上海市節(jié)能協(xié)會工業(yè)領(lǐng)域分布式供能發(fā)展研究課題組

工業(yè)分布式供能系統(tǒng)可靠性評估

上海市節(jié)能協(xié)會工業(yè)領(lǐng)域分布式供能發(fā)展研究課題組

介紹了分布式供能系統(tǒng)和工業(yè)燃氣分布式供能系統(tǒng)可靠性評估指標,并對已投運的分布式供能系統(tǒng)的項目作了可靠性評估,最后提出了加強可靠管理的建議.

分布式供能;可靠性指標;可靠性評估

1 分布式供能系統(tǒng)可靠性評估指標

分布式供能系統(tǒng)(以下簡稱DES)可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定條件下有效地實現(xiàn)規(guī)定功能的概率,也可以說是系統(tǒng)按照指令穩(wěn)定運行的特性,體現(xiàn)了用戶對于系統(tǒng)的滿意程度和對設(shè)備供應(yīng)商及設(shè)計施工、調(diào)試單位的信任程度.

本市迄今為止的燃氣分布式供能項目多屬于民用型分布式供能(以下簡稱CDES),是以商業(yè)或醫(yī)療機構(gòu)為主要服務(wù)對象,以調(diào)節(jié)空氣溫度為主要目標.由于本市處于亞熱帶地區(qū),分布式供能在春秋季的負荷不高,系統(tǒng)容量配置受到很大限制.其所供應(yīng)的能量占用戶全部能耗量的份額相應(yīng)較低,一般約為20%,大部分能耗仍以傳統(tǒng)的供能系統(tǒng)供給.所以,即使分布式供能系統(tǒng)停運,可以用傳統(tǒng)供能系統(tǒng)替代,用戶對分布式供能的可靠性表現(xiàn)不很敏感.

工業(yè)型分布式供能系統(tǒng)(以下簡稱IDES)與CDES在可靠性要求方面有很大區(qū)別.醫(yī)藥、造紙、化工、電子、食品等連續(xù)生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)要求連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)熱負荷.在這種情況下,如果一旦分布式供能系統(tǒng)停用,就可能導(dǎo)致全廠或者大部分生產(chǎn)設(shè)備停產(chǎn).可以說,工業(yè)型的分布式供能系統(tǒng)可靠性幾乎等同于其主業(yè)設(shè)備的可靠性.這是IDES和CDES的主要區(qū)別之一.因此,高可靠性成為IDES前提.加強可靠性研究,改善可靠性管理,確?？煽啃詫嵤?是推廣IDES一項重要工作.但燃氣IDES供能在我國尚處于起步階段,迄今尚無相關(guān)可靠性的資料和管理經(jīng)驗.本文參照北美有關(guān)機構(gòu)和我國原水利電力部對于電力設(shè)備可靠性的規(guī)定,根據(jù)燃氣IDES供能的特點及現(xiàn)有部分分布式供能項目的實際運行,提出以下幾個性能指標作為IDES系統(tǒng)可靠性評估的主要參考指標.

(1)可用系數(shù)(AF):指統(tǒng)計期間的可用時間與日歷時間之比.

(2)運行系數(shù)(RH):指統(tǒng)計期間系統(tǒng)實際運行時間和日歷時間之比.

(3)非計劃停運率(UOR):指在計劃檢修以外,設(shè)備或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能維持安全運行而必須停止運行的程度.

(4)強迫停運率(FOR):指設(shè)備或者系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障,在6小時內(nèi)必須停止運行的程度.

(5)平均非計劃停運間隔時間(SH):指分布式供能系統(tǒng)發(fā)生非計劃停運的頻繁程度.

以上各個指標從不同角度描述了DES可靠性狀況.為簡化管理,建議以可用系數(shù)AF、運行系數(shù)RH及非計劃停運次數(shù)L、平均非計劃停運間隔時間SH 4個指標作為DES可靠性管理的基本指標.業(yè)主有細化管理要求的,可參考上述全部指標進行統(tǒng)計分析.

2 工業(yè)燃氣分布式供能系統(tǒng)可靠性評估指標

以全壽命周期研究可靠性管理,設(shè)定:全壽命周期為20年;燃氣輪機大修周期為60000h,每次720h,小修周期為半年,每次120h;非計劃停機每年2次,每次48h.內(nèi)燃機大修周期為30000h,每次為480h;小修周期為半年,每次48小時;非計劃停機每年2次,每次24h.

相應(yīng)的可靠性性能指標為:

(1)燃氣輪機系統(tǒng)全壽命周期可用率

全壽命大修時間h1=21040h;

全壽命小修時間h2=4742h;

全壽命非計劃停機時間h3=960h;

全壽命期間可用率=0.847.

(2)內(nèi)燃機系統(tǒng)全壽命周期可用率

全壽命日歷時間h=8760X20=175200h;

全壽命期間大修時間h1=(h/60000)X720= 21024h;

全壽命期間小修時間h2=《(h1-h2)/4380》X 120=4224h;

全壽命期間非計劃停機時間h3=(48X2)X 20=2016h;

全壽命可用率=(h-h1-h2-h3)/h=147936/ 175200=0.844.

3 已運行分布式供能系統(tǒng)的項目可靠性評估

迄2012年底,上海市實際應(yīng)用的項目共計26個.多為民用型項目,對可靠性管理不很敏感,相關(guān)數(shù)據(jù)積累不多.按照項目可靠性優(yōu)劣,大致可以分為以下三類,第一類是可靠性良好的項目,系統(tǒng)可用率在95%以上.如市一醫(yī)院松江分院項目,投運2年來,系統(tǒng)可用系數(shù)達到100%;花園飯店在投運后2年內(nèi),可用系數(shù)達到90%以上.第二類是近三年來的可用系數(shù)約在50%,即有一半時間處于不可用狀態(tài).第三類為基本在不可用狀態(tài),近三年來可用系數(shù)低于10%,接近報廢狀態(tài).

上述三類應(yīng)用項目中可靠性較低下的主要原因有如下幾點:

(1)項目前期負荷預(yù)測過大,造成"大馬拉小車",投運不到1年,即停止運行.

(2)項目設(shè)計階段設(shè)備選型久合理,如主設(shè)備只能在90%以上負荷運行,否則會產(chǎn)生有毒尾氣,導(dǎo)致長期停運.

(3)投運后設(shè)備缺陷消除不及時,如項目中因2臺設(shè)備缺陷未及時消除,導(dǎo)致停運數(shù)月.

(4)在簽訂立合同時,與供貨商在售后技術(shù)支持、維護和備品供應(yīng)方面的缺少明確約定,投運后一旦發(fā)生問題,雙方責(zé)任界限不清,拖延了缺陷的消除,嚴重影響了系統(tǒng)運行可靠性.

對(1)~(3)條是影響可靠性的技術(shù)原因,往往因為管理不善而進一步影響系統(tǒng)可靠性.

從上述分析可見,技術(shù)性因素是影響系統(tǒng)可靠性根本影響,一旦制造質(zhì)量、設(shè)備選型、系統(tǒng)配置有失誤,要在投產(chǎn)后糾正,往往難度大、耗時長.而目前影響系統(tǒng)可用率的關(guān)鍵是管理性原因,比如,有一個項目的主機運往國外作調(diào)換性大修,主機返回時在海關(guān)受阻長達半年余,以致系統(tǒng)長期停運.另一個項目控制系統(tǒng)故障,因為合同中對售后技術(shù)支持沒有明確的條款規(guī)定,導(dǎo)致供應(yīng)商遲遲未派員修復(fù),直接影響了系統(tǒng)的可用率.

4 加強可靠性管理的建議

(1)做好前期基礎(chǔ)工作

DES項目投資額較大,且為技術(shù)性強、系統(tǒng)性強的工程,必須按照規(guī)定程序嚴格執(zhí)行.有些項目的失敗,起于前期工作不認真,導(dǎo)致決策失誤.如有一個項目因業(yè)主未弄清實際需求,配置的機組容量遠遠大于需求,以致機組只能在遠低于額定負荷下運行,最后只能報廢.

前期工作重重之重是對用戶熱負荷的測算,這對于改造項目來說,相對簡單.對于新建項目,除了理論計算之外,一定要和相似條件的項目進行實證性比較,才能得出比較合理的結(jié)論.

(2)合理配置系統(tǒng)是前提

DES是一個復(fù)雜系統(tǒng),系統(tǒng)配置合理與否,是決定可靠性高低的重要因素.為了確保系統(tǒng)的高可靠性,必須在分布式供能和備用應(yīng)急鍋爐的配置比例上作出合理選擇,才能做到可靠經(jīng)濟.首先應(yīng)選擇有實績的設(shè)計單位,做到量身定做.其次要注重供應(yīng)商的選擇,盡可能選擇在本市有派出機構(gòu)的公司或者在本市的合作伙伴技術(shù)力量比較雄厚的公司,一旦發(fā)生問題,能夠得到及時圓滿解決.

(3)訂好合同是關(guān)鍵

業(yè)主和供應(yīng)商、設(shè)計單位及施工單位簽訂的合同,在設(shè)備售后的技術(shù)支持、維護支持及備品供應(yīng)等方面應(yīng)有的明確條款約定,以便在運行中發(fā)生問題時有椐可依.現(xiàn)在普遍發(fā)生在合同訂立時或者因為上述對策提高并應(yīng)從項目前期工作到設(shè)計施工、調(diào)試投運、更新改造,直至最后報廢,作可靠性的全過程管理.環(huán)環(huán)相扣,缺一不可,沒有全過程管理,就沒有高可靠性.

Industrial Distributed Power System Reliability Evaluation

It introduces distributed energy supply system and industrial gas distributed energy supply system reliability index.It has been put into operation in distributed energy supply system project.It puts forward suggestions about strengthening reliable management.

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