如何用活电气设备备品备件
中国石油天然气股份有限公司大庆油田
本文原创及成果创造人：戚立民 李清淑 武海玉 任伟东 李斌 房程 陈超 周蕾
摘要：通过充分的用活备品备件，解决备品备件备而不用，备用状态不受控的问题；通过利用备品备件和报废设备来解决员工进行技术攻关和技能提升缺少实践设备等问题。
主题词：电气设备 备品备件 故障模拟 技能提升 技术攻关
一、立项依据与指导思想
1.1 立项依据
1.1.1 由于发电厂电气设备的特殊性，从220kv高压设备到380v低压设备以及110v和220v直流设备都需要有许多备品备件，但是存在备品备件，尤其是应急备品放在库里，大多时间是备而不用，虽然定期检查，由于检查人员的责任心和保存环境等因素，使用时未必完好的问题。
1.1.2 电气检修是一个涵盖面非常广泛的工种，它又引申出了电机检修、变电检修、电气运行、维护电工、线路检修、继电保护检修等很多细化的工种，从事电工技术工作的人员，没有一个人在工作中能接触到所有电工技术。在这些工种的培训过程中，没有一个培训机构能全面而又系统的进行实际操作培训。
1.1.3 以往实际技能训练方式是“课堂设在现场”，就是利用检修期，边检修边进行技能训练。但是由于受停电时间短、检修任务重等因素影响，现场实训的效果不理想。
1.1.4 电气检修专业进行技术攻关解决生产难题，由于受运行方式的影响，很难在设备上反复进行故障试验，制约了公关活动的开展。
1.1.5 2010年11月，电力集团油田热电厂电气分厂“武海玉班”被大庆油田公司工会授予“武海玉劳模创新工作室”， 油田热电厂将提供3间近200平方米活动场所，大庆油田公司工会将提供一定的活动经费，但是由于电厂是技术密集型企业、专业间跨度大、技术通用性差，存在着创新成果推广率较低的实际问题，严重影响劳模创新工作室的生命力。
1.2 指导思想
为了更好地发挥劳模创新工作室的辐射引领作用，秉持“技能是创新的基础、氛围是创新的保证”的建设理念，转变思路，创新方式，充分发挥电气设备备品备件作用，以“实用、实训”为原则，把传统的“课堂设在现场”的培训模式转变为“现场搬回课堂”。 按员工和生产实际需求设计方案，员工动手布置安装，涵盖电气检修的关键技术和关键技能，把武海玉劳模工作室建设成为以技能提升为主，兼顾创新功能的实训课堂，让员工“在实训中创新，在创新中提升”，培养成为知识型、技能型、创新型员工。
二、解决方案
2.1 具备技能提升功能
在原有武海玉劳模创新工作室的基础上，以点带面，将电机检修一个专业拓展为电气检修7个专业，共分六个功能区，分别为综合控保实训区、典型回路实训区、电机检修实训区、高压试验实训区、基本技能实训区和理论培训区。建设成为电气检修专业一个全天候的实际技能训练场所。
2.2 具备技术攻关功能
把电气分厂每年年底7个专业总结梳理的下一年度攻关项目，由劳模工作室统一进行管理，让工作室成为技术创新攻关的平台。
三、具体做法
3.1 独立自主设计方案
由武海玉牵头成立了由各专业技术经验丰富的人员组成了12人的筹建小组，广泛征求员工意见和建议共计103条，在不影响日常工作的情况下，利用现有资源，按员工需求设计方案，仅用24天时间就完成了布局设计、元器件选型、接线图绘制等工作。
3.2 员工动手进行安装调试
在建设中，他们力求设备元件和接线方式的多样化，充分用活备品备件，最大限度地把电气系统搬进课堂。工作室共用了电机、变压器、继电器、接触器、仪表等17类共323个一二次电气设备和元器件，配线共2166条,5300余延长米，接线端子2889个；建设中对遇到的问题，他们积极组织攻关，先后制作各类零部件98个，自行对PLC（可编程控制器）进行电脑编程设计完全模拟现场实际，实现设备的远方操作功能，在工作室共应用了12项员工创新成果。在整个安装调试过程中共有46名员工直接动手参与，占全体员工的一半，实现了把建设的过程当作练兵的过程和创新的过程。
3.3 各功能区的特点及创新点
3.3.1 综合控保实训区
3.3.1.1 具备设施：
有三台6kV高压开关（6kV中置式真空断路器、6kV高压FC断路器），五台380V低压开关（DWX15C断路器、3WN6断路器、CW-1600断路器、MW45-200智能型断路器、MCC抽屉开关），2台电动阀门执行器（智能型电动阀门执行器和开关型电动阀门执行器），电动机综合保护装置，电脑电视一体机等高低压开关设备。
3.3.1.2 具备功能：
根据300MW发电机组一次设备的控制方式，搭建了微机保护和高低压开关检修实训平台，可进行保护装置校验调试、回路传动和开关参数测量调整，模拟事故跳闸、拒动、误动，旨在提升员工对新设备、新技术、新系统的检修技能。
3.3.1.3 创新点：
a）综合控保实训操作台，布置了6kV高压HVX型真空断路器、VCF型真空接触器－熔断器组合电器和380v MCC抽屉开关、DWX15C断路器、3WN6断路器5台开关。操作箱门上安装了RCS9626电动机保护测控装置，KWS型开关状态智能操控仪。箱体内安装了交流、直流空气开关，导线、导轨、端子排、线槽盒，箱体两侧各有一个插件，用于和小车相连。实现了1个操作箱控制2台高压开关，节省了空间，扩大了实训范围。（如图）
b）电气设备检修中，一次开关设备和二次控制保护装置由独立的检修专业进行维护。维修人员熟悉本专业设备，对相关专业的设备知之甚少；而且目前模块化生产的保护装置和开关设备功能越来越强大，在图纸上涉及到的保护逻辑和设备内部接线多用框图表达。比如南瑞RCS9600CN系列测控装置，保护判别、动作逻辑均由软件实现，即便跳合闸监视继电器体现在图纸上也只是装置上两个端子排；又如施耐德HVX中压真空断路器系列有两个跳闸脱扣器、一个过流脱扣器、一个欠压脱扣器，本身有防跳、闭锁功能，这些在图纸上只能看到插件的编号。上述问题，导致维护人员无法快速准确地处理缺陷。所以研制综合型操作台：将断路器、综保、控制集合在一个操作台面上，能够全面熟悉6kV电动机控制、保护、开关设备性能，精确掌握每个设备在动作过程中的配合情况，提高应急情况下分析处理解决问题能力。
c）对HVX断路器控制回路检查方式的改进。（附图一）
以跳位监视为例，使用框图图纸，从BHJ419→1D47→X01:12→X01:14→1D31→102，只能看到电缆的联系。通过本操作台，绘制无框图图纸，从BHJ402→发光二极管→TWJ线圈→BHJ419→1D47→X01:12→S12辅助接点常闭→S11辅助接点常闭→F2合闸线圈→S2辅助接点常开→X01:14→1D31→102，涵盖了BHJ及HVX内部所有细节。
d)对VCF组合电器控制回路检查方式的改进。（附图二）
以防跳跃为例，使用框图图纸，只能看到被短接的插件端子4和12。通过本操作台，绘制无框图图纸，发合闸令时，正电→CZ:4→S3辅助接点常闭→K3防跳常闭→S7熔断器常闭→K2合闸线圈→CZ:14→负电，使接触器合闸。如果合闸令长发，K2通过自身常开接点保持励磁不返回，开关一次合闸成功后S3常开接点闭合，K3防跳继电器励磁，其串于K2线圈回路的常闭接点打开，K2失磁返回；正电→CZ:12→K3常开→K3线圈→CZ:14→负电，K3励磁保持到本次合闸令消失。使用本操作台，VCF组合电器动作过程清晰准确地表达出来。图二：VCF组合电器控制回路对比图
3.3.2 低压交直流典型回路实训区
3.3.2.1 具备设施：
有变频器单元、电动机变\工频控制回路、双电源切换及PLC控制回路、交流电动机控制回路、直流电动机控制回路、双电源自动切换回路、主变冷却器风扇控制回路、电度表计量回路、电动装置控制回路、事故照明切换回路、中央事故报警信号回路等11种典型低压电气回路。
3.3.2.2 具备功能：
设置了电厂11种典型低压电气回路，这里的每个回路既相对独立，又相互关联，涵盖继电、厂用、电机、变电、仪表、电源6个班组低压控制的关键技术，具有安全措施布置、现场回路校验、电动装置调整、故障查找判断和多专业联合演练等实训功能。
3.3.2.3 创新点：
a) 低压交直流典型回路实训屏将各种低压电气的控制、保护、计量、监视集合在一个实训屏上，从电工培训基础开始，由认识电气元件、了解性能、掌握设备选配、懂得设备安装、提高动手能力、提升故障分析的判断能力、普及新技术的应用等方面入手，是一种接近现场实际，操作性强、灵活性高的操作平台。
b) 低压交直流典型回路实训屏，采用敞开式布置，由一个电源箱、一个控制箱以及14个网孔板组成。敞开式布局的优点是直观、一目了然，屏上的所有设备尽收眼底。对于新手学习来说，是对低压电气设备的初步认识，对于提高技能的再学习人员来说，是对所学知识的一次归纳总结。视角的不同，产生的效果相同，这种方式可以增加学员的求知学习兴趣，克服了配电屏不直观，操作性能差的不足。
c) 网孔板组成了实训屏的全部电气设备及回路安装，吸收了实训台灵活的优点，又可以将多个回路组合在一起，形成一个小型的电气系统，贴近现场实际接线的方式，能达到更广泛的培训内容。
d) 低压交直流典型回路实训屏还具有可拓展性，这些网格板方便拆卸，可随时根据培训和攻关的需求对回路进行设计调整。
3.3.3 电机检修实训区
3.3.3.1 具备设施：
有JS137-4、6kV、260kw电动机定子，Y112M-4、380V交流电动机，Z2-12TH、1.1kw、220V直流电动机，300MW发电机模型，三相绕线式异步电动机模型，直流伺服电动机模型，三相同步电动机模型，三相同步电动机模型 ，X165MM三相步进电动机模型等设备。
3.3.3.2 具备功能：
放置了不同种类电动机实物与模型，可进行拆解维修、线圈重绕、故障诊断等项目的实训操作。
3.3.3.3 创新点：
按照300MW发电机的实物以1：10比例制成的模型，能够拆解组装，与实物基本一致，可直观的了解发电机的内外部结构原理和检修工艺要求。解决了发电机由于4年大修一次，进行发电机检修培训这一个难题。
3.3.4 高压试验实训区
3.3.4.1 具备设施：
有110KV、LGW-110干式电流互感器，SCR-30/6.3、300KVA干式变压器，JS137-4、6kV、260kw电动机定子等资产报废高压设备以及直流高压发生器，变压器直流电阻测试仪，变比电桥等试验仪器仪表。
3.3.4.2 具备功能：
放置了高电压试验仪器以及高压电动机、变压器、互感器等电气一次设备，可进行交、直流耐压试验、变压器和互感器变比、极性、介损等16项电气设备预防性试验。
3.3.4.3 创新点：
由于高压试验的电压等级比较高，每次试验对电气设备绝缘损伤比较大，不允许对在用设备进行试验演练。利用资产报废高压设备，就可以完全模拟现场情况进行实际操作了，既规避了现场试验的安全风险，又增强了试验的可靠性。
3.3.5 基本技能实训区
3.3.5.1 具备设施：
有电工实训台，配线实训板，典型电气回路接线图，常用电工工具仪表，各种电工元器件等。
3.3.5.2 具备功能：
可进行电工识图、工具仪表使用、元器件选型、布局接线等基本功训练，满足新员工岗前培训、老员工职业技能鉴定和技能大赛的培训需求。
3.3.6 理论培训区
3.3.6.1 具备设施：
投影仪和屏幕，7个桌子，19把椅子等设备。
3.3.6.2 具备功能：
可进行理论培训和多媒体演示功能。
四、参照现场管理使用
工作室是一个微缩的电气系统，动力和操作电源都取自生产现场，存在着诸多与现场一样的安全风险。既要达到实训效果，又要确保人身和设备安全，如何管理使用尤为重要。主要采取了以下措施：
4.1 完善制度落实责任
他们把工作室作为一个特殊生产现场来对待，明确武海玉分管工作室，选有经验的于忠洋师傅进行日常管理，划分了巡检和维护责任，强调在用安全操作规程、现场生产安全管理制度适用于工作室，同时增加了《技能提升室练兵管理制度》和《武海玉劳模创新工作室创新攻关管理制度》，为工作室的管理提供组织上、制度上的保障。
4.2 练兵和公关活动执行“两票三制”
他们把工作室设备按照现场运行设备对待，明确了工作室的工作票签发人、工作许可人和操作人，员工进行实训一律开具练兵工作票，布置安全措施，开工前进行安全技术措施交底，把安全措施布置和说风险作为实训的第一项内容。
4.3 按生产任务安排实训
工作室全天候向员工开放，除员工需求的“自选动作”外，他们根据实际需要，每个班组每月至少安排一到两次“规定动作”，由专工负责命题，主要以故障查找排除为主，进行单一班组和多班组实训演练，由分管副主任按照生产任务安排实训并评价效果，员工实训与现场工作同等待遇，有工时有奖金。
五、投用后效果
5.1 让备品备件备而能用
原来的备品备件，尤其是应急备品放在库里，大多时间是备而不用，虽然定期检查，但由于检查人员的责任心和保存环境等因素，使用时未必完好。他们把以300MW发电机组为主的323个备品备件安装在工作室，使备品备件状态受控，平时还可以用来实训，需要时随时替换现场故障部件。
5.2 满足不同层面员工提升需求
他们把每个区域、每个回路、每台设备的实训内容都分成初、中、高三个层级，确定了16名老师傅和骨干作为指导教师。初级实训内容主要是设备元件的结构、原理和接线，适用于新入厂、转岗和跨班组的培训；中级实训内容主要是设备、元件和回路标准项目的检修和试验，适用于日常检修人员；高级实训内容是故障的判断、查找和处理，适用于检修骨干。通过不同层面的培训，全体员工的技术水平都有了显著提升。2013年在电力集团技术比赛中,高立军获得了电机检修专业第一名，丁加伟得了电机检修专业第二名，陈吉获得了电工专业第二名；2014年8月份青工张旭在大庆油田举行“技冠群雄”青工技能PK赛，获得了维修电工专业冠军。
5.3 可以进行修前练习和故障模拟再现
300MW发电机组的新设备、新回路员工还不熟悉，出现问题还不敢乱动，工作室为员工提供了部分问题的修前练习条件。300MW发电机四号机高加出口电动门故障报警，开门不好使。智能型电动门大家不熟悉，张伟平、赵东辉回到工作室拆开电动装置，研究明白了，到现场不到20分钟就解决了问题。由于300MW发电机组6千伏F-C开关的保险封在开关本体里面，运行和检修人员都没见过，瞿春竹带着变电班人员在工作室的该开关上进行练习，熟练掌握了更换方法。继电班新购进一台测试微机保护性能的继电保护测试仪，验收和学习使用方法时直接到工作室的控保系统上实测；耐压等具有损伤性的高压试验可以在工作室的报废留用设备上反复练习。现场的接触器、继电器、开关等元件及回路发生问题，只有参与的少数人清楚，为能共享故障现象和处理方法，他们把典型的故障元件安装到工作室的相应回路上真实模拟。
5.4 有组织、有计划地开展技术攻关活动
他们把工作室作为技术创新攻关的平台，利用能够模拟设备故障状态，进行技术攻关活动。2010年年确立分厂攻关项目21项，完成17项；2011年确立分厂攻关项目19项，完成15项；2012年确立分厂攻关项目24项完成21项；2013年确立分厂攻关项目32项完成27项。2014年确立分厂攻关项目28项完成21项。
几年来，工作室共承接分厂级以上攻关项目164项，其中7项成果获全国优秀质量科技成果奖，6项成果获国家专利。
六、效益分析
6.1 直接经济效益
武海玉劳模创新工作室建设费用和备品备件费用为48.2万元，每年活动经费10万元，4年共计投入88.2万元。直接经济效益的产生主要是对技术创新成果所产生的经济效益进行累加。例如：荣获全国优秀质量科技成果《高压电动机定子绕组加固技术改进》解决了高压大型电动机由于长周期的运行，电动机的定子线圈绝缘老化烧损问题，和东北地区同类型电厂相比较，累计为油田热电厂节约烧损维修费用达1000万元。下面把经济效益显著的技术成果进行统计。
表一：技术创新成果经济效益统计
6.2 社会效益
6.2.1 有些技术成果没有产生可观的直接经济效益，但是它能有效的解决生产难题，保证安全生产，降低劳动强度，提高生效率，它所带来的社会效益是巨大的。
6.2.2 武海玉劳模创新工作室投入使用以来，先后承办大庆油田公司工会、电力集团、油田热电厂等部门安排的培训和参观学习交流的任务，在2014年，工作室共进行了技能实训42场次、理论培训35场次，业务技能培训员工380人次，各级单位先后参观学习32场次610多人次, 参观场次累计990多人次，得到广泛的认可。
七、下一步打算
7.1 硬件方面
武海玉劳模创新工作室现在缺少220kv系统的培训练兵内容，由于2015年油田热电厂要对220kv开关进行改造升级，届时将协调资产管理部门对改造拆下的220kv开关进行修复，安装在工作室室外，完善电气系统培训体系。
7.2 软件方面
武海玉劳模创新工作室将积极发挥自身优势，采取请进来走出去，努力提高解决问题的能力，提升自身知名度，争取把工作室打造成电力集团乃至全油田电气设备问题诊断处理中心.
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