火电厂辅助设备可靠性状态的研究

火电厂辅助设备可靠性状态的研究

管池广

大唐山东电力检修运营有限公司 山东 青岛 266500

摘要：目前国内普遍以主机为对象的定期维修的设备管理模式，但辅助设备的计划检修与主机的检修策略存在差异，每类辅助设备日常维护、运行监测参数、计划停运检修中需要重点关注点及薄弱环节有所不同。同时，鉴于不同辅助设备对机组不同层面的影响无法得到有效的反应和考虑，评价辅助设备可靠性与评价主机可靠性方法应有所不同，需要制定出一套适合发电辅助设备可靠性管理评价的方法。

关键词：火电厂；辅助设备；可靠性状态

引言

统计数据表明，1台600MW火电机组由主机及500多台辅助设备的35万个部件组成，可能涉及近300家制造企业，设备之间的关联度越来越高，某一设备甚至部件故障，都可能影响机组的可靠、经济运行。深入开展辅助设备的可靠性研究，目的是发现辅助设备运行中存在的问题，运用量化评估的方法，评价设备的制造质量、安装质量、运行质量、检修质量及管理水平，并对辅助设备进行准确、真实的全状态评价，提升机组乃至整个电厂的安全、经济、环保运行水平。

1火电厂辅助设备可靠性评价体系

1.1递阶层次关系

将辅助设备评价体系划分为三层结构，分别为目标层、管理层、设备层。

目标层是粗线条的评价，采用水平法评价，指标包括辅助设备非计划停运系数、计划停运系数、可用系数、辅助设备对主机运行影响度等。

管理层是设备可靠性的中枢和执行核心，可以和辅助设备具体的特性关联，也可以和具体的执行流程关联，直接体现辅助设备可靠性管理的效果水平。评价指标包括平均无故障可用小时、辅机设备故障率、故障平均修复时间、平均连续运行小时等。

设备层是辅助设备可靠性评价工作的基础和重点，主要针对非健康运行状态。在发电辅助设备运行（S）、备用（R）、非计划停运（UO）、计划检修（PO）、定期维护（SM）等5种状态内容描述基础上，结合辅助设备实际运行特点，将运行（S）状态划分为正常运行（HS）、非健康运行（UHS）两个子状态，当某台辅助设备实际出力已无法达到额定值，单一状态S无法反映出该设备可靠性降低的实际情况，将其统计为UHS状态，类似于机组降出力状态，可以真实反映出可靠性定义中“规定功能”的内涵。设备层指标包含4种非健康运行状态评估值，通过对运行工况下4类非健康状态的特征量指标打分，得出设备层的得分，设备层状态直接影响和关系到管理层和目标层的得分，综合三者得出整个辅助设备可靠性评价总分。

1.2各层级指标权值

辅助设备可靠性目标值作为最高层，把与其相关的制约元素按管理分属及范畴分成管理层和设备层，管理层和设备层分别包含关键量化指标若干组，各组之间以及各层与最高层按隶属关系排列，形成由目标层（最高层）→管理层（中间层）→设备层（最低层）的递阶层次结构模型。相对火电厂辅助设备可靠性评价总目标A，对一级指标层内各个指标，目标层评价指标B1、管理层评价指标B2、设备层评价指标B3进行两两比较，得到相对重要性矩阵A-B，通过对专业人员调研问卷，采集20组调研数据，获得两两比较判断矩阵，。通过判断矩阵，确定目标层评价指标B1、管理层评价指标B2、设备层评价指标B3等3个层级的权值，得出特征向量W=[0.465，0.405，0.13]T。经过一致性检验

CR=CI/RI=0.04/0.5=0.08<0.1

可得出此判断矩阵的一致性是可以接受的。暂不考虑二级指标权重的分配问题，综合数据分析，确定3层结构权重为

A=（0.45，0.40，0.15）

1.3火电厂辅助设备可靠性综合评价

辅助设备可靠性评价采用量化分析、定量评价的方式给出评定结果。评价周期一般为1年或一个检修周期，综合评价指标见表1。

表1火电厂辅助设备可靠性综合评价指标

2火电厂辅助设备可靠性状态

2.1非健康辅助设备可靠性研究

2.1.1非健康概念

按照健康与非健康标准划分，辅助设备的非健康指的就是在辅助设备出现异常以后，仍旧可以继续运行的可靠性状态。结合故障机理划分可以将其分类为性能不足型、堵塞泄露型、摩擦卡涩型、出力不足型四种。

2.1.2非健康描述

1）性能不足型

在辅助设备并没有出现明显问题，但却陷入了性能下降时，会表现出输入输出量比值变化或自身输入量增加情况。比如风机性能或磨煤机性能因能力不足导致的电流变化、气泵运作能力不足导致的用气量增加、脱硫脱硝系统因性能不足导致的喷氨量增加与浆液增加等等。该问题的判断难度非常大，需要提取参数性质和参数变化。如果出现性能下降的部位为核心部件，代表的是情况和下降型相似，唯一区别是不会影响到设备的自身功能。如果性能下降部位为辅助部件，比如叶轮顶部的间隙，代表和堵塞泄露状态相似，该问题只会影响设备自己不会影响其他设备。

2）堵塞泄露型

暖风器、凝汽器、空预器(空气预热器)是非常容易陷入堵塞的部件，一旦堵塞那么这些设备与系统就会陷入性能降低的问题。比如空气预热器在堵塞以后，三大风机就会面临必须增加出力的问题。而凝汽器在堵塞以后，设备与系统就会面临循环泵必须增加出力的问题。判断方法为根据设备泄露、堵塞程度分析。此外也可以应用堵塞对设备性能造成的影响水平判断。比如在空气预热器堵塞以后，空气预热器的压差就会出现比较大的变化，风压也会获得增加。如果设备为轻微堵塞，那么风机电耗会随之增加。如果设备为严重堵塞，那么风机就会失速与出现喘振问题。此时就可以根据差压关系判断是否堵塞、根据风压实际数值与设计值的偏离情况判断是否堵塞。

3）摩擦卡涩型

如果旋转系统或旋转部件出现一定的故障，比如当给水泵的振动值超出了报警值但是却低于跳阀值，此时的轴承温度低于跳阀值超过报警值。绝大多数条件下，设备出力的能力可以达到额定的要求，不过在高负荷工作条件下陷入故障，此时需要通过降负荷的方式进一步监视。判断方法为分析与对比设备旋转的系统或部件参数与设计值状态。比如风机或泵阀门卡涩、振动大、轴承温度高等等。

2.2辅助设备非健康识别

2.2.1磨煤机

根据调查磨煤机最容易出现故障的问题包括风门卡涩、粉管与风环磨损、磨盘、磨辊、管板结堵塞、减速箱变形、石子煤刮板变形、润滑油变质、风室结焦。其中最易出现故障的部位包括磨盘、磨辊、粉管与风环。其次则是设备自身故障。最后才是辅助系统问题。一般应用动态识别方式，根据参数值识别和判断故障。

2.2.2引风机

引风机常见故障包括堵塞、松动、疲劳与卡涩。其中辅助系统发生故障几率最高、调节系统、风机本体其次。有些时候还会出现螺栓松动一类的问题。上述问题都会影响到引风机性能。该问题同样用动态识别参数值识别和判断。

2.2.3给水泵

给水泵故障包括疲劳、断裂、冲蚀、泄露。最常见问题就是系统，其次是本体与辅助系统。有时也会出现螺栓松动和弹簧片断裂。如同上述两种问题一样同样需要应用动态识别参数分析。

结语

本文引入设备非健康运行状态能更精准地描述辅助设备出现异常后监督运行的状态，提升辅助设备评价的客观性和完整性。实证分析表明，评价结果真实、全面、精确地反映了辅助设备的可靠性水平。

参考文献

［1］白翎．火电厂重要辅助设备可靠性状态识别研究［J］．热力发电，2017，46(11):25-31．

［2］白翎，陈杭君，李石，等．火力发电厂辅助设备可靠性指标评价体系研究［J］．中国电力，2017，50(09):148-154．

［3］陈丽君．火电厂发电设备可靠性影响因素分析［D］．河北工程大学，2015．