通信行业超期服役柴油发电机组的现状分析和优化管理

蓝郁峰，陆宝冬，彭启辉

（1.中国电信股份有限公司广东分公司，广东 广州 510081；2.上海科泰电源股份有限公司，上海 201712）

1 超期发电机组的定义及评估依据

在通信行业内，习惯上对超期服役的定义，是按《电信通信网络维护规程—电源与机房环境基础设施分册》第六十三条设备有效使用年限要求：发电机组使用年限为15年或累计运行小时数不超过大修时限，超过以上年限或运行时间即定义为“超期服役”。

在网使用的很多柴油发电机组在网时间超过15年（逾龄），如图1所示为已服役29年的发电机组，但实际使用时间不长，年均不超过10 h，大部分为试验运行累计，15年运行时间不超过200 h，远达不到大修时限（一般国产发动机5 000～10 000 h，进口品牌发动机约8 000～20 000 h）。

图1 出厂日期为1993年11月的气启动机组

一般而言，可以从使用条件、组成发电机组的发电机、发动机、控制器三大组件寿命来评估发电机组的使用寿命。通信行业的柴油发电机组，负载率一般不超过80%，使用在环境温度低于50 ℃、相对湿度低于90%、通风条件较好的室内或带防护罩壳的室外，负载条件及使用环境均能达到或优于制造厂的要求。

发电机部分，影响发电机寿命最重要的为轴承及绕组的绝缘、绕组寿命。从斯坦福发电维护手册上查阅得知，振动级别不超过ISO8528—9及BS5001—3的规定下，环境温度不超过50 ℃时，轴承寿命约30 000 h，另据IEC 216的规定，发电机绕组寿命的最低标准要求，按H级温升的考核（125 ℃）不低于20 000 h，按F级温升考核（105 ℃）达到40 000 h，当空气相对湿度较大时，通过绕组加热器能有效提高绕组的安全绝缘等级。因此，不考虑维修因素，一般发电机组的寿命可达到最少20 000 h以上。控制器部分，市场上深海、科迈、丹控、众智、凯讯等品牌通用程度较高，笔者与丹控、众智公司技术人员进行了沟通，由于电子元器件的特性，控制器为长期在线，正常使用寿命一般在10年或20年以内，机组不长期通电的电子器件寿命大于控制器主件。发动机部分，以40年时间计，实际工作时远达不到第一次大修累计时间。

因此，发电机组实际的寿命，通过积极的维护及维修干预，其寿命是可以达到40年以上的，可以通过对设备数据管理准确性、使用率、完好率、超期年限、带载能力5个指标来对发电机组进行综合性能评估。

（1）设备数据管理准确性。目前在资源系统中，资产项目下可以看到的机组信息是不完整的。专业的维护人员需要准确了解到机组产地、品牌、型号、序列号，发动机品牌、产地、型号、序列号，发动机主要备品备件信息包括机油滤器、柴油滤器、水滤器、空气滤器、充电机皮带、充电机、启动马达及磁吸、调速板及转速传感器、机油及温度传感器等准确的规格型号，发电机的品牌、型号及产地、发电机调压板的信息，控制器主控模块厂家、规格型号及程序。准确的信息有助于快速获取市场资源，这些信息对于后期维护尤为重要。

（2）使用率。各地市机房地点不同，总体来说市电的稳定性遵循大城市-市级城市-县级城区-近郊-野外逐级降低的规律，可通过一年的评估，将机组的使用时间，负载率进行分级登记，作为后续维护的依据。

（3）完好率：需解决以下问题：机组是否按规程进行了定期维护检查？有没有未处理的故障？有没有隐患未处理？基本设计功能是否正常？真实的带载能力如何？机组出现重大故障之前，可以观察到震动、黑烟、转速/电压不稳定、启动不正常等现象，只有全面了解了机组的完好情况，可规避风险，机组状态在网才是真实有效的。

（4）超期年限。此项记录依据可用调试时间作为参考，超过10年使用时间即列入重点关注，采用更高级别的深度维护及督促工作。

2 目前在网运行柴油发电机组现状

广东电信分公司目前在网运行的柴油发电机组，主要分为以下几类。

（1）20世纪70～90年代国产发电机组。改革开放前，国内发电机组工业引进东欧及前苏联技术生产的135序列发动机为主，代表为无动，上柴，南昌柴油发电机等，主要特点是体积大、三漏现象明显、启动方式多样（电启动、气启动，需怠速运转）、冷却方式多样（水箱闭式风冷、水池混合冷却等）。

（2）原装进口发电机组。主要有CAT，康明斯，灵盾，十字军，威尔信，科勒等品牌，其中灵盾、十字军等品牌已退出市场。

（3）大功率国产发电机组试用。2006—2008年左右，各地市公司自主招标及部分集采分配，在主用1 6001 8002 200 kW功率段，选用了某国产发电机组，短期内出现拉缸、带载能力不足、故障率多的现象，后期绝大部分进行了更换，造成了很大的资源浪费。

（4）进口品牌机组、OEM成套机组。CAT、康明斯、科勒等国际品牌在中国本地化成套机组，国内厂家科泰、泰豪等厂家选用进口品牌发动机的OEM成套机组。

（5）集采分配新购国产机组。500 kW以下中小功率段使用玉柴、上柴、潍柴发动机为代表的国产发电机组，少量1 000 kW以上的发电机组。

如上所述，在网发电机组形式多样化、年代多样化，品牌多样化、品质不同、使用方式及维护要求不同，前述（1）类形式的发电机组技术落后，使用维护复杂，对操作人员专业技术能力要求较高，环保状况不良，处于逐步退网报废状态，本文主要讨论如何对（2）类到（5）类“超期”使用发电机组如何优化管理，对其功能性能进行量化、做好深度维护、采用多样化的手段改良设备状态，减少风险，保障网络电源安全。

3 超期使用（逾龄）柴油发电机组容易发生的故障和风险

以下为笔者工作中遇到的一些超期使用（逾龄）柴油发电机故障案例。

（1）一台CAT 2002年投运1 000 kW机组，开机时烟色较重、并冒蓝烟，在笔者建议下，采用1 000 kW假负载，带满载2 h，黑、蓝烟现象消除;一台康明斯1 800 kW机组，报启动故障，后打开排气管，排出一桶黑油后机组启动正常。

（2）一台2006年投运威尔逊机组，夜间紧急备用发电时风扇皮带突然断裂，发动机高温停机，造成机楼断电事故。

（3）一台2001年 SIMPOWER机组与新购机组改造为并机系统，发电机电压不稳定，导致偶发性的同步失败，后将调压板更换后，电压状况与新机基本一致运行稳定。

（4） 一台2011年MTU 电子喷油800 kW发电机组，在一次重载工作约3 h后，出现启动困难及转速不稳情况，反复排查后发现日用油箱已使用超过20年，油箱内部、油管及油水分离器上附着黑色沥清状粘稠物质，如图2所示，打开发动机蓄压泵、电喷嘴检查，在重载情况下，发动机吸入了燃油中的杂物，油泵、喷嘴及其他电子喷油高精度全部受损进行更换，损失超过30万。

图2 长期油泥沉淀淤积堵塞润滑油管路

（5）一台2003年威尔逊机组无法启动，经检查为马达前端的启动继电器损坏，同时发现一个情况，同一机房的两台威尔逊机组，控制屏均采用通用模块进行了更换，如图3所示，询问得知，原机组控制屏反复出现故障，找原厂维修配件成本高昂，单次服务成本高，后更换为通用控制模块，性能优于原厂老旧产品，且成本低廉。

图3 以通用控制器屏改造更换掉故障频发旧原装控制屏的威尔逊机组

（6）一台某国际大厂英国原装进口整机组产品，其控制屏采用板卡形式，运行5年左右，出现控制屏故障，几块板卡更换加入服务成本，损失超过10万元。

（7）某机楼一台CAT机组，水箱被腐蚀无法修补维修，如采用原厂产品，更换成本约15万且需从美国进口，时间超过3个月，后与国内专业水箱厂协商，将损坏水箱整体打包运输至水箱厂，由水箱厂将铜管及散热翅片全部进行了更换，15天内解决了问题。

从上述所列已发生案例来看，超期服役机组部件老化引起的故障率较高问题明显，同时操作维护人员专业知识不足、不正确的发电机组的使用工况、不正确检查及维护、正常期限老化电器元器件和一些机械部件未能及时更换、无法立即获取的“致命”维修备件准备不足，客观上造成“超期”机组可靠性、稳定性严重下降，是造成停电断网重大风险的主因，同时也可看到，采用市场通用产品能及时完成维修恢复供电，极大提升成本及效率。

4 超期使用柴油发电机组的优化管理

结合以上现状分析，笔者建议从以下方面加强超期使用柴油发电机组的优化管理，延长该类机组的使用寿命和应急发电保障状态。

（1）加强一线操作人员的培训。动力专业人才青黄不接现象普遍，发电机组作为机械与电气结合的产品，懂原理、会使用的专业人才在各地市差异极大，骨干人员需保持相对稳定，持续积累实际工作经验，同时，应组织发电机厂家定期或不定期进行实操培训，提高人员的专业技术水平，做到平时能正确维护保养机组发现潜在隐患，应急发电时能快速反应正确操作，有故障时能快速排除修复。

（2）摸清家底,做好保养及备件储备。对在网机组进行分级管理，要求各地市职能部门对重要机楼及重要节点对机组按厂家规范进行深度保养，确保油机的完整性，做好“致命”备件的合理数量储备。

（3）做好超期机组的日常维护保养工作，必要时安排大修。

如及时更换三滤、易损件，检查燃油和润滑油是否液位正常和品质有无变质、检查启动电池状态和连接是良好、检查皮带是否松驰和磨损、检查各运动部件螺丝是否松动、检查送电输出，负载线路、开关连接是足否良好、检查电气回路绝缘状态是否良好、定期启动发电机组检查有无异常，始终使发电机组保持良好状态，接收到启机命令后随时可发电带载。

（4）机组状态与负荷重要程度、应用场景的调配使用。

对重要负荷场所，经评估可调配更换掉超期使用状态不佳的机组，这些机组可用于非重要场所使用。

（5）超期使用机组的改造。

结合当前新技术发展，新元器件的出现，及时改造升级控制系统、配电系统，部分辅助部件，方便操作和配件库存维修。

（6）出现异常应有应急柴发的替代介入。各地市普遍配套移动发电车，省公司机动大队配套有大功率的移动发电车，对需使用地点配电系统进行适应移动发电车接口的改造，平时做好演练，出现预期的停电或故障停电油机无法修复时，可使用应急柴发的介入。

（7）充分借助市场资源。可对从事本地油机行业的专业公司进行充分调查，了解在网油机维修人员的中、大修能力及应急反应时间，各种发动机、发电机、控制器件的源头供应厂家本地化的“致命”备件的供应能力，可在短时间内稳定解决的人员及备件均可交给市场来储备，部分地市与专业公司进行合作，将维保服务进行专业外包，有序监管下油机的使用状况良好。

（8）采用物联网、5G新技术对超期发电机赋能再生。

目前大多数在网油机运行参数均已接入动环系统，已做到初步的数字化，可进一步结合发展迅速的物联网技术，如科泰电源天辰云应急备用电源智慧云网系统，部分现场情况如图4所示，其设备物联监控及服务云平台可实现应急备用电源设备的数据采集、监控、存储、管理、分析及数据挖掘预测和辅助决策，智慧运维提升服务的效率，WEB版和手机APP、微信小程序等应用，完美实现人机结合，提供应急备用电源设备远程实时监控、智能分析诊断、智能化运维等功能，提前报警维护周期、故障预警、实时通知告警、专家会诊结合起来，90%以上的故障可通过预防进行规避，科泰电源天辰云应急备用电源智慧云网系统已在部分移动电源车上使用，在线定位和实时数据监测，手机上显示报警和提醒内容，效果良好。

图4 科泰电源天辰云应急备用电源智慧云网系统改造接入及调试现场

（9）同一单位采购机组种类品牌尽可能集中，应采用行业优势企业产品，利用优势企业良好的网络资源、技术资源，方便人员技能提高、维护使用及配品配件的储存。

5 结 论

在通信行业使用的很多柴油发电机组虽然使用年限达到“超期服役”的时间年限，但实际使用时间不长，即使出现一些故障情况，经过维修、通过对机组进行深度保养和优化管理，也是完全可以延长机组使用寿命，机组性能、指标也完全可以达到出厂时的指标要求，为企业、员工带来效益。