可靠性调查用于火力发电厂的汽轮机

d . n . Dewangan¹Manoj Kumar Jha²,y . p . Banjare³

机械工程系。,Ph.D. Scholar, Dr. C.V. Raman University, Bilaspur, India.
应用数学,Rungta工程。大学,sujeet kumar印度
机械工程系。,Govt. Engineering College, Jagdalpur, India

文摘

steam-induced振动的故障模式,旋转元素的不平衡,涡轮机轴的偏差,转子故障,油膜轴承等的不稳定对不可靠和不确定电厂的失败负责。运营商的经验,维护政策的执行维护团队和使用标准规范良好的实践通过设计师和制造商减少系统的潜在失效模式。调查工作的可靠性热电厂汽轮机安装。可靠性评估是基于过去五年历史故障数据库的两个500 MW发电机,都同时安装和委托。可靠性评估的方法是基于系统可靠性的概念,如功能树开发、应用故障模式及影响分析(FMEA)分类关键组件基于历史故障数据库,以提高系统的可靠性。有必要改善动力飞机的可靠性指标,采取一些措施,如计划和设备的日常维护以及培训和再培训的技术人力资源的主要设备。

关键字

可靠性、可用性平均无故障时间、MTTF、RCM FMEA。

我的介绍。

汽轮发电机组是一个核电站的关键设备。主管电站,具有成本效益的生产和长期性能,有必要保持发电厂应该运行失败的自由。可靠性分析已经逐渐被认为是标准工具的设计、安排任何系统的操作和维护。电厂的可靠性有关的可能性给电力效率和更经济合理的质量保证的连续性(王et al ., 2002)。现代发电厂系统可以分为发电,输电和配电功能区域。系统可以被认为是独立或组合的三个功能区域。这项工作仅限于发电可靠性的评价。主要目标是开发一个方法来提高汽轮机动力装置的可靠性。在这方面,以可靠性为中心的维修概念是利用作为指导原则的维护政策优先排名汽轮机的关键部件。

系统的可靠性可以通过确定性方法和/或指定的概率方法。Souza et al。(2012)处理的概率方面运营电站的性能。工作中,确定性系统的可靠性分析的方法用于处理理解系统是如何以及为什么成功,以及如何计划避免此类故障的发生或re-happening。这包括审查等历史现场故障分析报告,理解失败背后的科学理论、角色和程度的维护策略。小王和Billinton(2003)报道称,电厂的角色是提供电力,机智地与一个合理的保证消费者的连续性和质量。现代发电厂是非常巨大的,多方面的,高度集成。古普塔和特瓦芮(2009 a和2009 b), Lakhoua,(2009)表明,发电厂可以分为适当子系统或功能区域如一代,传输和分布。可靠性的研究可以进行单独或组合这三个功能区域。这项工作仅限于发电可靠性的估计。

二世。汽轮机的可靠性估计

最公认的可靠性的定义是一个项目的能力,产品,系统,等等,功能选择操作条件下特定的时间或数量的周期。因此,可靠性是系统实现的可能性的任务对于一个给定的时间没有任何故障在指定条件下的预期。non-repairable系统的可靠性估算的指标是平均失效到达时间(MTTF)和可修系统平均故障间隔时间(MTBF)。数学上,一个组件的可靠性对于给定周期t可以表示为:

汽轮机的可靠性计算五年来历史故障数据库的两个涡轮500兆瓦的电力,同时都是安装和调试。可靠性计算如表1所示。平均故障间隔时间(m),平均修复时间(ζ)和可靠性估计处理历史故障数据可用。

平均故障间隔时间(m)是维护之间的总运行时间的比例每年每年的失败。测量的算术平均(平均)时间,在这期间设备计划外面前将执行指定的任务将失败。因此,故障率的倒数

,λ=预期没有失败,每年Φn =没有失败,βt =总操作时间维护

平均修复时间(ζ)是一个总停机时间的比例每年每年的失败。这是一个逆预计修复率。因此,平均修复时间量化的平均停机时间;设备可以将恢复正常操作条件时失败。

每年,ψi =总停机时间,每年Φn =数量的失败和μ=预期修复率。

假设系统立即修复失败,当我们计算平均故障间隔时间(MTBF)。因此,平均修复时间(MTTR)或修复率为零,在实际系统中这是不可能的;因此,平均是MTTF和MTTR的总和。在比较平均无故障时间、平均失效到达时间(MTTF)是衡量平均时间与建模假设失败系统故障不能修复。MTTF是故障率的倒数。

可靠度R (t)被认为是一个设备的能力来执行其所需功能合理给定条件下在规定的时间内(Ireson et al .(1996),和史密斯和Hinchcliffe (2004)]。因此,可靠性是一个概率,该设备的操作没有特定的时间t的失败。

调查表明,蒸汽turbine-2故障率最高和最低可靠性turbine-1相比。可以大大提高汽轮机的可靠性评估维修实践。常规预防性维修应给予额外关注提高电厂的性能。

三世。汽轮机的可靠性分析

汽轮机的故障判据的任何组件是无能的名义发电输出。执行可靠性分析两个汽轮机安装在发电厂,提交相同的调试过程和函数在同一时间开始。时间失效数据用于系统的可靠性分析。平均失效到达时间(MTTF)主要是使用参数来描述一个系统的可靠性。的平均失效到达时间是:

,R (t) =可靠性在时间t, t =时间(小时)

在可靠性分析的曲线(图1)广泛用于与时间有关的组件的故障率。……曲线有三个不同的区域:早期生活期间,使用寿命期间,和磨损。递减曲线之间的时间段t0的t1……曲线代表了生命早期(也称为婴儿死亡率)的系统。

指数所代表的随机故障概率函数表达可靠性现象。失效模式的开始操作汽轮机通常不随机的生活因此不能由一个指数的可靠性分布。汽轮机的早期失效模式取决于设计、制造、调试,操作方法,汽缸和转子之间的偏差,造成不均匀的径向间隙安装和维护不当,甚至在环境条件。

故障率保持不变仍将不断在使用寿命期内的任何系统但失败将随机。这是显示在时间t1到t2图。错误使用、人为错误和不满意的设计来源的利润率可能有些失败在这段时期的生活。这些失败可以简略的将系统中冗余。磨损时期(t2与t3)之间失败率增加的可能性。在此期间由于老化,故障发生错位,蠕变,摩擦,有限的生命的组件和更少的预防性维护。这些失败可以减少实现成功的预防性维修策略和更换损坏的部件。当老化效应(故障相关的时间)和早期故障提出了汽轮机的可靠性通常估计威布尔概率分布。

可靠性分布评估基于数据库失败。磨损或疲劳系统的失败,威布尔分布参数(威布尔分布的形状参数和威布尔分布特征)的特点如下:

,R (t) =可靠性在时间t, t =时间(小时),β=威布尔分布的形状参数,η=威布尔分布特征寿命(小时)

故障数据,威布尔+ + (Reliasoft 2003)软件用于汽轮机可靠性分析的参数评估。汽轮机1提出了43个故障导致设备不可用在分析。大多数人有关过度振动轴承、传感器标定问题,控制室问题,失调,造成不均匀的径向间隙安装和维护不当等。涡轮94失败了在过去五年运营。这些失败相关的稳定性差,高压缸轴承,操作参数改变,压力表的校准问题,蒸汽分配机制,不均匀的径向间隙、密封系统的问题,管道系统、速度和偏心传感器校准问题。蒸汽流量控制系统问题等等。

汽轮机的可靠性分布曲线1和2提出了如图2所示。依从性的可靠性分布曲线提供证据的可靠性分配的历史故障数据。威布尔分布参数给出了表2。威布尔型参数(β)汽轮机2小于汽轮机1。可靠性分布形状参数的涡轮机都小于1。无论何时,形状参数(β)值在0和1之间,可靠性分布故障率下降。这表明,汽轮机1接近随机故障的时期。一些细微的差别在组装和建立过程中造成大量的失败在过去五年的涡轮机2的操作。一旦涡轮机已经失败,修复维护过程执行恢复设备正常运行条件

修复率也是一个随机变量,因为它依赖于失败的本质,能够分析失败的根本原因和人力资源专家进行修复过程。设备的可能性将在指定的时间内修复的特点是可维护性和由一个对数正态分布表示。系统的可维护性可如下:

地点:在时间t (t) =可维护性,μ=对数正态分布均值,标准差σ=对数正态分布,Φ=标准正态分布的累积函数

可维护性概率分布曲线提出了汽轮机1和2,如图3所示。2故障数据库的分析表明,涡轮涡轮平均修复时间大于1。汽轮机可用性之后可以估计的可靠性和可维护性参数计算。在发电厂的汽轮机,可用性评估的时间段;一个系统可以生成标称功率的输出。平均失效到达时间和平均修复时间是两个参数控制汽轮机的可用性。

四、方法开发汽轮机的可靠性提高

汽轮机的可靠性可以提高利用RCM的概念。以可靠性为中心的维修概念是用来指导排名关键部件的维修政策重点。它已被认为是新的维修方法,减少了维修保养和维修时间(Souza et al . (2009))。汽轮机的可靠性评估是基于RCM基于系统可靠性的概念。该方法应用于研究的两个相似的重型的500 MW汽轮机。

系统可靠性的概念包括开发的功能树,利用故障模式和影响分析(FMEA)和维护建议。流程图(图4)是用来说明系统可靠性分析方法的最重要的步骤。汽轮机的方法的第一步是制备功能树,允许组织功能设备子系统之间的联系。汽轮机的功能树分为六大系统:高、中压部分,低压部分,住房制度,密封部分,耦合,刀片系统。每个主要系统进一步分为分段如图5所示。

汽轮机的识别最重要的组件在操作考虑在第二步。失效模式与效应分析(FMEA)总是基于一个表主要包含四列。在第一列中列出的组件正在研究和第二列的物理模式失败。失效模式的潜在原因每个组件的功能树的描述在第三列。最后,最后一列列出每个失效模式的影响进行分类根据临界规模,涡轮状态退化程度的操作。刘易斯(1987)提出了FMECA(故障模式和有效临界分析)的方法来评估组件失败影响汽轮机运行的FMECA分析中列出的每个组件的功能树的分支。现在分析临界指数分为三个主要的严重性级别:边际,关键和灾难性的定义系统退化、FMECA分析使用一个数值代码,通常排名从1到10。组件的数量越高,临界较高

在第三个步骤中,基于FMEA分析的结果,RCM概念可以用来推荐维护任务,这些组件有一个临界指数大于6。这些组件的失败会导致汽轮机性能严重退化。这个维护策略是强调使用预测或预防性维护,检查和检修维护任务。这个维护策略的主要目的是减少发生意外的失败在正常操作的组件(史密斯和Hinchcliffe, 2004)。RCM方法是解释为保护操作函数;失效模式分类,可以击败主要监测系统的功能和选择评估的关键组成部分降解允许维护操作之前故障的事件。可以提高设备的可用性状态维修政策。

下一步涉及基于时间的可靠性分析在汽轮机故障数据记录操作。汽轮机的可靠性估计基于故障数据。汽轮机可用性评估考虑到维修时间与系统相关数据和预防性维护任务。表3表明,汽轮机的可靠性参数和可维护性概率分布参数提高使用RCM维修的概念。

图6给出了可靠性分配之前和之后的维护过程。涡轮机的平均失效到达时间估计2提高到1952.34小时。使用基于状态的维护策略后临界汽轮机组件,威布尔分布的形状参数(β)涡轮2是改善非常接近,这表明设备现在呈现随机故障。

以及可维护性的对数正态分布表明,对数正态分布参数的降低,这表明,汽轮机的失败2是减少。计划的维护任务的数量将减少汽轮机的意外或紧急旅行。汽轮机2增加了可用性的一个操作涡轮非常接近1。图7表示可维护性分布之前和之后的维护过程。

诉的结论

任何重型汽轮机的可靠性特征取决于各种因素,如现场安装过程中,运营商的技巧,维护团队的培训、环境变量和蒸汽质量。该方法可以定义定量系统可靠性和可用性。时间的系统的可靠性可以通过使用检查数据库故障和维修时间。调查是基于过去五年操作数据库。历史数据库的浓缩与额外的故障和维修数据未来运营期间将允许涡轮机的更可靠的估计的可靠性。技术人力资源的培训和再培训的主要设备,以及规划和更多的定期保养可以提高植物的可靠性指标。

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