工业分布式供能系统可靠性评估

上海市节能协会工业领域分布式供能发展研究课题组

工业分布式供能系统可靠性评估

上海市节能协会工业领域分布式供能发展研究课题组

介绍了分布式供能系统和工业燃气分布式供能系统可靠性评估指标,并对已投运的分布式供能系统的项目作了可靠性评估,最后提出了加强可靠管理的建议.

分布式供能;可靠性指标;可靠性评估

1 分布式供能系统可靠性评估指标

分布式供能系统(以下简称DES)可靠性是指系统在规定的时间内和规定条件下有效地实现规定功能的概率,也可以说是系统按照指令稳定运行的特性,体现了用户对于系统的满意程度和对设备供应商及设计施工、调试单位的信任程度.

本市迄今为止的燃气分布式供能项目多属于民用型分布式供能(以下简称CDES),是以商业或医疗机构为主要服务对象,以调节空气温度为主要目标.由于本市处于亚热带地区,分布式供能在春秋季的负荷不高,系统容量配置受到很大限制.其所供应的能量占用户全部能耗量的份额相应较低,一般约为20%,大部分能耗仍以传统的供能系统供给.所以,即使分布式供能系统停运,可以用传统供能系统替代,用户对分布式供能的可靠性表现不很敏感.

工业型分布式供能系统(以下简称IDES)与CDES在可靠性要求方面有很大区别.医药、造纸、化工、电子、食品等连续生产的工业企业要求连续稳定供应热负荷.在这种情况下,如果一旦分布式供能系统停用,就可能导致全厂或者大部分生产设备停产.可以说,工业型的分布式供能系统可靠性几乎等同于其主业设备的可靠性.这是IDES和CDES的主要区别之一.因此,高可靠性成为IDES前提.加强可靠性研究,改善可靠性管理,确保可靠性实施,是推广IDES一项重要工作.但燃气IDES供能在我国尚处于起步阶段,迄今尚无相关可靠性的资料和管理经验.本文参照北美有关机构和我国原水利电力部对于电力设备可靠性的规定,根据燃气IDES供能的特点及现有部分分布式供能项目的实际运行,提出以下几个性能指标作为IDES系统可靠性评估的主要参考指标.

(1)可用系数(AF):指统计期间的可用时间与日历时间之比.

(2)运行系数(RH):指统计期间系统实际运行时间和日历时间之比.

(3)非计划停运率(UOR):指在计划检修以外,设备或者系统出现故障不能维持安全运行而必须停止运行的程度.

(4)强迫停运率(FOR):指设备或者系统一旦出现故障,在6小时内必须停止运行的程度.

(5)平均非计划停运间隔时间(SH):指分布式供能系统发生非计划停运的频繁程度.

以上各个指标从不同角度描述了DES可靠性状况.为简化管理,建议以可用系数AF、运行系数RH及非计划停运次数L、平均非计划停运间隔时间SH 4个指标作为DES可靠性管理的基本指标.业主有细化管理要求的,可参考上述全部指标进行统计分析.

2 工业燃气分布式供能系统可靠性评估指标

以全寿命周期研究可靠性管理,设定:全寿命周期为20年;燃气轮机大修周期为60000h,每次720h,小修周期为半年,每次120h;非计划停机每年2次,每次48h.内燃机大修周期为30000h,每次为480h;小修周期为半年,每次48小时;非计划停机每年2次,每次24h.

相应的可靠性性能指标为:

(1)燃气轮机系统全寿命周期可用率

全寿命大修时间h1=21040h;

全寿命小修时间h2=4742h;

全寿命非计划停机时间h3=960h;

全寿命期间可用率=0.847.

(2)内燃机系统全寿命周期可用率

全寿命日历时间h=8760X20=175200h;

全寿命期间大修时间h1=(h/60000)X720= 21024h;

全寿命期间小修时间h2=《(h1-h2)/4380》X 120=4224h;

全寿命期间非计划停机时间h3=(48X2)X 20=2016h;

全寿命可用率=(h-h1-h2-h3)/h=147936/ 175200=0.844.

3 已运行分布式供能系统的项目可靠性评估

迄2012年底,上海市实际应用的项目共计26个.多为民用型项目,对可靠性管理不很敏感,相关数据积累不多.按照项目可靠性优劣,大致可以分为以下三类,第一类是可靠性良好的项目,系统可用率在95%以上.如市一医院松江分院项目,投运2年来,系统可用系数达到100%;花园饭店在投运后2年内,可用系数达到90%以上.第二类是近三年来的可用系数约在50%,即有一半时间处于不可用状态.第三类为基本在不可用状态,近三年来可用系数低于10%,接近报废状态.

上述三类应用项目中可靠性较低下的主要原因有如下几点:

(1)项目前期负荷预测过大,造成"大马拉小车",投运不到1年,即停止运行.

(2)项目设计阶段设备选型久合理,如主设备只能在90%以上负荷运行,否则会产生有毒尾气,导致长期停运.

(3)投运后设备缺陷消除不及时,如项目中因2台设备缺陷未及时消除,导致停运数月.

(4)在签订立合同时,与供货商在售后技术支持、维护和备品供应方面的缺少明确约定,投运后一旦发生问题,双方责任界限不清,拖延了缺陷的消除,严重影响了系统运行可靠性.

对(1)~(3)条是影响可靠性的技术原因,往往因为管理不善而进一步影响系统可靠性.

从上述分析可见,技术性因素是影响系统可靠性根本影响,一旦制造质量、设备选型、系统配置有失误,要在投产后纠正,往往难度大、耗时长.而目前影响系统可用率的关键是管理性原因,比如,有一个项目的主机运往国外作调换性大修,主机返回时在海关受阻长达半年余,以致系统长期停运.另一个项目控制系统故障,因为合同中对售后技术支持没有明确的条款规定,导致供应商迟迟未派员修复,直接影响了系统的可用率.

4 加强可靠性管理的建议

(1)做好前期基础工作

DES项目投资额较大,且为技术性强、系统性强的工程,必须按照规定程序严格执行.有些项目的失败,起于前期工作不认真,导致决策失误.如有一个项目因业主未弄清实际需求,配置的机组容量远远大于需求,以致机组只能在远低于额定负荷下运行,最后只能报废.

前期工作重重之重是对用户热负荷的测算,这对于改造项目来说,相对简单.对于新建项目,除了理论计算之外,一定要和相似条件的项目进行实证性比较,才能得出比较合理的结论.

(2)合理配置系统是前提

DES是一个复杂系统,系统配置合理与否,是决定可靠性高低的重要因素.为了确保系统的高可靠性,必须在分布式供能和备用应急锅炉的配置比例上作出合理选择,才能做到可靠经济.首先应选择有实绩的设计单位,做到量身定做.其次要注重供应商的选择,尽可能选择在本市有派出机构的公司或者在本市的合作伙伴技术力量比较雄厚的公司,一旦发生问题,能够得到及时圆满解决.

(3)订好合同是关键

业主和供应商、设计单位及施工单位签订的合同,在设备售后的技术支持、维护支持及备品供应等方面应有的明确条款约定,以便在运行中发生问题时有椐可依.现在普遍发生在合同订立时或者因为上述对策提高并应从项目前期工作到设计施工、调试投运、更新改造,直至最后报废,作可靠性的全过程管理.环环相扣,缺一不可,没有全过程管理,就没有高可靠性.

Industrial Distributed Power System Reliability Evaluation

It introduces distributed energy supply system and industrial gas distributed energy supply system reliability index.It has been put into operation in distributed energy supply system project.It puts forward suggestions about strengthening reliable management.

distributed energy supply,reliability index,reliability evaluation