可靠性基础理论.ppt

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1、可靠性基础理论,李永华微信、,个人简介,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；华北电力大学新能源教研室主任；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；发电设备杂志编委；发表论文120多篇，专利2项。,目录,可靠性基本概念以可靠性为中心的检修技术可靠性技术故障诊断技术,第一节 可靠性基本概念,一、可靠性的定义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

2、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。,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。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。,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。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。,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。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

3、理论的基础。,二、故障原因研究表明，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：,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。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。,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。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

4、规定功能的能力。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。,失效模式 failure mode-失效的表现形式。失效机理 failure mechanism-引起失效的物理、化学变化等内在原因。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。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。,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。可靠度 reliab

5、ility-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。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。,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。,失

6、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。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。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

7、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。,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

8、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。,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

9、数之比）。,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。,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

10、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寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终

11、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。,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。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。,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

12、本功能；3）从附加功能考虑保持附加功能。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。,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：,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：,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

13、产品数之比，即：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。,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。,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

14、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。,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：它反映t时刻失效的速率，也称为瞬时失效率。,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。,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。

15、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。

16、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

17、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可靠寿命：制定可靠度对应的

18、产品工作时间；使用寿命：具有可接受的故障率的工作时间区间；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,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,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

19、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。,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。,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

20、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。,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。,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。,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

21、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。,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。,正态分布的概率密度函数为：式中：为某随机变量 t 的均值，St为 t 的标准差。,对数正态分布是指：若寿命T的对数lnT服从正态分布N

22、（，），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。,对数正态分布的概率密度函数为：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。,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

23、的区别。,（1）三参数威布尔分布的概率密度函数为：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：式中：m为形状参数，为尺度参数。,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,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

24、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。,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,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

25、品的可靠性。,一、可靠性薄弱环节的统计分析,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。,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）。,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

26、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。,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,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。设备能否安全可靠运行、具有高的

27、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：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。,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。,采用低NOx旋

28、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。）,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

29、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。,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。,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。,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

30、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。,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。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。,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。,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，

31、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配套件选择：严把锅炉配套件的质

32、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。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。,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。,加强库房管理：库房加强对原材

33、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。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。,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。

34、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。,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。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。,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

35、标等质量问题。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。,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。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

36、垢对汽水阻力的影响较大。,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,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,汽轮发电机主要考

37、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。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,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、故障诊断的概念故障诊断包括两个方面：零件、系统诊断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。系统故障指

38、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。,系统故障诊断的步骤：故障监测、故障分析、故障决策处理。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。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。故障处理：预测故障趋势，做出处理。,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，

39、预测后果，及时判断和决策。20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,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。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

40、正常运行，将他们调整到最佳状态。,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。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。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。,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。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,电站设备故障诊断属

41、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。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。,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。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、参数估计法等。,专家系统简述,专家系统(Expert S

42、ystem，ES)是人工智能(Artificial Intelligence，AI)的一个研究分支，是目前国内外发展最快的AI领域之一。所谓专家系统是把由某一领域专家们多年积累的经验归纳总结而形成的知识库和模拟人类判断推理过程的推理机结合起来，用以解决这一领域实际问题的计算机软件系统。如EPRI的ESCARTA系统。,人工神经网络简述,人工神经网络是根据现代生物学研究人脑组织所取得的成果而提出的，反映了人类大脑的基本特征：学习、记忆和归纳。它不同于传统的人工智能领域普遍采用的基于逻辑与符号处理的理论和方法，为人工智能的研究开发了一种新方法。,专家系统不足：1.知识获取的“瓶颈”问题；2.模拟专

43、家思维过程的单一推理机制的局限性；3.系统缺乏自学习能力。神经网络不足：它不能很好的利用领域专家积累的经验知识，只利用一些明确的故障诊断实例，而且需要一定数量的样本学习，通过训练最后得到的是一些权值矩阵，而不是像专家经验知识那样的逻辑推理产生式，所以缺乏对诊断结果的解释能力。,三、故障诊断试验,诊断试验即提取故障特征量。以锅炉为例，其一般故障特征量的提取是根据常规测量手段获得的。锅炉的常规监测包括五种类型：常规温度测量、压力和风压测量、流量测量、水位或物位测量、烟气成分测量。通过以上测量数据，加上操作者的经验，可诊断故障的可能性。但锅炉燃烧故障、四管泄漏等故障特征量提取需用特殊手段。,煤粉燃烧

44、可提取火焰光谱信号、辐射频谱信号、火焰颜色信号、声波信号及炉膛负压等。根据火焰检测、炉膛温度监视等手段，诊断燃烧故障。四管泄漏可采用超声波检测、声波探测、壁温监测等手段进行诊断。,一、燃烧诊断（例）激光测量：对于气相温度测量，喇曼散射有两种类型可以利用。一种是自激喇曼散射(SRS)，另一种是相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)。SRS用于干净火焰测量；CARS可用于发光、含颗粒及湍流火焰测量。还可以测量组分浓度、颗粒成分等。,辐射频谱分析：火焰频谱分析试验装置由光探头、光电转换器、放大滤波电路、A/D转换和计算机组成。其中光电转换(光电管)和放大滤波电路均安装在光探头内。在滤波电路中滤除了信号的

45、高频噪声。火焰信号频谱估计采用通用的周期图窗函数快速FFT法分别对稳定燃烧工况和非稳定工况进行分析。,火焰颜色分析：火焰颜色，由可见光波长段的火焰发光所决定。碳氢化合物火焰的发光光谱，由燃烧中间产物如CH、C2中间基的非连续光谱、CO分子与O原子再结合反应所产生的连续光谱、作为固体的炭黑粒子所发射的连续光谱等组成。其光谱强度随燃料、燃料与氧比剂的混合状态、燃烧反应过程的延迟等变化，并引起火焰颜色产生变化。因此，从火焰所发出的光的颜色，含有与燃烧状况有关的信息，是把握燃烧状况重要的情报来源。,a-1.22 kgc/kga；b-0.88；c-0.68,声波测量法：声波传播时间和传播路径上的气体温度(假设为均匀温度分布)的关系式为：,图像处理：用电视摄像机作为传感器，将所拍摄火焰图像一路送录像机保存待用，另一路经图像采集与变换系统送计算机。为了从火焰的原始图像迅速获得直接、准确而又清晰地反映燃烧状况的信息，需要对图像进行适当的处理，包括多图像相加平均、图像平滑、图像分割、边缘提取、特征计算及伪彩色显示等。,谢 谢！,