張媛媛

（上海電氣風(fēng)電集團股份有限公司，上海 200235）

0 引言

在風(fēng)電行業(yè)中，設(shè)備所具有的質(zhì)量及可靠性是推動其發(fā)展的根基，同時設(shè)備也與風(fēng)電企業(yè)的生存有著密切關(guān)系，更與工作人員的人身安全有著較大的影響。目前，風(fēng)力發(fā)電機組所具備的可靠性已經(jīng)成為該行業(yè)所普遍關(guān)注的問題。

風(fēng)力發(fā)電機組進行可靠性分配主要是在集成商經(jīng)過討論驗證之后明確的可靠性指標，由上而下的分配到各個分系統(tǒng)中。通過對這些相關(guān)的指標進行有效地分配，使設(shè)計者可以與供應(yīng)商對自身研制產(chǎn)品的可靠性要求可以充分掌握，從而制定出有效的技術(shù)方案；可以顯露出機組中可靠性較為不足的部分，以提高設(shè)計的有效性；為各個組成部分中部件的材料選擇和可靠性設(shè)計提供有效的選擇依據(jù)；同時也為由外采購的產(chǎn)品所具有的可靠性定量要求提供可靠的依據(jù)[1]。

因此，在對風(fēng)電行業(yè)開展可靠性設(shè)計的過程中，必須要對風(fēng)力發(fā)電機組實施可靠性分配，這是可靠性工程的技術(shù)決策點。

1 風(fēng)力發(fā)電機組可靠性分配的原則

風(fēng)力發(fā)電機組應(yīng)當根據(jù)相應(yīng)的原則來開展可靠性分配工作，迅速且保有余量地開展分配工作，以保證產(chǎn)品可以及時、高質(zhì)量的完成設(shè)計工作。為了使可靠性分配工作得到順利實施，還需要遵照下列幾點原則。

（1）較為核心的部分，應(yīng)當對其分配可靠性較高的指標，以確保機組具備較強的可靠性，因此一旦該部分出現(xiàn)故障，將會對人員、機組及環(huán)境造成極大的威脅，甚至?xí)ι鐣a(chǎn)生嚴重的不良影響及危害，例如機組中一旦出現(xiàn)故障將會導(dǎo)致整個機組崩潰的部件[2]。

（2）較為復(fù)雜的部分，應(yīng)當對其分配可靠性較低的指標，以確保機組實現(xiàn)可靠性的整體設(shè)計，這是由于越復(fù)雜的產(chǎn)品，將會具有越多的組成部件，若要實現(xiàn)較高的可靠性指標，就必須耗費更多的時間與成本。

（3）技術(shù)不足的部分，應(yīng)當對其分配可靠性較低的指標，以確保機組實現(xiàn)可靠性的整體設(shè)計，因為如果要提出較高的可靠性指標，將會使研制時間極大提升，使研制費用極大增加，例如運用新技術(shù)元件[3]。

（4）可維修性較差的部分，應(yīng)當利用一些較高的分配指標，以減少維修的頻率，因為這個環(huán)節(jié)需要耗費較長的維修時間。

（5）處于環(huán)境較為惡劣的部分，應(yīng)當利用一些較低的分配指標，以提升整個機組的可靠性水平，因為處于條件較差的環(huán)境下，產(chǎn)品產(chǎn)生故障的概率提升，使該部分的可靠性水平降低。

（6）在分配的過程中應(yīng)當保有一定的余量，一般為15%～20%，以降低重復(fù)分配的頻率。此外，還需要對其他可忽略的因素加以考慮。

對于機組中存在的復(fù)雜部件，相關(guān)人員應(yīng)當根據(jù)實際狀況來加以考慮。例如，一部分關(guān)鍵的大型部件，這種狀況下就需要依據(jù)故障所導(dǎo)致的危害程度來進行分配工作，同時又要關(guān)注技術(shù)的完成水平與經(jīng)費的約束。

2 風(fēng)力發(fā)電機組可靠性分配工作的流程

該工作需要盡快執(zhí)行，再與相應(yīng)的預(yù)期值相結(jié)合來對其進行細化。其詳細的流程如圖1所示。

圖1 風(fēng)力發(fā)電機組開展可靠性分配的流程圖

2.1 明確可靠性指標及約束因素

選擇相同產(chǎn)品、國內(nèi)外相似產(chǎn)品的可靠性水平及相關(guān)合同要求中的可靠性指標進行參照，再基于自身所具有的技術(shù)水平、投資狀況、開發(fā)的時間要求等參數(shù)，最終明確科學(xué)的可靠性指標，同時實現(xiàn)該指標所提出的制約條件等信息[4]。

2.2 構(gòu)建可靠性模型

針對機組進行的可靠性分配工作中，確定明確的范圍及層次。根據(jù)已確定的可靠性分配范圍及層次，對各個構(gòu)成單元及整個機組之間存在的關(guān)系進行分析，創(chuàng)建起有效的模型。

2.3 選擇有效方案

基于風(fēng)力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)雜性，及現(xiàn)階段所運用機組部件的可靠性數(shù)據(jù)，再與各種可靠性分配方法的優(yōu)勢、適用性、存在的缺陷、數(shù)字模型所需要的各個數(shù)據(jù)等相互結(jié)合，選擇科學(xué)有效的方案來開展分配工作[5]。

2.4 開展可靠性分配

根據(jù)已選擇的分配方法所提出的各個要求來收集數(shù)據(jù)，再基于以往的模型、各個方法所對應(yīng)的步驟來對機組中的各個可靠性指標進行分配，使其處于要求中的單元。

2.5 分析分配結(jié)果的合理性

對分配的結(jié)果進行有效的分析，明確其是否具備合理性，是否需要進行二次分配?；谙鄳?yīng)的原則來分析結(jié)果所具有的合理性。若不具備較高的合理性，如果某些部件的指標不穩(wěn)定，則需要基于實際狀況來對分配結(jié)果進行有效的調(diào)整；如果某些部件取得了較高的可靠性指標時，就需要對這些指標進行重新設(shè)置和分配。若所開展的分配工作取得了較好的結(jié)果，就需要對結(jié)果是否與要求相符進行驗證。在對結(jié)果是否與要求相符進行驗證時：可以根據(jù)各個單元獲取的分配指標，利用相應(yīng)的模型來推斷出系統(tǒng)所具備的可靠性指標，如果通過推導(dǎo)得出的可靠性值高于機組可靠性分配的指標，這就說明以完成分配任務(wù)；反之就表示需要進行重新分配。或者通過預(yù)測的結(jié)果來開展驗證工作，當結(jié)果大于分配的結(jié)果，就表示分配完成；反之就表示需要重新分配[6]。

2.6 輸出可靠性分配報告

當可靠性分配結(jié)束之后，應(yīng)當將相應(yīng)的報告進行輸出，其關(guān)鍵內(nèi)容為：產(chǎn)品的闡述、分配的層級、原則及方法、限制條件等等。

2.7 分配可靠性指標

將結(jié)束分配的可靠性指標先后傳送到各個研發(fā)人員手中，設(shè)計人員可以與供應(yīng)商相互合作來開展產(chǎn)品的設(shè)計、試驗等一系列工作，以保證部件的可靠性實現(xiàn)相應(yīng)的要求。最后將相關(guān)的報告上交，確定自身所進行的可靠性工作，驗證產(chǎn)品自身所具有的可靠性水平。此外，在完成部件的設(shè)計之后，需要利用可靠性試驗或者實際工作的評估來驗證其是否滿足要求。這種可靠性試驗實際投入使用1個月，穩(wěn)定運行之后對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行收集來開展評估驗證[7]。

3 風(fēng)力發(fā)電機組可靠性分配方法

3.1 可靠性分配的常用方法

可靠性分配有著較多的方法，現(xiàn)階段在可靠性工程中所應(yīng)用的方法主要有5類，分別為等分配法、比例組合法、評分分配法、重要度分配法及可靠性再分配法。

3.2 可靠性分配方法選擇

風(fēng)力發(fā)電機組作為一個大系統(tǒng)，其擁有較長的壽命和較高的復(fù)雜性，由多個部件所構(gòu)成，每一個部件都具有自身特定的功能，同時再將其與其他的部件相互連接。在工作的過程中，既不允許使用時間大于25年的重大核心零件產(chǎn)生故障，又不允許可維修部件頻繁產(chǎn)生故障，對機組的可使用率造成影響。由于風(fēng)力發(fā)電機組具有一定的特殊性，在對可靠性指標加以明確與分配的過程中，不僅要對核心部件進行考慮，而且要對其他不可維修部件加以考慮。可維修與不可維修兩個系統(tǒng)所具有的可靠性存在較大的差別，因此需要分別對這兩種系統(tǒng)實施可靠性分配。

3.2.1 不可維修部分

對于機組中不可維修部分的部件，如主軸、軸承座、葉片等，首先應(yīng)當對這些部件所具有的可靠性及其缺乏信息量的狀況加以考慮，再對可靠性分配方法所具有的可推廣性與適用性加以考慮，建議這些核心部件采用可靠性分配的方法，將其以指標Rs為基礎(chǔ)來創(chuàng)建有效的模型，同時進行有效的分配工作。

（1）專家評分分配法

當機組中的不可維修部件缺少相應(yīng)的可靠性預(yù)期值或者相似產(chǎn)品以往數(shù)據(jù)的可靠性水平評估值時，而一些專業(yè)人對整機的散布狀況十分掌握的時候，可以運用評分法。

安排經(jīng)驗豐富的專家或者設(shè)計人員，對于對各個不可修部件的可靠性造成影響的因素，遵照評分原則來進行有效的評分工作，并對結(jié)果開展詳細的分析，以此來獲取相應(yīng)的可靠性分配因子，從而對不可維修部件進行合理分配。

（2）比例分配法

在設(shè)計與開發(fā)新系統(tǒng)的時候，可以基于原有機組的可靠性數(shù)據(jù)或者新機組的可靠性預(yù)測數(shù)據(jù)來對各個不可維修部件中的相關(guān)因子進行有效計算，同時再使用這些因子將新系統(tǒng)中具有各個可靠性指標進行分配，使其維持在下個單元中。

3.2.2 可維修部分

對于機組中存在的各個可維修部分，首先需要對其所具備的可靠性及其實際狀況來進行考慮，再與可靠性分配方法所具有的特點相結(jié)合，如科學(xué)性、工程適用性等，建議可維修系統(tǒng)基于自身實際狀況來采取下列幾種方法，將可靠性指標分別分配到各個可維修部件中[8]。

（1）評分分配法

對于可靠性水平而言，在機組的可維修部件不存在其預(yù)期值或者相似產(chǎn)品的歷史數(shù)據(jù)存在預(yù)期值時，或者一些專業(yè)人員對各個部件的眾多因素加以掌握時，可以采取評分法。

（2）比例組合法

針對可靠性水平，若機組中的可維修部件具有相應(yīng)的預(yù)期值或者相似產(chǎn)品具有一定的評估值時，可以采用這種辦法。

根據(jù)其他型號的風(fēng)力發(fā)電機組所存在的可維修部件的可靠性數(shù)據(jù)或者一種全新系統(tǒng)自身所具備的可靠性預(yù)期值為依據(jù)，使用可維修部件中的各個因子來分配新系統(tǒng)中所具有的可靠性指標，使其處于下個單元中。

（3）等分配法

對于具備相同功能結(jié)構(gòu)的單元，可以選用這種方法。

在使用評分分配法來開展工作的時候，在對某些單元進行評分的過程中，專家們需要關(guān)注以下內(nèi)容：針對某些因素來進行評分工作時，其分值的大小是經(jīng)過本級各個部件之間的對比所得，因此可以事先選擇出最小或最大的部件來進行評分，其他各個部件可以以此為基礎(chǔ)來進行加減。

4 結(jié)束語

本文主要是以儀器儀表的可靠性分配為依據(jù)，對可靠性分配方法應(yīng)用于工程中的可操性與可推廣性進行考慮，進而提出了針對性較強的可靠性分配技術(shù)來應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電行業(yè)。由上述可知，在實施可靠性分配的過程中需要注意：在為風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)定可靠性分配指標時，應(yīng)當采取成熟期的目標值；應(yīng)當盡快的實施可靠性分配，使設(shè)計人員可以盡早明確目標，以防止浪費不必要的時間；在設(shè)計的過程中，應(yīng)當不斷實施可靠性分配指標，以保證設(shè)計過程中的各個參數(shù)都保持最佳狀態(tài)。