发电设备可靠性技术及研究成果

【摘要】发电设备对经济和社会发展有着直接的影响，传统意义上的发电设备可靠性研究已经不能与当下操作复杂化，以及故障多发化的发电设备相适应。发电设备可靠性面临着更多的挑战。集中力量从机组整体着眼，研究机组可靠性的薄弱环节成为了最佳选择。技术研究运用于发电设备可靠性的提高上，为发电设备从设计到制造，再到使用等环节提供了高可靠性的前期保障。

【关键词】可靠性；研究；发电设备

1.发电设备可靠性的认识

电作为一种能源在现代社会中所扮演角色的重要性不言而喻，因此发电设备是否拥有符合生产的可靠程度，对社会整体运作更是起着“牵一发而动全身”的作用。

1.1发电设备可靠性定义

发电设备的可靠性，通俗来讲指的是发电设备在规定条件下，实现预期目标的能力，也就是发电设备在一系列预定条件下正常运行的可靠度。随着社会的进步和发展，各行业的用电需求迅速增加，再加上发电设备的更新换代较快，使得传统意义上的发电设备可靠性已经不能与当下操作更加复杂，同时潜在隐患和运行故障率更高的发电设备相适应，发电设备可靠性研究显得很有必要。

1.2发电设备可靠性的重要性

发电设备对经济和社会的发展有着重大直接的影响，发电厂的安全运行直接决定于发电设备的可靠性上，稍有差错都会导致灾难的发生。除此之外，发电设备可靠性对经济的影响也是十分明显的。据相关统计研究，评价可靠性的可用系数对国民经济有着突出影响。比方说，某发电设备的装机容量为2.1亿kW，当可用系数提高百分之一，那么，每年多增的电量会超过180亿kW·h，由于不同地区的发电利润和利用率有所不同，但增加的发电量肯定会给社会产值增加起码好几亿，提高发电设备的可靠性可以带来巨大的经济价值，这是个不争的事实。因此，发电设备的可靠性成为了相关学科或者领域致力于研究的重要课题，以便可以更好的从理论上服务于实践操作，为发电设备进行全面彻底的可靠性评估提供研究指导，保证设备的安全运行。

2.发电设备可靠性的薄弱环节

局部与整体互相依存，局部合理配置的结果是整体功能大于局部功能之和。发电设备整体功能的良好发挥离不开局部配件的优化配置，但由于大型的火电机组结构相当复杂，其中的配件零件等并不是由一家厂家生产，而是由几十甚至几百个不同厂家生产好几十万个部件、设备。如此密度大的零件装配为从细节处提高可靠性的方式拦起了路障，针对几中典型的发电设备集中力量从机组整体着眼，研究机组可靠性的薄弱环节成为了最佳选择，

2.1发电设备——锅炉

在锅炉可靠性研究中发现，影响锅炉可靠性的常见问题出于“四管”。从众多锅炉事故调查报告中可以总结出，故事原因在于“四管”爆漏。引起“四管”爆漏的原因很多，首先，跟锅炉本身的外形、制造、安装、调试、运行等等全程的各个环节操作都直接影响着四管的运行情况。其次，锅炉的结构和材质、焊接技术和工艺、管子壁厚的设计、煤的质量、燃烧的程度和质量等也对锅炉“四管”爆漏事故有着内在的联系。目前国际上尚未有彻底解决这一技术难题的好办法，作为发电设备可靠性的薄弱环节，“四管”爆漏值得重视。

2.2发电设备——汽轮机

影响汽轮机可靠性的设备故障有多种因素，常见的诸如汽轮机超速、调速系统无法维持空负荷运行、调速系统晃动、高压调门阀杆出现问题、中压缸膨胀不畅、真空下降、蒸汽震荡、转子不平衡或大轴变形等等。针对汽轮机可靠性进行的研究发现，汽轮机的转子、动叶片、轴承乃至油系统所引起的非计划停运时间占汽轮机非计划停运时间的将近七成。由此观之，这些部件、子系统正是汽轮机可靠性的薄弱环节之所在。

2.3发电设备——发电机

通过对发电机各种故障的模式、后果、征兆等方面的进行统计研究，可以总结出发电机常见的一些故障。主要集中在，静子漏水、断水、接地和线圈绝缘或过热，转子漏水、线圈匝间短路、破裂或者轴向震动，轴承油膜震荡等等。这些故障造成的发电机事故严重影响了设备的可靠运行，是发电机可靠性的首要薄弱环节。

3.先进技术对发电设备可靠性的影响

任何性能的提高和故障的修复，都不能离开技术的创新。因此，发电设备可靠性的保障少不了理论和技术创新的支持。

为推动发电设备可靠性工作的深化，适应发电设备可靠性高的要求，发电设备可靠性分支学科应运而生。这是一门在发电设备强度震动学科基础上发展起来的新兴学科，综合了系统、管理、安全、材料、人机、价值工程，以及强度与振动、电子计算机技术、运筹学等学科成果而形成。作为一门主要任务是提高和保证发电设备可靠性和可用性的学科，其包括三方面内容，即可靠性理论基础、可靠性工程技术、可靠性管理。

在各种技术研究的深化发展中，发电设备可靠性亦在逐步提高，并取得了阶段性的成果。发电设备制造行业在相关研究的指引下，主攻大型火电机组完善技术，引进外国技术并将其本地化，同时紧密结合可靠性提高工程。近年来国产火电机组的可靠性由于技术的创新使得稳步提升，等效可用系数也在逐年提升，经济效益回报巨大。

4.发电设备可靠性技术研究的应用及成效

发电设备可靠性研究归根到底就是保证设备的使用寿命得到延长，提高设备的使用效益，减少故障维修所带来的开销。因此，发电设备可靠性的技术研究不仅是对发电设备可靠性薄弱环节的检视过程，更是对发电设备的改进和升级。技术研究运用于发电设备可靠性的提高上，为发电设备从设计到制造，再到使用等环节提供了高可靠性的前期保障。

4.1设计层面

发电设备的设计并非是外形塑造而已，设计还包括了内部零件、设备各方面的搭配、组合等，因此，设计这一步骤可谓是发电设备可靠性的基础。设计作为设备生产的第一步，具有不可逆的性质，也就是说，如果前期设计错了，将没办法撤回或者返工，这样的双倍代价是十分惨重的。目前，通过收集积累可靠性数据建立可靠性设计模型是该项设计的基础工作。可靠性技术还充分结合现代设计理念，将设计量离散性纳入考虑范围之中，完善并延伸了传统的设计方法。虽然目前采用的传统设计方法是得到一定改进的，通过规范设计可以判断出设备内部零件或者系统的安全性，但是却无法提供设计中涉及的可靠性指标，一些完全按照规范进行设计的设备，在运行过程中会无故出现损坏，对这一领域的研究还有待进一步加深。

4.2管理层面

在发电设备可靠性管理层面上，通过对发电设备各项可靠性工程技术进行规划、组织、控制，从而保证既定目标实现并取得最佳效益。可靠性管理应首先着手可靠性行业管理，如进行规划、制定相关标准、举行考核、进行评优、检察监督等等。从发电设备的生产阶段就紧抓其可靠性，把质量第一作为作为生产理念，从源头上摸清楚设备可靠性的薄弱环节，避免出现可以避免的设备运行故障，从根本上提高设备的可靠性。

4.3处理故障层面

发电设备故障诊断技术目前依然是各科研机构不遗余力的研究项目，我国在该方面的研究取得了累累硕果，并在逐步推广使用。发电设备可靠性技术研究为发电设备可靠运性，以及处理故障方面提供了应用方法，通过检测发电设备所表现的信号，获取该信号中的故障信息，并据此记录设备运行状态，对故障进行诊断。对发电设备可靠性技术的研究，正逐步应用在发电设备故障诊断中，为发电设备的故障处理提供了可靠的保障。

5.结语

电力生产系统具有密集性、庞大性、复杂性的特点，加之市场经济的运作，决定了发电设备的可靠性在电力企业中的重要性，发电设备可靠性技术的研究更是有着广泛的用武之地。近些年来，发电设备可靠性技术研究取得了重大的成果，在指导实践应用方面也取得了不匪的成绩。但是科技日新月异催促着研究也要跟上时代的节拍，继续为人类社会的发展做出贡献。

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