艾默生产品泰隆能源状态监测实例

1. 简介

对许多人来说，变化不是容易接受的。泰隆电站作为国营公司，多年来享有大量的维修预算。但泰隆电站经受住了观念冲突，将状态监测的理念运用到了生产实践中。

这篇文章涉及到不同的状态监测技术，例如振动分析、油液分析和红外热像。虽然本文没有提及化学、电气诊断和测试等技术，但是这些技术在泰隆也有成功的应用。

2 泰隆的历史

2.1 泰隆的观念

泰隆在昆士兰州建成了第一台350MW发电机组。这比已经存在的机组发电功率大很多，能够更好地保障整个电网的电力供应。为此，泰隆推行了一种新的管理策略：泰隆电站要消除故障停机的影响，使其有更加有效和更加可靠，成为世界范围内发电行业中的佼佼者。

当时泰隆考虑到地处偏远，所以设计时候要求是自我独立系统。初始规划中包含了工程、技术、贸易、劳力、以及各种设施。支持这个计划所需的员工为650人。在当地建有住宅区为员工提供住宿。因此需要有人来维修这些房屋。另外需要人来养护周围的草坪和花园。建筑物都配备有空调，因此制冷维修人员需要维护这些设施。

在四套机组中的第一套机组完成试运行后，辅助性的维护工作开始外包，场地看护、房屋维修、木工作业和管道设备是第一批推行外包的项目。非核心的维修如照明设备和电力维修，也被分配给了合同工。这使得员工的人数减少了大约400人。

2.2 预防维修程序

作为新一代的发电站，泰隆的管理层接受了预防维修的理念，并以此为基础形成相应的管理模式。

在试运行阶段，有一队人发展出一个完整的预防维修程序，目的是利用这个程序消除任何可能发生的故障。只有部分项目使用了“状态监测”的方法，例如电力测试、变压器油分析、介电常数测试、水化学测试等等。

如果一个轴承发出杂音，这台设备将立即进行停机检修。即使有非常大的冗余，还是要求不会出现事后维修，从而导致了过多的预防维修操作。尽管运用了这个程序，故障仍然发生，但是频率大大减少。状态监测的概念当时没有被接受。

为此，专门建立了一个小组，负责制定所有的维修作业，并为维修作业制定维修规程。这些被包括进预防维修程序以及后来的CMMS中。

备件的使用率非常高，归于泰隆希望成为“世界顶尖”企业，要保持非常高的有效性和可靠性。“世界顶尖”被形象地比喻为高级轿车罗尔斯罗伊斯。当检修某个设备时，所有的部件将被替换。默认的潜规则就是，设备可以被检修并恢复到比第一次安装时还要好的性能。

除了极贵或极稀有的部件，通常不使用修复件，基本采用新的部件。这种状况一直持续到需要考虑成本的时候，才开始使用修复件。

2.3 检修
泰隆第一次检修是根据质保的要求制定的，其工作范围既大又详细。完成这项工作所花的时间与传统电厂大修周期接近，大约3个月。

在此之后，又进行了一次关键检查，只针对必要的项目，因此工作范围也相应地进行调整。系统能够迅速恢复生产，有效性得到提升。同时一些不必要工作或一些可以在平常时间完成的项目，被从检修中剔除。剩下的工作根据关联性进行调整，使得整个工作流程更加平顺。在这之前，泰隆自己执行检修工作。这之后，部分新的检修程序通过聘用合同工来完成，而泰隆的员工进行监督管理。这些工作的开展，加上其他方面的努力，整个检修的时间减少到6周。随后，还进一步减少到4周。

2.4 状态监测的开端

当状态监测第一次被介绍时，它更多的只有一个标志。技术，尤其是振动分析，被认为是已经知晓的。技术不是用来正确地发现故障的趋势，而是用来确定故障的存在。

最初的设备只能用来测量通频值数据。后来购买的频谱分析仪，需要安装在手推车上，连接交流电源。频谱分析能够测定出振动的根源，但是由于大小和供电的限制，只用使用在已经知道有故障的设备上。下一个进展到磁带记录仪。采集的数据被发送到昆士兰州电力委员会的工程部，在那里进行频谱分析并生成报告。

1993年泰隆购买了CSI的2115设备分析仪，使振动分析工作向前迈进了一大步。与现在CSI的设备比较，2115的速度稍慢，但其功能已经非常接近了。现在泰隆拥有了设备，可以发展一个高效的状态检测程序，但与之配合的还是以往的预防维修模式。

在预防维修的策略下，人们开始预测故障并使用状态监测技术来确定他们的猜测。这对于预防严重的故障很有好处。故障根源分析被用于纠正重复发生的故障，得到了预想的效果。

2.5 电力工业的管制解除

1997年昆士兰州政府解除了对电力工业的管制。在管制解除之前，泰隆的目标很简单：有效性和可靠性。在管制解除之后，有了另一个目标：经济效益。这使得所有的项目实践进行了再次的检查，包括维修在内。

泰隆的工程师参加了关于RCM和类似主题的研讨会，观念发生了转变。他推动购买RCM软件和培训，并最终他在答辩中获胜，但并未实施。1997年RCM被正式介绍进入泰隆。对泰隆而言，已经习惯“事后维修”的模式，RCM被认为非常激进。RCM使工程师有机会远离故障，但这对维修有了更高的要求。状态检修通常会被推荐给实施预防维修的企业。这使得状态监测程序有基础。

一队RCM的提倡者们被聚集到一起，有计划地回顾已知的有高维修预算的处理过程。这要求用来定义一个能达到95%或更高的可靠性的维修策略。这些目标在大多数情况下都能够达到。在增加设备的可靠性的同时，整个维修预算显着地减少了。

3如今的泰隆

退休、辞职和新的发电机组建立，使得电厂的员工人数减少到现在的大约210人。维修队伍也不得不削减。

3.1泰隆状态监测的目标

泰隆运用状态监测来发现故障并确定每次校准处理的时间，使得实现设备的有效性和可靠性目标同时，设备的寿命最大化。因此，任何时候，任何测点有故障隐患，都能及时监测。这些隐患被连续跟踪监测，当出现故障时，及时制定维修计划。当第一次发现故障时会有警告发出，这样备品备件就能够及时采购，检修工作能及时规划。这与泰隆原来计划形成鲜明的对比。

采用了状态监测后泰隆并没有获得“很多的节省“因为在预防维修中有了过维修。从历史数据来看设备还没有到足够的使用年限进入它的风险范围区。因为泰隆对状态监测日益依赖，因此期望减少导致故障的维修要求，并希望有一个能减少维修费用的有效方法。

这些年泰隆的有效性指标是92%，这包括了强制的和计划的停机。95%的有效性指标是正常的，今年控制系统的调整和发电转子的重新绕组降低了预期。非计划停机是2%。到目前为止，泰隆的有效率是96.4%。

3.2状态监测的当前接受程度

过去4年的状态监测已经被工人和管理人员所更多得接受。维修正在从状态监测中取得提示以决定维修还是不维修。维修人员的削减也系统地降低了检修设备的能力并且强制状态监测的接受和利用。

维修的管理人员联络状态监测部门变成正常的流程，当一个故障工单出现，必须确定故障程度和确定处理方法。很多设备的不必要的检修被避免了，检修工作也仅限于有缺陷的元件。

3.3 技术

    目前，泰隆在状态监测程序中已经开展了油液和振动分析。同时泰隆有意向增加红外热成像，是自行采购还是外包尚未决策。

3.3.1 油样采集

    根据设备的具体情况，确定分析的具体内容。采样技术和采样位置需要确定，并在现场标识，采集是使用吸油泵，或从压力管路中放出。

    泰隆的检修队伍中有着经验丰富的加油脂人员，他们将负责采样、记录，并把油样送到外部的实验室

    泰隆的油液分析一度曾经比较混乱，原因是数据输入全部是手工的。由于没有在油样瓶上粘贴预先印制的标签，所有的表格和标注全部需要手工填写，许多样品的名称采用了不规范的命名、缩写或简化，实验室无法确定，于是只能生成新测点。趋势分析变得非常困难。形势迫使泰隆重新审视整个流程。

    在对以往多年数据的检查中，发现了大量重复的测点，因而对所有相关的数据和结果进行整合，所有的标识和描述进行统一。在往后的操作中预先打印所有标签，保障统一性，事实证明效果非常理想。

3.3.2 油液分析

    油液分析通过外部实验室实施，结果通过电子邮件或文本的形式传回。状态监测小组将对结果进行进一步阐释，然后在系统内部发布。

3.3.3 振动采集

    与油液分析类似，针对企业关键部位的设备罗列出监测清单。泰隆的辅助设备在设计时留有冗余，因而没有被包含在最初的清单中。然而随着时间的推移，现场人员意识到，即使有备用机组的设备也应该被放在监测清单中。

    泰隆在建厂之初，许多设备的设计思路是运行到故障停机，是典型的事后维修模式。这意味着，在设备故障停机前，运行人员无法标注说该设备需要停止运行。随着项目实施，当有人经过设备听到或看到某些异常后，就可以及时通知状态监测小组人员，对该设备及时进行检查。由于缺乏历史分析数据，无法断定故障生成和发展的情况。所以，即使有备用机组，重要的辅机也进行定期的监测。

振动测点标志已经被安装在了设备上，以实现良好的连接和可重复的读取。数据一致性会使分析工作有极大的获益。

泰隆有5个操作班组。其中的四个班组各负责一台机组，而第五个班组负责电站（辅助的）设备。每个班组采集他们负责的设备区域上的振动数据。泰隆拥有一个强势的总裁，他规定操作员必须采集数据。尽管有时候没有及时采集数据，但大部分情况下操作人员还是及时把数据采集进入采集器。设备的操作运行时第一位的，但操作人员还是有充足的时间采集数据。

3.3.4振动分析

当振动分析开始时一个小组会采集数据并下载到电脑中。异常报告被生成，同时产生被分析数据设备的列表。

涉及这个程序的人员离开小组或去做其他职务，他们会使振动分析被搁浅。MSC（CSI在澳大利亚的服务商）被签约去帮助运行该程序。这包括修改所完成的内容并分析数据。日益成熟的分析技巧在泰隆被逐步完善，现在所有的分析都在室内完成。

泰隆分析所有的数据，这很花费时间但是给予了设备正在发生什么情况的趋势。有些区域的背景噪音很大，覆盖了那台设备的故障频率并使得报警标准很难设置。

3．4报告

泰隆为“状态矩阵”采用了一个标准的模板，它是一个用颜色代表比率的简短的设备状态报告。报告以条件一览文件的形式，列出了被分析和打算被分析的设备。

每个处理的项目生成一个被称之为“报警”的详细报告，包括屏幕上传和故障支持的依据，建议的处理方法和校准工单的信息。

所有的这些报告流通发给维修协调者和管理人员，操作协调者和数据采集者。维修计划小组的咨询者和状态监测小组将一起确定处理设备的时间表。

3．5通讯

当员工人数的连续减少，关于状态的估计和开拓领先技术的要求就日趋强烈了。状态监测队伍已经调查了“状态矩阵”和“报警”之间的循环，用于确定一个故障报告内容，这可以帮助建立故障治疗的工单。

3．6维修的反馈

    泰隆在维修工作上存在一个合理的健康反馈。反馈经常是在工作范围内的，频率和备用备件也会有反馈。反馈是很有必要的，用来确定当前预防维修策略是否按照计划执行的。状态为基础的维修也依靠反馈来增加技术人员的经验和对设备的认识，以及为今后的分析增加故障的类型。

3.7培训

人们需要知道他们为什么要做这些事。他们不必知道与设备有关的科学和数学知识，但是他们需要对结果被应用到什么地方以及如何应用有一个认识。一些已经使用一台设备很多年的人能够从一次一次的使用中重访设备的基础内容以获得很大的收益。

一个激光对中进修课程在2003年开设（其中一些是作为介绍）并且要求所有的设备管理人员，零售商和初学者参加。甚至经验丰富的设备使用者甚至能在实际操作中发现很多功能，并能对多次出现的问题找出解决的方案。

对该课程有不同的反映但是主要的都是受欢迎的。有许多反映，如以前没有见过设备的人会说“我现在做对中感觉很自信”，这是些。遗憾的是有否定的声音，如“只是个电脑，我不会去用它”，还有“我用刀片做对中会一样好”。

3.8 预知维修技术

3.8.1激光对中

自从1997年开始泰隆拥有激光对中设备，但是只使用过几次并只有其中的几次使用得较好。当设备被购买时，使用培训已经完成但是没有深入到底。

激光对中避免了手工计算的必要。即使测量是在外面，它仍可能会有一个良好的对中。对中的历史记录能被下载并在以后查阅。即使是一个缺乏经验的人，也能相对轻松地完成极好的对中。

3.8.2平衡

平衡是一个区域但在泰隆没有被充分地使用。我们有一名在平衡方面有很丰富的经验的工程师，另外还有一名人员正在被逐步地培训。平衡起初在主风扇上完成，但现在是属于常规的平衡工作范围。

4泰隆发展的机遇

?指定状态监测的协调者来分配时间和完善程序；
?通过每月的信息反馈会议加强对特殊情况的报告；
?回顾维修策略以确定预防检修工作，并且要与状态检修不冲突；
?推广状态监测程序应用到其他的发电机组上。

4．1预防

?把油样的分析数据与振动采集数据相比较，把结果交叉应证。

4．1．1油分析

?经常回顾样品油测点的ID编号并对油样瓶贴标签；
?标准化取样的方法并清晰地说明样品测点；
?规范化油分析的结果以表明磨损程度。这要求有准确的运行时间，油的变化和其他的信息；
?为加油脂工人，设备技术人员，工程师和管理人员组织“解释油分析结果”的培训课程。

4．1．2振动分析

?考察分析者成为采集者的可能性；
?考察采集者指定任务的可能性，或全体维修人员在分配的时间内完成任务的可能性。
?回顾采集的历史记录，确定在程序中所读取的信息是最新的；
?为培训和明确用途准备好案例学习；
?瞄准已设置的有全部设备的数据库；
?确保振动测点标志在所有正在需要采集数据的设备上。

4．1．3红外热像

?包括在状态监测计划表中的红外热像；
?明显地区分出设备测点区域；
?确保测量的步骤简单，劳动强度不高；
?在推广的应用范围中的使用，例如管外保护层，透平机和锅炉的绝缘，油液冷却器，传送带惰轮，开关装置和燃气涡轮。

4．2 预知维修

?在不平衡和未对中的情况下使用模拟分析来获得差异。

4．2．1对中

?每次维修工作都进行对中；
?执行定期培训课程。

4．2．2平衡

?购买2130固件，因为它比现有的2115软件有更多忠实的用户；
?培训更多的平衡方面的人才。   
   
5 总结

各台设备的维修策略可能会有不同或相同之处。产品合时，质量和成本对维修都有影响。对于每台设备，这些测量有不同的重要性，因此被应用的维修策略将多样化。最终产品处理的重要性将决定如果最好的维修操作出现故障，是以环境为基础还是以预防性为基础。大多数处理将把所有的这些内容结合。

定义维修策略有很多不同的工具，这些策略陈述了在一个最适宜的成本下所要求的可行性和可靠性。管理人员必须意识到要最有效地分配必要的资源和时间。那些用来完善这些工具的维修策略必须被适当地结合到维修程序中。这当然包括去除旧策略。

状态监测是维修的一个必要部分但是并不是在所有的条件下都是适用的。当应用于正确的方法和条件下时状态检测象其他的工具一样，会有很大的获益。极少数的系统会真正地适合，因此必须制做出适合每个项目应用的状态监测。

维修策略不应该被认为是最终的工作。当维修策略要确定时，许多参数要被考虑进去。这些参数的成本和/或影响随时间而变化，因此定期地回顾策略是很有必要的。泰隆对这些总结没有例外情况并必将继续投入时间和精力到维修策略和应用方法的不断修改中。

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