史進(jìn)淵

(上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院，上海 200240)

大型火電成套機(jī)組的可靠性設(shè)計(jì)及驗(yàn)證方法

史進(jìn)淵

(上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院，上海 200240)

建立了火電成套機(jī)組的可用度計(jì)算模型，提出了大型火電成套機(jī)組等效可用系數(shù)和等效強(qiáng)迫停運(yùn)率的設(shè)計(jì)值的計(jì)算方法以及等效可用系數(shù)設(shè)計(jì)值的可靠性驗(yàn)證方法，通過(guò)4個(gè)火電廠9臺(tái)超超臨界1 000 MW火電成套機(jī)組的45個(gè)臺(tái)年運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的可靠性驗(yàn)證，給出了火電成套機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率修正系數(shù)和機(jī)組降低出力系數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果以及超超臨界1 000 MW火電成套機(jī)組等效可用系數(shù)設(shè)計(jì)值的計(jì)算實(shí)例與驗(yàn)證實(shí)例.結(jié)果表明：等效可用系數(shù)設(shè)計(jì)值的相對(duì)誤差范圍為-0.55%～3.37%；應(yīng)用這些可靠性設(shè)計(jì)方法，可以在設(shè)計(jì)階段定量計(jì)算大型火電成套機(jī)組的等效可用系數(shù)和等效強(qiáng)迫停運(yùn)率的設(shè)計(jì)值，為大型火電成套機(jī)組的可靠性設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供依據(jù).

火電成套機(jī)組； 可靠性設(shè)計(jì)； 可靠性驗(yàn)證； 可用度； 等效可用系數(shù)； 等效強(qiáng)迫停運(yùn)率

可靠性作為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，率先在美國(guó)電子、軍工和機(jī)械等領(lǐng)域形成.評(píng)價(jià)機(jī)械與電子產(chǎn)品的可靠性特征量有失效率λ(Failure Rate)、平均失效間隔時(shí)間MTBF(Mean Time Between Failure)和可靠度R(Reliability).電子產(chǎn)品的失效壽命數(shù)據(jù)通常用指數(shù)分布來(lái)描述，機(jī)械產(chǎn)品的失效壽命數(shù)據(jù)一般用威布爾分布來(lái)描述，其可靠性特征量λ、MTBF和R的設(shè)計(jì)分析技術(shù)在一些可靠性書(shū)籍中都有介紹[1-5].火電成套機(jī)組是大型復(fù)雜可修系統(tǒng)，其特點(diǎn)是產(chǎn)品大、可修復(fù)、多狀態(tài)、系統(tǒng)復(fù)雜、大容量、高參數(shù)、高速旋轉(zhuǎn)和晝夜連續(xù)運(yùn)行，其廣義可靠性是包括維修性在內(nèi)的可用性.評(píng)價(jià)火電成套機(jī)組的2個(gè)主要可靠性特征量是等效可用系數(shù)EAF和等效強(qiáng)迫停運(yùn)率EFOR.現(xiàn)有的火電成套機(jī)組可靠性統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)可以在使用階段通過(guò)對(duì)其運(yùn)行可靠性歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，來(lái)確定火電成套機(jī)組EAF和EFOR的統(tǒng)計(jì)結(jié)果.工程上，在火電成套機(jī)組的設(shè)計(jì)階段，還給不出EAF和EFOR的設(shè)計(jì)結(jié)果.在火電成套機(jī)組的設(shè)計(jì)階段，通過(guò)可靠性計(jì)算、預(yù)測(cè)與改進(jìn)來(lái)確定和提高火電成套機(jī)組的可靠性特征量的過(guò)程稱(chēng)為可靠性設(shè)計(jì).火電成套機(jī)組可靠性設(shè)計(jì)的目的有3點(diǎn)：一是確定火電成套機(jī)組部件、設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性特征量的計(jì)算值，評(píng)定設(shè)計(jì)的可靠性水平，鑒別可靠性設(shè)計(jì)的優(yōu)劣；二是找出現(xiàn)有火電成套機(jī)組部件、設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，有針對(duì)性地采取措施，改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的可靠性水平，滿(mǎn)足電站業(yè)主要求；三是評(píng)定火電成套機(jī)組部件、設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)結(jié)果是否滿(mǎn)足合同或技術(shù)規(guī)范規(guī)定的可靠性要求，是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定.在發(fā)電機(jī)組制造行業(yè)，急需尋求設(shè)計(jì)階段采用的火電成套機(jī)組可靠性計(jì)算方法.筆者研究了設(shè)計(jì)階段火電成套機(jī)組的可靠性計(jì)算方法和使用階段火電成套機(jī)組可靠性設(shè)計(jì)值的驗(yàn)證方法，有助于改進(jìn)和提高火電成套機(jī)組的可靠性水平.

1 火電成套機(jī)組可用度的計(jì)算模型

1.1 火電成套機(jī)組的功能分析

根據(jù)文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[7]，火電成套機(jī)組由鍋爐系統(tǒng)(Sf1)、汽輪機(jī)系統(tǒng)(Sf2)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(Sf3)、輔助設(shè)備及系統(tǒng)(Sf4)和控制與保護(hù)系統(tǒng)(Sf5)等5個(gè)系統(tǒng)組成，火電成套機(jī)組的功能框圖如圖1所示.在圖1中，鍋爐系統(tǒng)的主要功能是把煤的熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽熱能，汽輪機(jī)系統(tǒng)的主要功能是把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的主要功能是把汽輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?

1.2 火電成套機(jī)組的可靠性框圖

火力發(fā)電單元機(jī)組是由3大主機(jī)與500多臺(tái)輔機(jī)約35萬(wàn)個(gè)部件組成的大系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè)的技術(shù)難度很大，此時(shí)的可靠性預(yù)測(cè)主要考慮引起火電成套機(jī)組非計(jì)劃退出運(yùn)行的嚴(yán)重故障模式.筆者將火電成套機(jī)組分為5個(gè)系統(tǒng)，這5個(gè)系統(tǒng)的有些子系統(tǒng)采用了冗余設(shè)計(jì)，采用并聯(lián)系統(tǒng)模型、表決系統(tǒng)模型或混聯(lián)系統(tǒng)模型等[8]計(jì)算和預(yù)測(cè)子系統(tǒng)的可用度.這5個(gè)系統(tǒng)組成的火電成套機(jī)組，只要有一個(gè)系統(tǒng)因故障非計(jì)劃退出運(yùn)行，即可導(dǎo)致火電成套機(jī)組非計(jì)劃退出運(yùn)行，故可以處理為串聯(lián)模型，其可靠性框圖如圖2所示.

圖1 火電成套機(jī)組的功能框圖

圖2 火電成套機(jī)組的可靠性框圖

Fig.2 Reliability block diagram of thermal power units

1.3 火電成套機(jī)組可用度的計(jì)算公式

根據(jù)圖2火電成套機(jī)組的可靠性框圖，火電成套機(jī)組的運(yùn)行可用度AOf和扣除計(jì)劃停運(yùn)可用度APf的計(jì)算公式分別為

AOf=AOf1AOf2AOf3AOf4AOf5

(1)

APf=APf1APf2APf3APf4APf5

(2)

式中：AOf1、AOf2、AOf3、AOf4和AOf5分別為鍋爐系統(tǒng)、汽輪機(jī)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、輔助設(shè)備及系統(tǒng)和控制與保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行可用度；APf1、APf2、APf3APf4和APf5分別為鍋爐系統(tǒng)、汽輪機(jī)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、輔助設(shè)備及系統(tǒng)和控制與保護(hù)系統(tǒng)的扣除計(jì)劃停運(yùn)可用度.

1.4 3大主機(jī)與輔助子系統(tǒng)的可用度

建立火電成套機(jī)組的可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)，儲(chǔ)存火電成套機(jī)組的每一次非計(jì)劃退出運(yùn)行事件的停運(yùn)時(shí)間、故障子系統(tǒng)名稱(chēng)、故障部件名稱(chēng)、故障模式、故障原因和維修措施等.對(duì)大量火電成套機(jī)組的運(yùn)行可靠性歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以確定火電成套機(jī)組的主機(jī)與子系統(tǒng)的每個(gè)零部件因發(fā)生每一種故障模式的運(yùn)行可用度和扣除計(jì)劃停運(yùn)的可用度[8].采用串聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)系統(tǒng)模型、表決系統(tǒng)模型或混聯(lián)系統(tǒng)模型[8]可以確定火電成套機(jī)組3大主機(jī)與輔助子系統(tǒng)的可用度.

2 火電成套機(jī)組等效強(qiáng)迫停運(yùn)率的計(jì)算模型

2.1 火電成套機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率

根據(jù)文獻(xiàn)[9]，火電成套機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率FOR的設(shè)計(jì)值為

FOR=1-AOf

(3)

2.2 火電成套機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率修正系數(shù)

對(duì)在役火電成套機(jī)組的運(yùn)行可靠性歷史數(shù)據(jù)[10]進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以確定某年多臺(tái)火電成套機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率修正系數(shù)Cf，其計(jì)算公式為

(4)

式中：EFOR為火電成套機(jī)組的等效強(qiáng)迫停運(yùn)率.

多年多臺(tái)火電成套機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率修正系數(shù)的臺(tái)年加權(quán)平均值Cfm的計(jì)算公式為

(5)

式中：Cf,i為火電成套機(jī)組第i年的強(qiáng)迫停運(yùn)率修正系數(shù)；mi為火電成套機(jī)組第i年統(tǒng)計(jì)臺(tái)數(shù)；n為火電成套機(jī)組的統(tǒng)計(jì)年數(shù).

表1給出了不同容量火電成套機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率修正系數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果.

表1 火電成套機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率修正系數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

Tab.1 Statistical results for correction factor of forced outage rate of thermal power units

年份功率300～399MW功率600～650MW功率1000MWmiCf,imiCf,imiCf,i20074511.106061151.1627931.3953520084891.103451851.1746061.1025620095291.153852341.1282191.2500020106071.111112491.10000191.5185220116631.188682671.14286311.0701820127251.155563121.10606411.43750Cfm1.140051.130071.31208

2.3 火電成套機(jī)組的等效強(qiáng)迫停運(yùn)率

由式(3)確定火電成套機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率FOR，再根據(jù)表1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定火電成套機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率修正系數(shù)的臺(tái)年加權(quán)平均值Cfm，由式(4)可在設(shè)計(jì)階段確定火電成套機(jī)組的等效強(qiáng)迫停運(yùn)率EFOR的設(shè)計(jì)值為

EFOR=Cfm×FOR

(6)

3 火電成套機(jī)組等效可用系數(shù)的計(jì)算模型

3.1 火電成套機(jī)組的可用系數(shù)

根據(jù)文獻(xiàn)[11]～文獻(xiàn)[13]，計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)POF取同一檢修等級(jí)的計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)數(shù)據(jù)范圍下限值與上限值之和除以2的平均值，火電成套機(jī)組的可用系數(shù)AF設(shè)計(jì)值為

AF=APf1-POF

(7)

3.2 火電成套機(jī)組的機(jī)組降低出力系數(shù)

對(duì)在役火電成套機(jī)組的運(yùn)行可靠性歷史數(shù)據(jù)[10]進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以確定某年多臺(tái)火電成套機(jī)組的機(jī)組降低出力系數(shù)UDF，其計(jì)算公式為

(8)

式中：tEUNDH為等效降低出力小時(shí)數(shù)；tPH為統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù).

多年多臺(tái)火電成套機(jī)組的機(jī)組降低出力系數(shù)的臺(tái)年加權(quán)平均值UDFm的計(jì)算公式為

(9)

式中：UDF,i為火電成套機(jī)組第i年的機(jī)組降低出力系數(shù).

表2給出了不同容量火電成套機(jī)組的機(jī)組降低出力系數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果.

表2 火電成套機(jī)組的機(jī)組降低出力系數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

Tab.2 Statistical results for derating factor of thermal power units

年份功率300～399MW功率600～650MW功率1000MWmiUDF,imiUDF,imiUDF,i20074510.000911150.0011030.0023120084890.000881850.0015060.0012120095290.000612340.0007290.0001620106070.001012490.00058190.0013820116630.001222670.00134310.0007620127250.001003120.00120410.00079UDFm0.000960.001060.00090

3.3 火電成套機(jī)組的等效可用系數(shù)

根據(jù)式(7)確定火電成套機(jī)組的可用系數(shù)AF，查表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定火電成套機(jī)組的UDFm，在設(shè)計(jì)階段確定火電成套機(jī)組的等效可用系數(shù)EAF的設(shè)計(jì)值為

(10)

式中：tAH為火電成套機(jī)組的可用小時(shí)數(shù).

3.4 應(yīng)用實(shí)例

在設(shè)計(jì)階段計(jì)算得出的某超超臨界1 000 MW火電成套機(jī)組5個(gè)系統(tǒng)的可用度數(shù)據(jù)，是根據(jù)可靠性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)積累的火電機(jī)組每一次非計(jì)劃退出運(yùn)行事件和零件可用度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)值計(jì)算得出.先采用系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)、并聯(lián)、表決或混聯(lián))，由零件的可用度計(jì)算出部件或子系統(tǒng)的可用度，再由部件或子系統(tǒng)的可用度計(jì)算出主機(jī)或輔助系統(tǒng)的可用度，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.

表3 系統(tǒng)可用度的預(yù)測(cè)結(jié)果

4 等效可用系數(shù)設(shè)計(jì)值的驗(yàn)證方法

4.1 設(shè)計(jì)值的驗(yàn)證方法

火電成套機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行后，每年對(duì)在役火電成套機(jī)組的運(yùn)行可靠性歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以確定某年某臺(tái)火電成套機(jī)組的等效可用系數(shù)的統(tǒng)計(jì)值EAF(ti)和計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)的統(tǒng)計(jì)值POF(ti).考慮到實(shí)際運(yùn)行的火電成套機(jī)組的計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)的統(tǒng)計(jì)值POF(ti)與設(shè)計(jì)階段采用的設(shè)計(jì)取值POF相比還有一定差異，不能直接將式(10)計(jì)算得出的EAF與等效可用系數(shù)的統(tǒng)計(jì)值EAF(ti)進(jìn)行比較來(lái)驗(yàn)證可靠性設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性.然而，利用設(shè)計(jì)階段采用的機(jī)組降低出力系數(shù)的臺(tái)年加權(quán)平均值UDFm、火電成套機(jī)組的扣除計(jì)劃停運(yùn)可用度的設(shè)計(jì)值A(chǔ)Pf以及計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)的統(tǒng)計(jì)值POF(ti)，根據(jù)式(7)和式(10)可以計(jì)算某年某臺(tái)火電成套機(jī)組的等效可用系數(shù)的設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值EAF,i.在計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)統(tǒng)計(jì)值POF(ti)相同的前提下，將火電成套機(jī)組的等效可用系數(shù)的設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值EAF,i與等效可用系數(shù)的統(tǒng)計(jì)值EAF(ti)相比較，可以在使用階段驗(yàn)證火電成套機(jī)組等效可用系數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性.

表4 等效可用系數(shù)的預(yù)測(cè)結(jié)果

4.2 火電成套機(jī)組等效可用系數(shù)的設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值

根據(jù)式(7)和式(10)，某年某臺(tái)火電成套機(jī)組等效可用系數(shù)的設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值EAF，i的計(jì)算公式為

EAF,i=APf1-POFti-UDFm

(11)

4.3 火電成套機(jī)組設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差

火電成套機(jī)組在第ti年的等效可用系數(shù)的設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值EAF,i與實(shí)際統(tǒng)計(jì)值EAF(ti)的絕對(duì)誤差Δ與相對(duì)誤差Er的計(jì)算公式分別為

Δ=EAF,i-EAFti

(12)

(13)

4.4 設(shè)計(jì)值的驗(yàn)證實(shí)例

以某型號(hào)超超臨界1 000 MW火電成套機(jī)組為例，其扣除計(jì)劃停運(yùn)可用度的設(shè)計(jì)值A(chǔ)Pf按照表3取為APf=0.995 98，該型號(hào)火電成套機(jī)組的機(jī)組降低出力系數(shù)的臺(tái)年加權(quán)平均值按照表2和表4取為UDFm=0.000 9.表5給出了超超臨界1 000 MW火電成套機(jī)組在不同電廠不同年份的計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)的統(tǒng)計(jì)值POF(ti)[10]、等效可用系數(shù)的設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值EAF，i，還給出了等效可用系數(shù)的統(tǒng)計(jì)值EAF(ti)[10]以及設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值EAF，i與實(shí)際統(tǒng)計(jì)值EAF(ti)的絕對(duì)誤差Δ與相對(duì)誤差Er.

由表5可知，經(jīng)過(guò)4個(gè)電廠9臺(tái)機(jī)組的45個(gè)臺(tái)年可靠性統(tǒng)計(jì)值的驗(yàn)證，有44個(gè)臺(tái)年中該火電成套機(jī)組等效可用系數(shù)預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差的絕對(duì)值不超過(guò)1%，只有1個(gè)臺(tái)年該值達(dá)到3.37%，表明使用給出的火電成套機(jī)組的可靠性設(shè)計(jì)方法來(lái)計(jì)算超超臨界1 000 MW火電成套機(jī)組等效可用系數(shù)EAF的精度比較高.

5 分析與討論

火電機(jī)組招標(biāo)時(shí)，超超臨界660 MW和1 000 MW機(jī)組的標(biāo)書(shū)要求AFt≥0.890 4、FORt≤0.02.在設(shè)計(jì)階段,可以定量計(jì)算火電機(jī)組的效率、熱耗率和煤耗率等經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，但不能定量預(yù)測(cè)火電機(jī)組的可靠性特征量，因此急需得到計(jì)算火電機(jī)組的可用系數(shù)AF、強(qiáng)迫停運(yùn)率FOR、等效可用系數(shù)EAF和等效強(qiáng)迫停運(yùn)率EFOR等可靠性特征量的預(yù)測(cè)方法.

發(fā)電機(jī)組制造行業(yè)可靠性特征量考核指標(biāo)的參考值中[15]，鍋爐AFb=0.91，汽輪機(jī)AFt=0.92，發(fā)電機(jī)AFg=0.93，火電成套機(jī)組AF=0.90.由于火電成套機(jī)組的可用系數(shù)(0.90)大于鍋爐、汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的可用系數(shù)的乘積(0.91×0.92×0.93=0.78)，表明火電成套機(jī)組的可用系數(shù)AF等可靠性特征量不能用簡(jiǎn)單的串聯(lián)系統(tǒng)模型來(lái)計(jì)算.這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)是大系統(tǒng)、可修復(fù)、多狀態(tài)，考慮計(jì)劃停運(yùn)狀態(tài)時(shí)3大主機(jī)不是獨(dú)立的系統(tǒng).為此，筆者在文獻(xiàn)[8]中提出了采用運(yùn)行可用度與扣除計(jì)劃停運(yùn)可用度作為評(píng)價(jià)發(fā)電機(jī)組的零件、部件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)和成套機(jī)組的新可靠性特征量.據(jù)此，就可以采用可靠性理論中的串聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)系統(tǒng)模型、表決系統(tǒng)模型或混聯(lián)系統(tǒng)模型來(lái)計(jì)算主機(jī)、輔助系統(tǒng)與成套機(jī)組的運(yùn)行可用度與扣除計(jì)劃停運(yùn)可用度.

依據(jù)可用系數(shù)AF的定義，由火電成套機(jī)組的扣除計(jì)劃停運(yùn)可用度的預(yù)測(cè)值和標(biāo)準(zhǔn)[14]規(guī)定的計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間，就可以在設(shè)計(jì)階段定量預(yù)測(cè)火電成套機(jī)組的可用系數(shù)AF；根據(jù)等效可用系數(shù)EAF的定義，由火電成套機(jī)組的可用系數(shù)AF的預(yù)測(cè)值和火電成套機(jī)組的UDFm，就可以在設(shè)計(jì)階段定量預(yù)測(cè)火電成套機(jī)組的EAF.

所建立的發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的運(yùn)行可用度與扣除計(jì)劃停運(yùn)可用度預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型，物理意義明確；應(yīng)用了經(jīng)過(guò)多年可靠性技術(shù)研究積累的42臺(tái)機(jī)組總共服役109臺(tái)年的零件可用度的統(tǒng)計(jì)值，在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)了火電成套機(jī)組的扣除計(jì)劃停運(yùn)可用度的高精度預(yù)測(cè)；機(jī)組降低出力系數(shù)同樣采用了42臺(tái)機(jī)組總共服役109臺(tái)年的加權(quán)平均值UDFm的統(tǒng)計(jì)值，其數(shù)值為0.09%，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果影響比較小；機(jī)組扣除計(jì)劃停運(yùn)可用度的高精度預(yù)測(cè)和計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)POF采用標(biāo)準(zhǔn)[14]的規(guī)定值，保證了設(shè)計(jì)階段火電成套機(jī)組EAF的高精度預(yù)測(cè).

6 結(jié) 論

(1) 研究得出了火電成套機(jī)組的可用度計(jì)算模型以及強(qiáng)迫停運(yùn)率修正系數(shù)和機(jī)組降低出力系數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，提出了火電成套機(jī)組可靠性的設(shè)計(jì)方法.

應(yīng)用這些方法，可以在設(shè)計(jì)階段定量計(jì)算火電成套機(jī)組系統(tǒng)的等效可用系數(shù)和等效強(qiáng)迫停運(yùn)率的設(shè)計(jì)值，為火電成套機(jī)組的可靠性改進(jìn)提供了依據(jù).

(2) 給出了火電成套機(jī)組等效可用系數(shù)設(shè)計(jì)值的驗(yàn)證方法和投入運(yùn)行后超超臨界1 000 MW火電成套機(jī)組等效可用系數(shù)設(shè)計(jì)值的電站驗(yàn)證實(shí)例.經(jīng)4個(gè)電廠9臺(tái)超超臨界1 000 MW火電成套機(jī)組的45個(gè)臺(tái)年可靠性統(tǒng)計(jì)結(jié)果的驗(yàn)證，超超臨界1 000 MW火電成套機(jī)組的等效可用系數(shù)設(shè)計(jì)值的相對(duì)誤差范圍為-0.55%～3.37%，表明所給出的火電成套機(jī)組可靠性設(shè)計(jì)方法在工程上是實(shí)用的.

(3) 給出的火電成套機(jī)組的可靠性設(shè)計(jì)及驗(yàn)證方法，原則上也可以應(yīng)用于水電成套機(jī)組和核電成套機(jī)組以及其他類(lèi)型發(fā)電機(jī)組的可靠性設(shè)計(jì)及驗(yàn)證，可以在設(shè)計(jì)階段定量計(jì)算成套發(fā)電機(jī)組的等效可用系數(shù)和等效強(qiáng)迫停運(yùn)率的設(shè)計(jì)值，可以為大型成套發(fā)電機(jī)組的可靠性設(shè)計(jì)和可靠性改進(jìn)提供依據(jù).

表5 超超臨界1 000 MW機(jī)組等效可用系數(shù)的預(yù)測(cè)結(jié)果

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[11] 史進(jìn)淵，楊宇，鄧志成，等.一種電站鍋爐高可用性的設(shè)計(jì)方法及其評(píng)價(jià)方法：中國(guó),ZL200610024863.8[P].2008-04-02.

[12] 史進(jìn)淵，楊宇，鄧志成，等.一種汽輪機(jī)高可用性的設(shè)計(jì)及其評(píng)價(jià)方法: 中國(guó),ZL200610024864.2[P].2006-03-20.

[13] 史進(jìn)淵，鄧志成，楊宇，等.一種汽輪發(fā)電機(jī)高可用性的設(shè)計(jì)及其評(píng)價(jià)方法: 中國(guó),200910201408.4[P].2010-06-16.

[14] 國(guó)家電力公司發(fā)輸電運(yùn)營(yíng)部.DL/T838—2003發(fā)電設(shè)備企業(yè)檢修導(dǎo)則[S].北京：中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)，2003.

[15] 史進(jìn)淵，楊宇，鄧志成，等.汽輪發(fā)電機(jī)組研制與生產(chǎn)可用性大綱[C]//超臨界與超超臨界機(jī)組和空冷機(jī)組可靠性會(huì)議論文集.上海：中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)，2007.

[16] 史進(jìn)淵，楊宇，鄧志成，等.汽輪發(fā)電機(jī)組可用性設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則[C]//超臨界與超超臨界機(jī)組和空冷機(jī)組可靠性會(huì)議論文集.上海：中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)，2007.

Reliability Design and Verification of Large Capacity Thermal Power Units

SHIJinyuan

(Shanghai Power Equipment Research Institute, Shanghai 200240, China)

Models for availability calculation of thermal power units were established, while calculation methods proposed for corresponding equivalent availability factor and equivalent forced outage rate, together with reliability verification methods suggested for design values of the equivalent availability factor. Statistical results for correction factor of forced outage rate and derating factor of thermal power units were given, simultaneously with a calculation example and verifaction practice shown for the equivalent availability factor, based on 45-year operation data of nine 1 000 MW ultra-supercritical power units in four thermal power plants. Results show that the relative error of equivalent availability factor is between -0.55% and 3.37%. These reliability design methods may be used in quantitative calculation of the equivalent availability factor and forced outage rate, which therefore may serve as a reference for reliability design and improvement of large thermal power units.

thermal power unit; reliability design; reliability verification; availability; equivalent availability factor; equivalent forced outage rate

1674-7607(2014)12-0972-06

TM31

A

470.30

2014-04-18

2014-06-20

上海市科委基礎(chǔ)研究重點(diǎn)課題資助項(xiàng)目(11JC404500)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2011BAK06B04-02)；上海市信息化發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(201101009)

史進(jìn)淵(1956-)，男，陜西子長(zhǎng)人，教授級(jí)高工，研究方向?yàn)椋喊l(fā)電機(jī)組的可靠性設(shè)計(jì)、壽命預(yù)測(cè)、安全服役以及狀態(tài)檢修與優(yōu)化運(yùn)行.電話(Tel.): 021-64358710-422；E-mail：shijinyuan@speri.com.cn.