專利名稱：一種電站鍋爐高可用性的設(shè)計(jì)方法及其評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電站鍋爐高可用性的設(shè)計(jì)方法及其評(píng)價(jià)方法，應(yīng)用于電站鍋爐可用性的設(shè)計(jì)計(jì)算和改進(jìn)提高，屬于電站鍋爐技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電站鍋爐由鍋爐本體、燃料及燃燒子系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器及電動(dòng)機(jī)、控制與保護(hù)子系統(tǒng)、吹灰與排污及疏水子系統(tǒng)組成，評(píng)價(jià)電站鍋爐可用性的指標(biāo)是可用系數(shù)。在電站鍋爐的使用階段，通過電站鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析可以確定使用階段電站鍋爐可用系數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，但在設(shè)計(jì)階段還無法確定電站鍋爐設(shè)計(jì)的可用系數(shù)?，F(xiàn)有的電站鍋爐的設(shè)計(jì)方法，通過材料選用、強(qiáng)度計(jì)算和水動(dòng)力計(jì)算可以判斷電站鍋爐部件的強(qiáng)度與水動(dòng)力設(shè)計(jì)是否安全，但在設(shè)計(jì)階段還給不出電站鍋爐可用系數(shù)的設(shè)計(jì)值。目前對(duì)于電站鍋爐可用性設(shè)計(jì)的定量評(píng)價(jià)和改進(jìn)提高，還沒有適合的方法可供使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)電站鍋爐設(shè)計(jì)可用性的定量計(jì)算、定量評(píng)價(jià)和改進(jìn)提高的電站鍋爐高可用性的設(shè)計(jì)方法及其評(píng)價(jià)方法。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種電站鍋爐高可用性的設(shè)計(jì)方法及其評(píng)價(jià)方法，其特征在于，其方法為第一步確定設(shè)計(jì)綜合系數(shù)Ak電站鍋爐的設(shè)計(jì)綜合系數(shù)Ak確定使用下式Ak＝1-k1-k2-k3-k4其中，k1為電站鍋爐的高溫部件材料設(shè)計(jì)系數(shù)，按照電站鍋爐高溫部件在不同蒸汽出口溫度下選用材料劃分為A區(qū)、C區(qū)和D區(qū)表示在表1，電站鍋爐高溫部件材料設(shè)計(jì)系數(shù)k1=Σi6ki,]]>定義A區(qū)ki＝0，C區(qū)ki＝0.001，D區(qū)ki＝0.002；[表1]

k2為電站鍋爐部件強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)，按照電站鍋爐部件不同的強(qiáng)度設(shè)計(jì)結(jié)果劃分為A區(qū)和D區(qū)表示在表2，電站鍋爐部件強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)k2=Σi5ki,]]>定義A區(qū)ki＝0，D區(qū)ki＝0.002；[表2]

k3為電站鍋爐部件壽命設(shè)計(jì)系數(shù)，按照電站鍋爐部件不同的壽命設(shè)計(jì)結(jié)果劃分為A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)表示在表3，電站鍋爐部件壽命設(shè)計(jì)系數(shù)k3=Σi5ki,]]>定義A區(qū)ki＝0，B區(qū)ki＝0.0006，C區(qū)ki＝0.001；[表3]

k4為電站鍋爐部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系數(shù)，按照電站鍋爐部件不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果劃分為A區(qū)和C區(qū)表示在表4，電站鍋爐部件振動(dòng)設(shè)計(jì)系數(shù)k4=Σi7ki,]]>定義A區(qū)ki＝0，C區(qū)ki＝0.001；[表4]

第二步確定電站鍋爐本體的可用度AP1電站鍋爐本體的可用度AP1按照電站鍋爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值取為AP1＝0.9624～0.9786
第三步確定電站鍋爐燃料及燃燒子系統(tǒng)的可用度AP2電站鍋爐燃料及燃燒子系統(tǒng)的可用度AP2按照電站鍋爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值取為AP2＝0.9993～0.9997；第四步確定電站鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器及電動(dòng)機(jī)的可用度AP3電站鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器及電動(dòng)機(jī)的可用度AP3按照電站鍋爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值取為AP3＝0.9976～0.9986；第五步確定電站鍋控制及保護(hù)子系統(tǒng)的可用度AP4電站鍋爐控制及保護(hù)子系統(tǒng)的可用度AP4按照電站鍋爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值取為AP4＝0.9995～0.9997；第六步確定電站鍋爐吹灰、排污及疏水子系統(tǒng)的可用度AP5電站鍋爐吹灰、排污及系統(tǒng)的可用度AP5按照電站鍋爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值取為AP5＝0.9996～0.9998；第七步確定電站鍋爐的計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)POF不同容量的電站鍋爐在不同的計(jì)劃?rùn)z修年份的計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)POF的統(tǒng)計(jì)值表示在表5；[表5]

第八步計(jì)算電站鍋爐可用系數(shù)AF使用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算電站鍋爐的可用系數(shù)AFAF＝Ak·AP1·AP2·AP3·AP4·AP5·(1-POF)第九步結(jié)果評(píng)價(jià)只有計(jì)劃小修年份電站鍋爐的可用系數(shù)AF≥0.90，電站鍋爐設(shè)計(jì)的可用性達(dá)到優(yōu)良值，可用性設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)結(jié)束；第十步改進(jìn)設(shè)計(jì)當(dāng)只有計(jì)劃小修年份的電站鍋爐可用系數(shù)AF＜0.90時(shí)，改進(jìn)高溫部件材料設(shè)計(jì)、重新進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)、壽命設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并進(jìn)行設(shè)計(jì)可用性評(píng)價(jià)，直到只有小修年份電站鍋爐的可用系數(shù)AF≥0.90達(dá)到優(yōu)良值為止。
本發(fā)明提出一種使只有計(jì)劃小修年份電站鍋爐的可用系數(shù)達(dá)到0.90的高可用性設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于電站鍋爐可用性的設(shè)計(jì)計(jì)算和改進(jìn)提高。
當(dāng)電站鍋爐的高溫部件材料和結(jié)構(gòu)變化時(shí)，本發(fā)明依據(jù)高溫部件材料設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、壽命設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果選取設(shè)計(jì)綜合系數(shù)；基于電站鍋爐本體和子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，使用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算電站鍋爐的可用系數(shù)；對(duì)于不同容量的電站鍋爐，計(jì)算不同計(jì)劃?rùn)z修年份的電站鍋爐的可用系數(shù)AF；把只有計(jì)劃小修年份電站鍋爐可用系數(shù)與優(yōu)良值0.90相比較，評(píng)價(jià)其可用性是否達(dá)到高可用性的優(yōu)良值。如果電站鍋爐的可用性沒有達(dá)到優(yōu)良值，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改進(jìn)高溫部件材料、進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)、壽命設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，直到電站鍋爐的可用系數(shù)達(dá)到優(yōu)良值為止，從而提高電站鍋爐的可用性。本發(fā)明可用性設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)電站鍋爐可用系數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；本發(fā)明可用性評(píng)價(jià)方法，在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)電站鍋爐可用系數(shù)的定量評(píng)價(jià)；本發(fā)明高可用性設(shè)計(jì)方法，從高溫部件材料選用，以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)、壽命設(shè)計(jì)合格與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)，來實(shí)現(xiàn)電站鍋爐的高可用性設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在設(shè)計(jì)階段可以定量計(jì)算、定量評(píng)價(jià)和有效提高電站鍋爐的可用系數(shù)。如果電站鍋爐的可用系數(shù)AF達(dá)不到要求的優(yōu)良值，通過設(shè)計(jì)改進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)電站鍋爐的可用性改進(jìn)，達(dá)到提高可用性的技術(shù)效果。


圖1電站鍋爐系統(tǒng)的功能框圖；圖2電站鍋爐系統(tǒng)的可用性框圖；圖3為本發(fā)明所采用方法的流程圖；圖4為本發(fā)明所采用方法的計(jì)算機(jī)軟件框圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例如圖1所示，某型號(hào)超超臨界600MW電站鍋爐的過熱蒸汽和再熱蒸汽的出口溫度為603℃，該電站鍋爐由鍋爐本體、燃料及燃燒子系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器及電動(dòng)機(jī)、控制與保護(hù)子系統(tǒng)、吹灰與排污及疏水子系統(tǒng)構(gòu)成，其可用性框圖如圖2所示。
如圖3所示，為本發(fā)明所采用方法的流程圖，電站鍋爐高可用性的設(shè)計(jì)方法及其評(píng)價(jià)方法為首先根據(jù)該電站鍋爐過熱蒸汽與再熱蒸汽的出口溫度為603℃，高溫過熱器和高溫再熱器的管子選用12％Cr鋼，高溫過熱器和高溫再熱器的集箱與管道選用9％Cr鋼，查表1計(jì)算得，k1＝0.002+0.001+0.001+0.002+0.001+0.001＝0.008；強(qiáng)度設(shè)計(jì)全部合格，查表2計(jì)算得，k2＝0；沒有進(jìn)行壽命設(shè)計(jì)，查表3計(jì)算得，k3＝0.0006+0.0006+0.0006+0.0006+0.0006＝0.003；水動(dòng)力設(shè)計(jì)合格，對(duì)于省煤器飛灰磨損及管束振動(dòng)、過熱器與再熱器的異種鋼焊接爆管采取了預(yù)防措施，但對(duì)于過熱器與再熱器的熱偏差超溫爆管未采取預(yù)防措施，查表4計(jì)算得，k4＝0+0+0+0.001+0+0.001+0＝0.002。計(jì)算得，電站鍋爐設(shè)計(jì)綜合系數(shù)為Ak＝1-k1-k2-k3-k4＝1-0.008-0-0.003-0.002＝0.9870。該型號(hào)電站鍋爐的AP1，AP2，AP3，AP4，AP5取變化范圍的中間值，AP1＝0.9705，AP2＝0.9995，AP3＝0.9981，AP4＝0.9996，AP5＝0.9997。計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)取中間值，對(duì)于只有計(jì)劃小修年份，POF＝0.06301。根據(jù)公式AF＝Ak·AP1·AP2·AP3·AP4·AP5·(1-POF)，使用圖4所示計(jì)算機(jī)軟件框圖編制的軟件計(jì)算得AF＝0.8947，在只有計(jì)劃小修年份，該型號(hào)電站鍋爐原設(shè)計(jì)的可用系數(shù)沒有達(dá)到優(yōu)良值。
改進(jìn)設(shè)計(jì)方案根據(jù)該電站鍋爐過熱蒸汽和再熱蒸汽的出口溫度為603℃，高溫過熱器與高溫再熱器的管子改用18％Cr鋼，高溫過熱器與高溫再熱器的集箱與管道仍采用9％Cr鋼，查表1計(jì)算得，k1＝0.001+0.001+0.001+0.001+0.001+0.001＝0.006；強(qiáng)度設(shè)計(jì)全部合格，查表2計(jì)算得，k2＝0；重新進(jìn)行壽命設(shè)計(jì)并合格，查表3計(jì)算得，k3＝0；水動(dòng)力設(shè)計(jì)合格，對(duì)于省煤器飛灰磨損及管束振動(dòng)、過熱器與再熱器的異種鋼焊接爆管、過熱器與再熱器的熱偏差超溫爆管均采取了預(yù)防措施，k4＝0。計(jì)算得，電站鍋爐設(shè)計(jì)綜合系數(shù)為Ak＝1-k1-k2-k3-k4＝1-0.006-0-0-0＝0.9940。該型號(hào)電站鍋爐的AP1，AP2，AP3，AP4，AP5取變化范圍的中間值，AP1＝0.9705，AP2＝0.9995，AP3＝0.9981，AP4＝0.9996，AP5＝0.9997。計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)取中間值，對(duì)于只有計(jì)劃小修年份，POF＝0.06301。根據(jù)公式AF＝Ak·AP1·AP2·AP3·AP4·AP5·(1-POF)，使用圖4所示計(jì)算機(jī)軟件框圖編制的軟件計(jì)算得AF＝0.9011，在只有計(jì)劃小修年份，該型號(hào)電站鍋爐改進(jìn)設(shè)計(jì)后可用系數(shù)達(dá)到優(yōu)良值。
使用本發(fā)明提供的電站鍋爐可用性的設(shè)計(jì)方法及評(píng)價(jià)方法，在設(shè)計(jì)階段達(dá)到了定量評(píng)價(jià)和改進(jìn)提高電站鍋爐可用性的技術(shù)效果。
權(quán)利要求
1.一種電站鍋爐高可用性的設(shè)計(jì)方法及其評(píng)價(jià)方法，其特征在于，其方法為第一步確定設(shè)計(jì)綜合系數(shù)Ak電站鍋爐的設(shè)計(jì)綜合系數(shù)Ak確定使用下式Ak＝1-k1-k2-k3-k4其中，k1為電站鍋爐的高溫部件材料設(shè)計(jì)系數(shù)，按照電站鍋爐高溫部件在不同蒸汽出口溫度下選用材料劃分為A區(qū)、C區(qū)和D區(qū)表示在表1，電站鍋爐高溫部件材料設(shè)計(jì)系數(shù)k1=Σi6ki,]]>定義A區(qū)ki＝0，C區(qū)ki＝0.001，D區(qū)ki＝0.002；[表1]
k2為電站鍋爐部件強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)，按照電站鍋爐部件不同的強(qiáng)度設(shè)計(jì)結(jié)果劃分為A區(qū)和D區(qū)表示在表2，電站鍋爐部件強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)k2=Σi5ki,]]>定義A區(qū)ki＝0，D區(qū)ki＝0.002；[表2]
k3為電站鍋爐部件壽命設(shè)計(jì)系數(shù)，按照電站鍋爐部件不同的壽命設(shè)計(jì)結(jié)果劃分為A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)表示在表3，電站鍋爐部件壽命設(shè)計(jì)系數(shù)k3=Σi5ki,]]>定義A區(qū)ki＝0，B區(qū)ki＝0.0006，C區(qū)ki＝0.001；[表3]
k4為電站鍋爐部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系數(shù)，按照電站鍋爐部件不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果劃分為A區(qū)和C區(qū)表示在表4，電站鍋爐部件振動(dòng)設(shè)計(jì)系數(shù)k4=Σi7ki,]]>定義A區(qū)ki＝0，C區(qū)ki＝0.001；[表4]
第二步確定電站鍋爐本體的可用度AP1電站鍋爐本體的可用度AP1按照電站鍋爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值取為AP1＝0.9624～0.9786；第三步確定電站鍋爐燃料及燃燒子系統(tǒng)的可用度AP2電站鍋爐燃料及燃燒子系統(tǒng)的可用度AP2按照電站鍋爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值取為AP2＝0.9993～0.9997；第四步確定電站鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器及電動(dòng)機(jī)的可用度AP3電站鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器及電動(dòng)機(jī)的可用度AP3按照電站鍋爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值取為AP3＝0.9976～0.9986；第五步確定電站鍋控制及保護(hù)子系統(tǒng)的可用度AP4電站鍋爐控制及保護(hù)子系統(tǒng)的可用度AP4按照電站鍋爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值取為AP4＝0.9995～0.9997；第六步確定電站鍋爐吹灰、排污及疏水子系統(tǒng)的可用度AP5電站鍋爐吹灰、排污及系統(tǒng)的可用度AP5按照電站鍋爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值取為AP5＝0.9996～0.9998；第七步確定電站鍋爐的計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)POF不同容量的電站鍋爐在不同的計(jì)劃?rùn)z修年份的計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)POF的統(tǒng)計(jì)值表示在表5；[表5]
第八步計(jì)算電站鍋爐可用系數(shù)AF使用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算電站鍋爐的可用系數(shù)AFAF＝Ak·AP1·AP2·AP3·AP4·AP5·(1-POF)第九步結(jié)果評(píng)價(jià)只有計(jì)劃小修年份電站鍋爐的可用系數(shù)AF≥0.90，電站鍋爐設(shè)計(jì)的可用性達(dá)到優(yōu)良值，可用性設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)結(jié)束；第十步改進(jìn)設(shè)計(jì)當(dāng)只有計(jì)劃小修年份的電站鍋爐可用系數(shù)AF＜0.90時(shí)，改進(jìn)高溫部件材料設(shè)計(jì)、重新進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)、壽命設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并進(jìn)行設(shè)計(jì)可用性評(píng)價(jià)，直到只有小修年份電站鍋爐的可用系數(shù)AF≥0.90達(dá)到優(yōu)良值為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電站鍋爐高可用性的設(shè)計(jì)方法及其評(píng)價(jià)方法，其特征在于，其方法為確定設(shè)計(jì)綜合系數(shù)A
文檔編號(hào)G06F17/50GK1818463SQ20061002486
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者史進(jìn)淵, 楊宇, 鄧志成, 陳明強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究所