锅炉受热面可靠性评估与检修策略的分析论文_常顺

（大唐国际张家口发电厂河北张家口 075000）

摘要：锅炉受热面可靠性对于锅炉的使用效果和使用寿命具有重要影响。本文首先对锅炉受热面可靠性评估的依据、评估的方法以及相应的评估系统进行分析，依照分析结果，结合相关公式，以维护型检修与更新型检修两个角度去分析策略的选择方法和时间的确认方法。

关键词：锅炉受热面；可靠性评估；维修间隔期

锅炉受热面主要指的是将水汽工质和燃烧产物隔开的金属壁面，它可以将燃烧物产生的热量传递给锅炉的水汽工质，在受热的同时承受压力，在整个锅炉中，因这种较为恶劣的条件很有可能发生损坏，而可靠性主要指的是锅炉在一定时间和一定条件下实现功能发挥的能力。

一、锅炉受热面可靠性评估

锅炉受热面可以分为水冷壁、过热器、再热器与省煤器四种。水冷壁管、再热器管、过热器管和省煤器管都有可能因为短期过热、腐蚀疲劳等原因发生损坏，进而导致失效，如水冷壁管的倾斜管就会因短期过热而失效，燃烧器周围管段就容易因水冷壁向火侧腐蚀而失效[1]。以电站锅炉为例，在评价其锅炉可靠性时所参考的主要指标包含了可用系数、等效可用系数、非计划停运率、强迫停运率、运行系数、等效强迫停运率、计划停运系数和非计划停运系数，锅炉受热面是锅炉中的重要部分，可以为整个锅炉的热效率提供服务。锅炉受热面的环境条件、使用条件、操作条件与检修维护条件都会影响到可靠性，条件越差，可靠性就越低。在进行可靠性分析时，正态分布、指数分布、对数正态分布与威布尔分布是通常情况下的概率分布方法，可以通过现场统计或是试验得出数据，对此进行分析和推断能够将锅炉受热面设备的寿命分布情况给予判定，进而得出累计分布函数，将可靠度、概率密度函数、故障率等可靠性参数加以计算。

依靠先进的计算机技术可以建立相关系统来求得锅炉受热面可靠性数据，完成可靠性评估工作。对此，需要针对锅炉受热面的泄露问题来建立一个相对完整的数据库，数据库中包含了锅炉的型号、名称、出厂日期、使用时间以及故障类型、故障发生时间、停机时间等多个方面，针对当前常见的先天缺陷爆管（因元件本身质量、安装环节不当而导致的爆管事故，如焊接缺陷等）、短期异常爆管（如吹灰器非正常吹损、汽水回路流量中断，和设备的使用时长无关）和慢性爆管（因为使用时长而导致设备老化，进而导致爆管）事件制定出相应的解决对策，做到提前预防，经过实践分析，可以发现因设备老化导致的爆管事故占多数，对此需要进行预防检修，在爆管事故发生后，可以采取更换或维修老设备的方法。

在可靠性评估系统中，故障分析包含了故障的统计与故障规律的分布两个方面，在故障统计中，包含了故障类型的统计与子系统的故障统计，在故障规律分布中，包含了可靠性指标（间隔时间、平均寿命、常见故障、特征寿命、更换寿命）的计算，和参数的估计。在分布模型方面，以我国某厂建立的故障分析系统为例，在该系统中，将数据分别作出四种假设，即服从指数分布、服从正态分布、服从对数正态分布和服从威布尔分布。对这四种假设情况分别进行检验，如果对假设情况表示接受，那么可以进行参数的估计工作，进而将分布模型予以确认。依托数据库和相应的分析处理系统，可以找到影响锅炉受热面可靠性的因素，和锅炉受热面故障规律，为受热面的检修提供基础。

二、受热面检修策略分析

在制定受热面检修策略时，其重点在于检修策略的选择与检修时间的选择，二者的最佳平衡点就是制定最佳检修策略的基本条件。

（一）策略的选择

在制定检修策略的时候，需要对炉管失效进行预测，保证锅炉承压部件的安全运行，同时，需要尽量避免材料使用上的浪费，可以利用定量分析的方法来优化检修策略，让锅炉承压部件使用寿命得到延长，发挥出最大的经济价值。首先需要依照运行计划和启停周期对未来可能发生的破裂和泄露事件的几率予以预测，其次需要对各种检修的方式下会产生的破裂/泄露事件的几率进行预测，对如果不做出检修活动的运行费用予以计算，将各种检修方式下的风险转化成资金费用，折算成净现值，进而选择最佳方案[2]。设每年的净现金流量为，设一年为单位的分析期是n，贴现率是i，那么净现值公式为：

（1）

结合公式（1），如果NPV≥0，那么说明此策略可行，如果NPV＜0，那么说明此策略不行，如果互斥策略较多，那么NPV越大越好。如果检修改造规模较大，且多种策略的NPV均大于0，那么需要计算净现值率，净现值率。利用这种方法可以将可靠性予以保证，同时可以保证经济效益最大化，如进行检修决策的时候，制定了五种方案。第一种，无措施，继续使用旧设备；第二种，技术改造旧设备；第三种，大修旧设备；第三种，将旧设备替换成相同结构新设备；第五种，即将旧设备替换成高新技术新设备。利用净现值和净现值率的分析方法可以对这五种方案进行选择，结合锅炉设备的剩余寿命，可以总结出炉管失效率与实践之间的关系，然后决定炉管更换的最佳时间。