部分状态数据表结构公开，提供标准的开放数据连接接口(ODBC)，为其他系统

输入输出数据提供方便。

4)数据输出手段

提供包括文本文件、结构文件、TCP／IP通信及ODBC连接等不同的数据输出接口。

(5)网络通信与远程诊断

·本系统的所有软件都运行于网络环境，以状态数据库为中心，在MIs网络的任何站点都可以完成状态数据的输入／输出、设备状态分析和报告、故障诊断等；

·可通过MODEM和电话线，与远程站点连接，为远程专家提供各类必需的设备状态数据，实现远程故障诊断。

5、 对状态检修若干问题的讨论和建议

5．1当前状态检修的目标和实际效果

状态检修的理论目标是“延长设备运行时间和检修时间间隔、减少检修项目”。但从美国几个电厂实施状态检修的实例看，它们取得的主要效果是“设备可靠性的改善、设备缺陷的及时发现、避免设备事故”，从经济角度看，同样达到了降低维修成本、提高效益的目的。

因此，我们在具体实施状态检修过程中，制订的计划应该具有可操作性，目标应该现实。做为领导层，对状态检修可能达到的效果也应有客观的估计，避免期望过高。

认真研究西方这些正在实施状态检修企业的发展过程可发现，它们在开展状态检修前有相当长的一段时间是在进行状态监测工作，在状态监测和振动分析方面已积累了相当经验。而我国长期以来，几乎所有的电厂，包括老电厂，均没有正式开展系统的状态监测工作，没有设置专职振动工程师，电厂在振动方面的工作仅仅限于运行监测，抄表记录，因而，推行状态检修的前期基础较之西方国家要差一些，我们制订的目标因而应更加实际[4]。

根据国内目前情况，只要状态检修达到这样的目标：“利用状态监测对设备状况进行正确判断；对于早期故障设备能够决定适当延长运行期；检测到中期故障；在故障发生前进行检修”，便可说状态检修取得了很大成功。

5．2状态检修中状态分析和故障诊断的手段

从美国电厂cBM的技术资料情况看，它们目前状态检修的状态分析、故障诊断方法仍以人工为主。我国火电机组配备的诊断系统现场实现使用效果不佳已为大家公认。因此，各电厂开展状态检修时对于状态分析、故障诊断技术的立足点应首先是高素质的技术人员。实用高效的专家系统的发展仍应给于重视。

5．3人工诊断和专家系统

如前所述，设备的状态评估与故障诊断是一个复杂的分析推理过程；所得到的结论用于决定设备如何处理，尤其对关键主设备，处理方案直接关系到生产。如果决定推迟检修，能否保证推迟期间设备的安全；如果决定近期检修，又能否肯定解体后可以发现故障并能消除，实际中这些检修处理决定往往含有很大风险。因此，当前的故障诊断仍应采用人工和专家系统相结合的方式；对于重要设备和涉及生产重要时刻的诊断，则可以请经验丰富的专家参与。这里，不能将诊断技术寄希望于购置的一两个商业性诊断软件，就可以像算命一样预知本厂设备的未来，这是不现实的。

专家系统仍然是故障诊断的发展方向。随着我们对故障认知水平的提高，故障诊断理论和实践经验的不断丰富，以及计算机信息处理技术的发展，专家系统将会不断走向成熟。

5．4状态检修人员培训与技术提高问题

状态检修人员的技术培训是整个计划中的重要一环。

更广泛的资料反映，国外实施状态检修的电厂有一个共同经验：状态检修成败的关键是具体从事状态检修的专业技术人员。人员组成不在多而在精；人员能力不在学历而在钻研。振动分析、故障诊断是一项跨多个专业的技术，缺少理论基础和经验的积累，都无法很好胜任这项工作。

国外有关状态检修的资料几乎也都表明，状态检修计划实施中专业人员培训是十分重要的环节，一个主要培训内容就是状态分析故障诊断，有资料还强调必须给培训过的状态检修专职人员技术成熟的锻炼时期。在状态分析故障诊断过程中，技术人员的素质、知识、经验、技术等将对诊断结果产生重要影响。另外，国内一些企业在状态检修组织体系中把状态检测和分析诊断的技术人员作为纯作业层处理，这样的形式不尽合理，应该让状态检修技术人员直接参与故障分析和检修决策。

5．5关于经费投入问题

国外电厂经验表明，实施状态检修计划的仪器、软件的投入，较之其他检修方法的投入要大，但收益应远远大于投入。

任何一项新技术的采用都有风险，关键是方向要正确。在确保状态检修的方向正确，前期计划周密，可行性论证充分，实施过程中严把各个关键环节，对状态检修的投入是应该有所收益的。

从国内情况估算，容量百万千瓦左右的火电厂基本配齐状态检修的软硬件设备大约需要200～400万元人民币。

经费可采取分批逐年投入的方法，在项目执行过程中不断调整仪器、软件购置清单，最终配置最合适的软硬件系统。软硬件的选购，建议注意这样一些原则：

·功能合理，既具备状态检修要求的各项基本功能，有可以满足本厂设备的特殊需要；

·可靠性高；

·开放性强。

在最近美国召开的状态监测和状态检修研讨会上，用户呼吁仪器、软件制造厂商适当降低价格，也是一个降低投入的途径。

5．6探索与发展具有我国特点的状态检修技术

国内电厂从9 0年代中期开始着手开展状态检修，有多个电厂试点。汇总起来，有两种不同的发展模式，一种是以引进国外状态检修技术和相应软件为主，如sRcM、MP2等；另一种是在本厂原有检修方式、设备管理基础上发展起来的状态检修。

仔细研究美国电厂已有的状态检修可以发现，他们的状态检修是以状态监测、人工故障诊断为基础，从定期维修和预防性维修逐渐演化过来的。国内电厂当前的状态检修是很普遍的，少部分电厂有故障分析诊断和处理的能力，在此基础上向状态检修过渡应该不存在很大的困难，而且见效快，目标易于达到。

根据我们的了解，国外的状态检修模式和软件并非适用于我国，有些厂投入了相当的人力和财力，对国外状态检修软件进行选型、购置、翻译、消化，最终效果却不明显。

2000年，在一个开展状态检修较早的电厂，有1台300Mw机组高压转子发生低频振动而长时间无法认定。本来，这是一起不难分析诊断的故障，但电厂自身无法处理。我们不禁要问，这个电厂开展状态检修的目的何在?投入的几百万起到了什么作用?如果这个和生产如此直接，而难度又不高的故障判断不了，那开展状态检修又有什么价值?

我们赞成以我国现状和现有的技术基础为主，参考国外的先进经验，开展具有自己特点的状态检修工作，应该避免将西方技术全部照搬，生拉硬套的做法。