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可靠性基础理论 李永华 微信、qq:121320078 个人简介 n博士、教授，曾留学瑞士；从事锅炉节能与 优化、燃烧技术、新能源利用研究； n华北电力大学新能源教研室主任； n著作火电厂锅炉系统及优化运行、燃 烧理论与技术、可再生能源、电站 锅炉空气预热器等5部； n发电设备杂志编委； n发表论文120多篇，专利2项。 目录 n可靠性基本概念 n以可靠性为中心的检修技术 n可靠性技术 n故障诊断技术 第一节 可靠性基本概念 一、可靠性的定义 n最早的可靠性定义由美国AGREE（可靠性咨 询组织）在1957年的报告中提出，1966年美国 的MILSTD721B又较正规地给出了传统的 或经典的可靠性定义：“产品在规定的条件下 和规定的时间内完成规定功能的能力”。它为 世界各国的标准所引证，我国的GB31882给 出的可靠性定义也与此相同。 n产品是泛指的，它可以是一个复杂的系统，也 可以是一个零件。 n可靠性也是产品的一个质量指标，而且是与时 间有关的参量。 n规定条件-包括产品使用时的应力条件（温度 、压力、振动、冲击等载荷条件)、环境条件 (地域、气候、介质等)和贮存条件等。 n规定时间-经过零件筛选、整机调试和磨合后 ，产品的可靠性水平会有一个较长的稳定使 用或贮存阶段，以后随着时间的增长其可靠 性水平逐渐降低。 n对于一个具体产品来说，在规定的条件下和 规定的时间内，能否完成规定的功能是无法 事先知道的。即：故障是一个随机事件。 n应用概率论与数理统计方法对产品的可靠性 进行定量计算是可靠性理论的基础。 二、故障原因 n研究表明，造成故障的的主要原因为设计、 制造和管理等因素，其它原因很少，如下图 ： 产品的故障 设计 69 制造 10 管理 13 其它 7 n据美国空军可靠性分析中心（RAC）的可靠 性数据库，造成产品故障的因素分布为： 三、可靠性术语 n可靠性 reliability-产品在规定条件下和规定时 间内，完成规定功能的能力。 n维修性 maintainability-在规定条件下使用的 产品在规定的时间内，按规定的程序和方法 进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能 的能力。 n有效性 availability-可以维修的产品在某时刻 具有或维持规定功能的能力。 n耐久性 durability-产品在规定的使用和维修条 件下，达到某种技术或经济指标极限时，完 成规定功能的能力。 n失效（故障） failure-产品丧失规定的功能。 对可修复产品通常也称故障。 n失效模式 failure mode-失效的表现形式。 n失效机理 failure mechanism-引起失效的物理 、化学变化等内在原因。 n维修 maintenance-为保持或恢复产品能完成 规定功能的能力而采取的技术管理措施。 n维护 preventive maintenance-为防止产品性能 退化或降低产品失效的概率，按事前规定的 计划或相应技术条件的规定进行的维修，也 可称预防性维修。 n修理 corrective maintenance-产品失效后，为 使产品恢复到能完成规定功能而进行的维修 。 n可靠度 reliability-产品在规定的条件下和规定 的时间内，完成规定功能的概率。 n平均寿命（平均无故障工作时间） mean life （mean time between failures-MTBF）-寿命 （无故障工作时间）的平均值。 n可靠度的观测值 observed reliability a对于不可修复的产品，是指直到规定的时间区间 终了为止，能完成规定功能的产品数与在该时间区 间开始时刻投入工作的产品数之比。 b对于可修复产品是指一个或多个产品的无故障工 作时间达到或超过规定时间的次数与观察时间内无 故障工作的总次数之比。 注：在计算无故障工作总次数时，每个产品的最后 一次无故障工作时间若不超过规定的时间则不予计 入。 n失效率 failure rate-工作到某时刻尚未失效的产品，在 该时刻后单位时间内发生失效的概率。 n可靠性验证试验 reliability compliance test-为确定产 品的可靠性特征量是否达到所要求的水平而进行的试 验。 n可靠性认证 reliability certification-有可靠性要求的产 品的质量认证的一个组成部分。它是由生产方和使用 方以外的第三方，通过对生产方的可靠性组织及其管 理和产品的技术文件进行审查，对产品进行可靠性试 验，以确定产品是否达到所要求的可靠性水平。 四、可靠性参数体系 1、参数体系 n可靠性参数用于定量地描述产品的可靠性水 平和故障强度,可靠性参数体系完整地表达了 产品的可靠性特征。可靠性工程中使用的可 靠性参数多达数十个，参数的使用随着工程 对象或者装备类型的不同而变化，在同一种 装备中还可能随着产品层次的不同而不同。 系统级的可靠性参数一般以可靠度为主；设 备级的可靠性参数一般以平均寿命MTBF为主 。 n在实际应用中人们逐步感到了传统的可靠性定义的 局限性，因为它只反映了任务成功的能力。在进行 可靠性设计时需要综合权衡完成规定功能和减少用 户费用两个方面的需求，于是美国于1980年颁发的 MILSTD785B按照DODD5000.40指令（国防重 要武器系统采办指令）将可靠性分为基本可靠性和 任务可靠性。把可靠性概念分为两种不同用途的可 靠性概念，是美国国防部对可靠性工作实践经验总 结和对这一问题认识的深化。这无疑是一个新的重 要发展。我国1988年颁布的军标GJB45088就引用 这两种新的可靠性定义。 n基本可靠性的定义：“产品在规定条件下，无故障的 持续时间或概率”。它包括了全寿命单位的全部故障 ，它能反映产品对维修人力和后勤保障资源的需求 。确定基本可靠性指标时应同几产品的所有寿命单 位和所有的故障。例加MTBF（平均无故障间隔时 间），MCBF（平均故障间的使用次数），MTBM （Mean Time Between Maintenance，平均维修间隔 时间，一种与维修方针有关的可靠性参数，其度量 方法为：在规定的条件下和规定的时间内产品寿命 单位总数与该产品计划和非计划维修时间总数之比 ）。 n任务可靠性的定义：“产品在规定的任务剖面内完成 规定功能的能力”。它反映了产品的执行任务成功的 概率，它只统计危及任务成功的致命故障。常见的 任务可靠性参数有任务可靠性，MCSP（Mission Completion Success Probability，完成任务的成功概 率，其度量方法为：在规定的条件下和规定的时间 内系统完成规定任务的概率），MTBCF（Mission Time Between Critical Failure，致命故障间的任务 时间，其度量方法为：在规定的一系列任务剖面中 ，产品任务总时间与致命性故障数之比）等。 n可靠性参数还可分为使用参数和合同参数。 使用可靠性参数及指标反映了系统及其保障 因素在计划的使用和照章环境中的可靠性要 求，它是从最终用户的角度来评价产品的可 靠性水平的，如MCSP，MTBM等。合同可 靠性参数及其指标反映了合同中使用的易于 考核度量的可靠性要求，它更多的是从产品 制造方的角度来评价产品的可靠性水平，如 MTBF，MTBCF等。 2、可靠性常用参数 n产品一般都有多个可靠性参数描述。衡量产 品可靠性水平有好几种标准，有定量的，也 有定性的，有时要用几种标准（指标）去度 量一种产品的可靠性， 下面根据GB3187-82 和有关IEC（国际电工委员会）标准，介绍最 基本、最常用的几个可靠性特征量。 （1）寿命剖面、任务剖面与故障判据 n寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终结 或退出使用这段时间内所经历的全部事件和 环境的时序描述。寿命剖面说明了产品在整 个寿命期所经历的事件（如装卸、运输、贮 存、检测、维修、部署、执行任务等）以及 每个事件的顺序、持续时间、环境和工作方 式。它包含一个或多个任务剖面。 n任务剖面的定义：产品在完成规定任务这段 时间内所经历的事件和环境的时序描述。对 于完成一种或多种任务的产品都应制定一种 或多种任务剖面。 n任务剖面一般应包括：1）产品的工作状态； 2）维修方案；3）产品工作的时间与顺序；4 ）产品所处环境的时间与顺序；5）任务成功 或致命故障的定义。 n故障判据：判别是否发生故障的依据。故障 判据应该分级：1）从安全性考虑不导致危 险；2）从基本功能考虑保持基本功能；3 ）从附加功能考虑保持附加功能。 n任何产品只要有可靠性要求就必须有故障判 据。故障判据需要根据下面的依据进行确定 。1）研制任务书；2）技术要求说明书；3） 由可靠性人员制定。 （2）可靠度 n可靠度就是在规定的时间内和规定的条件下 系统完成规定功能的成功概率。一般记为R。 它是时间的函数，故也记为 R(t)，称为可靠性 函数。 n如果用随机变量 t 表示产品从开始工作到发生 失效或故障的时间，其概率密度为 f(t) 如下图 所示： n若用 t 表示某一指定时刻，则该产品在该时 刻的可靠性 R(t) 为： n对于不可修复的产品，可靠性的观测值是指直 到规定的时间区间终了为止，能完成规定功能 的产品数与在该区间开始时投入工作产品数之 比，即： n式中：N-开始投入工作产品数；Ns(t)-到 t 时刻完成 规定功能产品数，即残存数；Nf(t)-到 t 时刻未完成规 定功能产品数，即失效数。 n举例：某型号的10000部手机在一年共有10部 次发生了功能性故障（不能正常使用），该 型号手机在一年内的可靠度为：R(1)=(10000- 10)/10000 = 0.999。 n伴随可靠度的还有可用度 A(t) ，可用度的概 念是：在规定时间 t 内的任意随机时刻, 产品 处于可用状态的概率。用下式表示： （3）失效率（故障率）及浴盆曲线 n通俗的讲，失效率是工作到某时刻尚未失效 的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的 概率。失效率为系统运行到 t 时刻后单位时间 内，发生故障的系统数与时刻 t 时完好系统数 之比。失效率有时也称为瞬时失效率或简单 地称为故障率。一般记为,它也是时间 t 的函 数,故也记为(t)，称为失效率函数，有时也称 为故障率函数或风险函数。 n 按上述定义，失效率是在时刻 t 尚未失效产品 在 t+t 的单位时间内发生失效的条件概率。 即： n它反映t时刻失效的速率，也称为瞬时失效率 。 n失效率（或故障率）曲线反映产品总体个寿命 期失效率的情况。下图为失效率曲线的典型情 况，大多数产品的故障率随时间的变化曲线形 似浴盆，故称之为浴盆曲线形象地称为浴盆曲 线。 t0 t1 n失效率随时间变化可分为三段时期： 早期失效期(Infant Mortality) ，失效率曲线为递减 型。产品投入使用的早期，失效率较高而下降很快 。主要由于设计、制造、贮存、运输等形成的缺陷 ，以及调试、磨合、起动不当等人为因素所造成的 。当这些所谓先天不良的失效后且运转也逐渐正常 ，则失效率就趋于稳定，到t0时失效率曲线已开始变 平。t0以前称为早期失效期。针对早期失效期的失效 原因，应该尽量设法避免，争取失效率低且t0短。 偶然失效期，也称随机失效期 (Random Failures) 。失效率曲线为恒定型，即t0到t1间 的失效率近似为常数。失效主要由非预期的 过载、误操作、意外的天灾以及一些尚不清 楚的偶然因素所造成。由于失效原因多属偶 然，故称为偶然失效期。偶然失效期是能有 效工作的时期，这段时间称为有效寿命。为 降低偶然失效期的失效率而增长有效寿命， 应注意提高产品的质量，精心使用维护。 耗损失效期(Wearout)，失效率是递增型。 在t1以后失效率上升较快，这是由于产品已经 老化、疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等所谓有耗 损的原因所引起的，故称为耗损失效期。 针 对耗损失效的原因，应该注意检查、监控、 预测耗损开始的时间，提前维修，使失效率 仍不上升，如上图中虚线所示，以延长寿命 不多。当然，修复若需花很大费用而延长寿 命不多，则不如报废更为经济 （4）平均寿命 n平均寿命是寿命的平均值，对不可修复产品常用失 效前平均时间，也叫平均首次故障时间，一般记为 MTTF(Mean Time to Failures)，对可修复产品则常 用平均无故障工作时间，也叫平均故障间隔时间， 一般记为MTBF。平均无故障工作时间 MTBF(Mean Time Between Failure) ；是指相邻两次故障之间的 平均工作时间，也称为平均故障间隔。它仅适用于 可维修产品。同时也规定产品在总的使用阶段累计 工作时间与故障次数的比值为 MTBF 。MTBF= 总 的工作时间 / 故障数 =1/ （5）可靠寿命 n可靠寿命是给定的可靠性所对应的时间，一 般记为 t(R)。一般可靠性随着工作时间 t 的增 大而下降，对给定的不同R，则有不同的t(R) ，即t(R)=R-1(R)；式中R-1R的反函数，即由 R(t)=R反求t。 （6）常见的寿命特征描述 n可靠寿命：制定可靠度对应的产品工作时间 ； n使用寿命：具有可接受的故障率的工作时间 区间； n总寿命：开始使用到报废（可能经过好几次 大修）；贮存寿命：贮存的日历持续时间； 大修期；首保期：质量保证期。等。 3、发电设备可靠性参数体系 （1）机组状态 n各状态定义见评价规程。 （2）可靠性评价指标 见相关规程。 第二节 以可靠性为中心的检修技术 n随着电力事业的不断发展，电力设备工作的可靠性 问题变得越来越重要，合理与经济的维修是提高设 备可靠性的一个重要手段。以可靠性为中心的维修 技术（Reliability-Centred Maintenance，简称RCM ）就是提高电力设备可靠性的方法之一。以可靠性 为中心的维修就是运用可靠性理论，在占有大量统 计资料（对设备的观察记录）基础上，找出故障规 律或分布状况，应用可靠性理论预报和确定部件的 检修周期，这方面的核心问题是对部件故障模式的 研究。 n在先进的检修技术中，美国、日本和一些欧 洲国家一直处于领先水平。从美国1970年代 将以可靠性为中心的检修应用于民航工业， 1980年代开始逐步推广到各个行业中就可见 一斑。值得注意的是在1990年代，美国出现 了应用可靠性方法实现动力设备可靠性检修 的实例。 n我国电力工业的设备检修已经逐步由计划检 修向预知性检修过渡，各电力公司和电厂在 这20多年中已进行了一些探索，积累了一定 的经验，但是，从全局来看，由计划检修向 预知性检修发展过程中，尤其是采用RCM理 论指导动力设备的检修还需要进一步研究和 发展。下面简单介绍锅炉设备可靠性检修方 法。 n发电设备以可靠性为中心的检修的主要工作 就是根据功能和性能标准，确定部件功能故 障，找出在该功能故障下的故障模式，随后 确认各功能故障的故障影响和故障后果，最 后综合评定所要采用的预防检修工作或暂定 措施。 n 分析部件在RCM下的故障模式，有很多的数 学方法，如采用指数分布、正态分布、对数 正态分布、威布尔分布等。 n指数分布是一种非常重要的失效分布，其特点是失 效率为常数，它不但在电子元器件，机电产品的偶 然失效期内普遍使用，而且在复杂系统和整机方面 以及机电产品的可靠性领域也得到应用。指数分布 在一定条件下，还可以用来描述大型的复杂系统的 故障间隔时间的失效分布。对于有计划检修的可修 设备或大量部件构成的系统，其失效分布可近似用 指数分布来描述。指数分布的概率密度函数为： 式中： 为某随机变量 t 的均值。 n在概率论和数理统计中，正态分布是最基本 的概率分布，它是随机现象的概率分布中最 常见和应用最广泛的分布，可用来描述许多 自然现象和各种物理现象。许多由微小因素 积累而成的随机变量，如测量误差，机械制 造误差等服从正态分布。有些本身不服从正 态分布的锅炉可靠性设计量，若标准差与均 值之比小于0.3，则可以近似处理为正态分布 。 n正态分布的概率密度函数为： n式中： 为某随机变量 t 的均值，St为 t 的标准 差。 n对数正态分布是指：若寿命T的对数lnT服从 正态分布N（，），则T服从对数正态分布 。在设备部件及材料的疲劳寿命、磨损寿命 和腐蚀寿命的研究中，对数正态分布应用较 多。由概率论可知，当随机变量受许多微小 偶然因素乘积的影响时，该随机变量的对数 服从正态分布，即该随机变量服从对数正态 分布。 n对数正态分布的概率密度函数为： n式中： 和Slnt分别为lnt（随机变量 t 取自然对 数）的均值和标准差。 n 发电设备主机、辅机与控制系统有很多部件 的可靠性数据和寿命数据服从威布尔分布， 威布尔分布对于锅炉部件的可靠性数据与数 据寿命数据的拟合能力很强，在电站锅炉部 件可靠性分析和电站锅炉以可靠性为中心检 修的定量分析中，有很好的应用前景。威布 尔分布有两参数威布尔分布和三参数威布尔 分布的区别。 （1）三参数威布尔分布的概率密度函数为： n式中：m为形状参数，为尺度参数，ra为位 置参数。 （2）两参数威布尔分布的概率密度函数为： n式中：m为形状参数，为尺度参数。 n发电设备部件的寿命服从4种常用的概率分布时，部 件的可靠度函数R(t)、失效率函数(t)和平均寿命（ MTBF或MTTF）的计算公式列于下表 分布类类型R(t)(t)MTBF或MTTF 指数分布exp(-t/)1/ 正态态分布f(t)/R(t) 对对数正态态 分布 f(t)/R(t) 威尔分布 n 实现设备部件的RCM是实现发电设备预知性维修的 基础，只有对设备部件的故障模式以及它们之间相 互作用有了进一步的了解，才能实现设备部件的 RCM工作。当前在维修技术方面最主要的研究内容 应集中在以下几方面：（1）建立适合我国检修现状 和维修技术的维修大纲和维修体系；（2）推广 RCM在电厂检修中的应用；（3）选择合适的部件 实现用诊断技术发现异常；（4）积累相关的维修数 据，建立可靠性数据库；（5）建立实用的设备管理 系统。 n对于设备部件的RCM，主要途径就是研究设 备部件的故障模式，建立符合我国实际情况 的发电设备可靠性数据库，同时各个电厂要 建立长久的设备可靠性监测体系，实现国内 可靠性数据的联网共享，这对实现适合我国 的RCM体系有着很重要的作用。 第三节 可靠性技术 n提高产品可靠性的重点是集中力量，对影响电 站设备可靠性的薄弱环节进行研究和改进，从 而避免对成千上万个部件平均使用力量，有效 地提高电站设备的可靠性。在电站设备的设计 制造、安装、检修和运行等各阶段，采取合理 措施，加强可靠性管理，不断提高产品的可靠 性。 一、可靠性薄弱环节的统计分析 n设备的不可用时间包括计划停运时间和非计划 停运时间两部分。非计划停运属于事故维修， 是由于设备可靠性问题造成的。设备的某个子 系统或某个部件损坏后引起电站整台机组非计 划停运，即机组不能发电，后果是严重的。通 常把非计划停运时间比较长的部件或子系统 称为可靠性的薄弱环节。 n电站设备可靠性薄弱环节统计中常用以下两个 公式来处理现场数据。然后进行统计分析。 （1）局部非计划停运时问占总体非计划停运时 间的百分比(RUOH）； （2）局部非计划停运次数占总体非计划停运次 数的百分比(RNUO）。 n统计和分析大型火电机组的可靠性薄弱环节时 ，“总体”指的是整台火电机组，“局部”分别指 的是锅炉主机、汽轮机主机、发电机主机、燃 料储运系统、制粉系统、除灰系统、给水系统 、凝结水系统、循环水系统、旁路系统、化学 补给水系统、单元机组控制系统、励磁系统、 主变压器、电气系统等26个系统。 n以某600MW锅炉为例，按RUOH排序，可靠 性薄弱环节统计分析结果为： 以上汽300MW引进型汽轮机为例，按RUOH排 序，可靠性薄弱环节统计结果为：（%） 2003年全国10万及以上发电机本体故障比例 。 二、设计制造的可靠性技术 n发电设备在设计制造阶段，应重点考虑设备可 靠性的薄弱环节，采取合理措施，只有真正解 决好这些薄弱环节，才能有效提高设备的运行 可靠性和机组的可用率。 n设备能否安全可靠运行、具有高的机组可用率 应从以下四个方面综合考虑：即设计的合理性 、原材料及外购件的质量、生产和制造质量、 现场安装服务指导。 东锅1000MW超超临界锅炉可靠性设计 ： 1、锅炉的合理设计 （1）锅炉设计与燃用煤种及机组投运方式相适 应： n针对燃用煤质进行锅炉设计，充分分析煤质的 结渣、着火、燃尽、磨损、沾污等特性，考虑 煤种及其变化范围。选用合理的炉膛容积热负 荷、断面热负荷、燃烧器区域壁面热负荷及炉 膛出口烟温等重要参数。 n采用成熟可靠的性能计算方法，利用计算机对 锅炉的热力性能、过热器和再热器壁温、水冷 壁水动力、受压件强度、受压件柔性应力分析 及疲劳寿命等进行了全面仔细的计算，确保锅 炉设计的可靠性和先进性。 n采用低NOx旋流燃烧器，前后墙对冲布置，同 时考虑了与煤质特性的适应性，以保证煤粉的 着火稳定、燃尽，并充分考虑防止炉内结渣， 减少NOx排放。（如果要采用直流燃烧器，则 要研究烟温偏差问题、气流偏斜问题、切圆直 径、残余旋转问题，以及摆动燃烧器问题等。 ） n采用成熟的型布置炉型，对受压件管系、支 吊和导向元件，蛇形管与集箱连接形状等均进 行应力分析，使机组在正常运行和变负荷时各 部件应力水平保持在较低水平以确保运行安全 可靠性。 （2）防止受热面爆管 n炉膛水冷壁采用螺旋管圈+垂直管圈型式。选 取2500kg/m2s(BMCR工况)左右水冷壁质量流 速，螺旋管圈大量采用内螺纹管，水循环计算 各项安全指标均有足够裕度，各种负荷下水循 环安全可靠，变负荷性能好，水冷壁进口不需 设置节流圈，结构简单，维护工作量小。 n水冷壁管子及鳍片进行温度和应力计算，使锅 炉启动停炉和各种负荷工况时，管壁、鳍片温 度均低于许用值，应力水平低于许用应力。 n合理选用过热器和再热器管子壁厚和材质，对 每根管子的各管段进行不同工况下的壁温计算 ，对蛇形管同屏和屏间流量分配与偏差进行详 细计算，根据计算结果选择材料与壁厚，管子 和强度计算与许用应力严格遵循相关的国标、 ASME或相关规范规定进行，管子壁温验算留 有足够裕度。 n采用成熟的过热器、再热器系统设计，系统各 级间设置大管道混合、交叉。采用完善的汽温 调节措施，过热器设二级喷水减温器，再热器 采用平行烟道挡扳调温，并设有事故喷水减温 器，可有效地保证锅炉蒸汽参数，减少左右侧 汽温偏差，防止管壁过热超温。 n正确设置锅炉膨胀中心。正确设置的止晃装置 不会影响锅炉受热面的自由膨胀，各集箱两端 设置有可靠的膨胀指示器。受热面的管卡、吊 杆和夹持管等设置合理、可靠，避免在热态下 偏斜、拉坏和引起管子相互碰撞。 n管壁温差大的管子之间、膨胀差不同的管子之 间及受热管子与其他部件之间的连接，采用合 理结构型式，确保管子自由膨胀，不会出现碰 撞或拉裂现象。 n设置足够的吹灰器，并选用性能可靠的吹灰器 ，使吹灰器达到预期的吹灰效果，减轻受热面 的沾污，防止结渣和损坏管子。 n防止受热面飞灰磨损爆漏。飞灰磨损主要发生 在尾部低温受热面上，充分考虑灰粒的磨损特 性，合理布置尾部低温受热面管间距及流通截 面，控制实际平均烟温在较低水平，在磨损严 重的烟道四周装设防止烟气偏流的阻流板，易 磨损的管排迎流面上布置可靠的防磨装置。 （3）防止受热面腐蚀和堵灰 n根据锅炉煤质含硫量情况，考虑措施防止水冷 壁的高温腐蚀。合理选取空气预热器进口温度 和排烟温度来选取合理的空气预热器冷端平均 温度，防止空气预热器低温腐蚀和堵灰。 （4）设计程序严格执行ISO9001标准 n锅炉的设计从方案设计、性能设计、技术设计 各阶段均经过严格设计评审，施工设计阶段也 层层把关，并充分听取用户意见，确保锅炉具 有优良可靠的性能，杜绝先天不足现象的发生 。 2、控制原材料及外购件质量 n配套件选择：严把锅炉配套件的质量关，选择 国内外产品质量可靠、性能优良的配套设备， 确保锅炉各种配套件产品的可靠性。 n加强原材料、外协件、外购件入厂检验工作： 凡按相关程序文件和技术标准要求进行检验合 格的原材料、外协件、外购件方可入库。对关 键的直发用户的外购件，由检验部门到制造现 场验收合格后方可发运。 n加强对管材的质量控制：在原有入厂检验项目 上增加涡流探伤检查，以确保不合格的管材不 投入生产。具体做法是：委托有能力进行管材 涡流探伤检查的供货厂对管材进行100%涡流 探伤，入厂后进行5%抽查；对没有能力进行 管材涡流探险伤检查的供货厂家，则原材料入 厂后进行100%的涡流检查。凡涡流检查不合 格的管材，不予使用。 n加强库房管理：库房加强对原材料的维护、保 养，标识清楚，分类堆放。发料时，确保账、 卡、物一致且材料标识清晰，杜绝混材现象。 n进一步加强对钢结构等重要扩散产品的质量控 制：与承制钢结构的厂家签订质量承诺书，做 到质量责任的落实。同时，严把产品检验关， 严格按合同和技术协议要求进行复检，对具备 条件试装的产品必须在制造厂试装合格后方可 发运。 3、保证生产和制造质量 n关键工序制定和完善工艺规程，如集箱和水冷 壁管屏装焊工艺规程、管屏通球工艺规程、水 压试验工艺规程、热处理工艺规程，焊接工艺 规程等，做到关键工序有章可依，保证关键工 序的制造质量。 n完善岗位责任制，把员工的工作质量、工作责 任心与自身利益挂钩，形成以个人的工作质量 保产品质量的良好气氛。 n生产过程严格“三按”生产，自觉做好每道工序 的自检、互检及对上道工序的监检，做到不合 格产品不转序、不报交。 n制定受压部件产品色标管理标准和蛇形管管屏 钢印跟踪管理办法。产品上的主要要素如焊工 钢印、操作工、检验员、产品材料标识等给予 生产全过程跟踪，满足可追溯性要求。 n加强制造工序质量控制，生产过程的巡回检查 和监察。把原材料、焊接、热处理、水压试验 、无损探伤、通球等工序作为控制点，严格检 查且做好记录，确保验收质量。对所有受压产 品完工后进行100%的复检，保证产品质量。 n加强产品内部清理工作，制订管理办法，责任 落实到人。配合标准和工艺要求，对管件制定 限额发放、回收钢球管理制度，解决管内存有 异物、管内焊口超标等质量问题。 n及时处理公司外部发生的质量问题，制订纠正 措施、预防措施，确保质保体系的有效运行。 n加强处理质量问题的反应能力。责任单位在接 到外部质量反馈单后，立即制订措施予以纠正 ，对重大质量问题必须在24小时内处理完毕。 n对发生的质量问题进行分析，制订出预防措施 ，避免同类问题重复发生。 4、做好现场安装服务指导 n由于超超临界锅炉的结构形式、运行特性、启 动特性等与常规的亚临界自然循环锅炉有很大 的不同，对部分部件的安装和检查均有一些特 殊要求，对调试和运行水平要求也很高。由于 参数高，锅炉屏过、高过受热面管子细，同时 入口集箱上均开设较小口径的节流孔，少量杂 质就易造成节流孔堵塞引起爆管；水冷壁管子 也小，管壁结垢对汽水阻力的影响较大。 n重点关注锅炉启动前清洗工作，集箱遗留杂物 的检查清理，控制给水水质、启动期间机炉匹 配、燃烧调整等问题。充分重视与电厂、安装 单位、调试单位的技术交底与经验交流，做好 现场安装、调试和运行服务工作。 东方1000MW超超临界汽轮机可靠性技术 n汽轮机的可靠性设计，主要包括静子部件常规 静强度设计，结构强度、刚度有限元分析，转 子静、动强度设计，叶片静、动强度、振动设 计，动静部件热胀间隙、稳定性设计等内容。 主要考虑参数提高后的材料问题、轴系稳定性 问题、大轴承的动力学特性、汽流激振、调节 级设计、固体颗粒腐蚀问题、末级叶片设计。 东方1000MW超超临界发电机可靠性技术 n汽轮发电机主要考虑27 kV电压等级定子线圈 的可靠性、通风冷却系统可靠性、氢气密封系 统的可靠性以及非正常工况设计等。 n按照以上要求，就能保证设备的良好可靠性。 三、电站设备运行可靠性技术 n运行就是使用设备，以满足生产的需要。运行 是对设备可靠性的验证和维护。在现有设备的 基础上，根据负荷要求和燃用煤质情况，选择 合理的运行方式，避免出现各种故障，保证机 组的安全经济运行。采用合适的故障诊断技术 ，实现机组的优化运行，提高设备高的可靠性 。 第四节 故障诊断技术 一、故障诊断的概念 n故障诊断包括两个方面：零件、系统诊断 n零件故障指零件失效。其故障诊断的对象是 单一零件，故障特征量与故障之间有明确因 果关系，无宏观策略问题。 n系统故障指系统工作能力的破坏；或一定时 间内系统主要功能指标超过规定范围；或系 统的输入与预期输出不相容。所提取的故障 特征量与故障之间无直接因果关系。 n系统故障诊断的步骤：故障监测、故障分析 、故障决策处理。 n故障监测：监测系统主要功能指标，即系统 状态监测。当主要功能指标偏离规定范围时 ，即可认为系统发生故障，并按照偏离程度 不同发出早期警报、紧急警报或强迫停运。 n故障分析：根据检测的信号并补充其它手段 ，寻找故障源。对故障的危害作评估，给出 故障等级。 n故障处理：预测故障趋势，做出处理。 n现代大型电站设备的事故处理，要求监督控制 系统能够对机组的运行全过程、各主辅机系统 进行在线、动态、自动诊断，及早发现故障存 在的潜在危险，预测后果，及时判断和决策。 n20世纪80年代末期，美国电力科学研究院利用 人工智能系统开发锅炉故障诊断智能系统。其 锅炉承压部件失效专家诊断系统ESCARTA是 第一个锅炉故障诊断专家系统，并于1989年在 5个电厂投入使用，效果令人满意。 二、故障诊断技术发展概况 n该系统知识来源于该院的手册锅炉管道故障 调查和修复， ESCARTA系统首先将锅炉承 压受热面分为四个组成部分：水冷壁、过热器 、再热器、省煤器，然后询问操作者损坏的部 位、发生现象和诱发原因，从22种损伤机理中 ，通过规则诊断推理，找出其中一种为故障原 因。 n美国北印第安纳公共服务公司电厂锅炉最佳运 行控制系统，监测锅炉排烟温度、锅炉吹灰系 统、空气预热器的正常运行，将他们调整到最 佳状态。 n美国Lockheed Martin公司开发的InEC系统具 有传统专家系统和神经网络技术混合模式，帮 助操作者选择合理的运行参数，减少燃烧损失 。 n美国Pegasus公司开发锅炉优化运行系统，以 神经网络系统为内核，用以提高燃烧效率和降 低NOx排放。 n此外，日本石川捣播磨重工和三菱重工开发的 火力发电厂支援系统等也用于电厂。 n国外使用最成功的故障诊断系统是美国西屋公 司开发的汽轮发电机组专家系统，该公司在佛 罗里达奥兰多发电设备本部建立了自动诊断中 心。 n国内清华大学、哈工大、华中理工大学、华北 电力大学等单位开发的故障诊断系统已用于国 产300MW机组。 人工智能 n电站设备故障诊断属于系统故障诊断，特点为 ：故障复杂，没有规律，仅能凭操作者对设备 的认识和经验直觉处理；很多故障征兆相近， 或多种故障存在同一征兆。 n根据设备的已知故障，分析确定其征兆和表象 ，此过程为正问题；根据设备表象，分析确定 故障原因、部位、严重程度等，为逆问题。对 于锅炉很多故障，逆问题可能有多种答案。 n用机器来复制人的智能，即用计算机和相应的 软件系统来执行和人的智能相关的复杂功能， 称为人工智能。针对某个领域的人工智能系统 称为专家系统。专家系统的知识来源于规律、 算法、定理、准则以及经验等。 n人工智能主要包括：专家系统、神经网络方法 、故障树诊断法、模糊数学诊断、参数估计法