上海市節(jié)能協(xié)會(huì)工業(yè)領(lǐng)域分布式供能發(fā)展研究課題組

工業(yè)分布式供能系統(tǒng)可靠性評(píng)估

上海市節(jié)能協(xié)會(huì)工業(yè)領(lǐng)域分布式供能發(fā)展研究課題組

介紹了分布式供能系統(tǒng)和工業(yè)燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)可靠性評(píng)估指標(biāo),并對(duì)已投運(yùn)的分布式供能系統(tǒng)的項(xiàng)目作了可靠性評(píng)估,最后提出了加強(qiáng)可靠管理的建議.

分布式供能;可靠性指標(biāo);可靠性評(píng)估

1 分布式供能系統(tǒng)可靠性評(píng)估指標(biāo)

分布式供能系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱DES)可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定條件下有效地實(shí)現(xiàn)規(guī)定功能的概率,也可以說(shuō)是系統(tǒng)按照指令穩(wěn)定運(yùn)行的特性,體現(xiàn)了用戶對(duì)于系統(tǒng)的滿意程度和對(duì)設(shè)備供應(yīng)商及設(shè)計(jì)施工、調(diào)試單位的信任程度.

本市迄今為止的燃?xì)夥植际焦┠茼?xiàng)目多屬于民用型分布式供能(以下簡(jiǎn)稱CDES),是以商業(yè)或醫(yī)療機(jī)構(gòu)為主要服務(wù)對(duì)象,以調(diào)節(jié)空氣溫度為主要目標(biāo).由于本市處于亞熱帶地區(qū),分布式供能在春秋季的負(fù)荷不高,系統(tǒng)容量配置受到很大限制.其所供應(yīng)的能量占用戶全部能耗量的份額相應(yīng)較低,一般約為20%,大部分能耗仍以傳統(tǒng)的供能系統(tǒng)供給.所以,即使分布式供能系統(tǒng)停運(yùn),可以用傳統(tǒng)供能系統(tǒng)替代,用戶對(duì)分布式供能的可靠性表現(xiàn)不很敏感.

工業(yè)型分布式供能系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱IDES)與CDES在可靠性要求方面有很大區(qū)別.醫(yī)藥、造紙、化工、電子、食品等連續(xù)生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)要求連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)熱負(fù)荷.在這種情況下,如果一旦分布式供能系統(tǒng)停用,就可能導(dǎo)致全廠或者大部分生產(chǎn)設(shè)備停產(chǎn).可以說(shuō),工業(yè)型的分布式供能系統(tǒng)可靠性幾乎等同于其主業(yè)設(shè)備的可靠性.這是IDES和CDES的主要區(qū)別之一.因此,高可靠性成為IDES前提.加強(qiáng)可靠性研究,改善可靠性管理,確保可靠性實(shí)施,是推廣IDES一項(xiàng)重要工作.但燃?xì)釯DES供能在我國(guó)尚處于起步階段,迄今尚無(wú)相關(guān)可靠性的資料和管理經(jīng)驗(yàn).本文參照北美有關(guān)機(jī)構(gòu)和我國(guó)原水利電力部對(duì)于電力設(shè)備可靠性的規(guī)定,根據(jù)燃?xì)釯DES供能的特點(diǎn)及現(xiàn)有部分分布式供能項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行,提出以下幾個(gè)性能指標(biāo)作為IDES系統(tǒng)可靠性評(píng)估的主要參考指標(biāo).

(1)可用系數(shù)(AF):指統(tǒng)計(jì)期間的可用時(shí)間與日歷時(shí)間之比.

(2)運(yùn)行系數(shù)(RH):指統(tǒng)計(jì)期間系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間和日歷時(shí)間之比.

(3)非計(jì)劃停運(yùn)率(UOR):指在計(jì)劃?rùn)z修以外,設(shè)備或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能維持安全運(yùn)行而必須停止運(yùn)行的程度.

(4)強(qiáng)迫停運(yùn)率(FOR):指設(shè)備或者系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障,在6小時(shí)內(nèi)必須停止運(yùn)行的程度.

(5)平均非計(jì)劃停運(yùn)間隔時(shí)間(SH):指分布式供能系統(tǒng)發(fā)生非計(jì)劃停運(yùn)的頻繁程度.

以上各個(gè)指標(biāo)從不同角度描述了DES可靠性狀況.為簡(jiǎn)化管理,建議以可用系數(shù)AF、運(yùn)行系數(shù)RH及非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)L、平均非計(jì)劃停運(yùn)間隔時(shí)間SH 4個(gè)指標(biāo)作為DES可靠性管理的基本指標(biāo).業(yè)主有細(xì)化管理要求的,可參考上述全部指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

2 工業(yè)燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)可靠性評(píng)估指標(biāo)

以全壽命周期研究可靠性管理,設(shè)定:全壽命周期為20年;燃?xì)廨啓C(jī)大修周期為60000h,每次720h,小修周期為半年,每次120h;非計(jì)劃停機(jī)每年2次,每次48h.內(nèi)燃機(jī)大修周期為30000h,每次為480h;小修周期為半年,每次48小時(shí);非計(jì)劃停機(jī)每年2次,每次24h.

相應(yīng)的可靠性性能指標(biāo)為:

(1)燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)全壽命周期可用率

全壽命大修時(shí)間h1=21040h;

全壽命小修時(shí)間h2=4742h;

全壽命非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間h3=960h;

全壽命期間可用率=0.847.

(2)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)全壽命周期可用率

全壽命日歷時(shí)間h=8760X20=175200h;

全壽命期間大修時(shí)間h1=(h/60000)X720= 21024h;

全壽命期間小修時(shí)間h2=《(h1-h2)/4380》X 120=4224h;

全壽命期間非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間h3=(48X2)X 20=2016h;

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

3 已運(yùn)行分布式供能系統(tǒng)的項(xiàng)目可靠性評(píng)估

迄2012年底,上海市實(shí)際應(yīng)用的項(xiàng)目共計(jì)26個(gè).多為民用型項(xiàng)目,對(duì)可靠性管理不很敏感,相關(guān)數(shù)據(jù)積累不多.按照項(xiàng)目可靠性優(yōu)劣,大致可以分為以下三類,第一類是可靠性良好的項(xiàng)目,系統(tǒng)可用率在95%以上.如市一醫(yī)院松江分院項(xiàng)目,投運(yùn)2年來(lái),系統(tǒng)可用系數(shù)達(dá)到100%;花園飯店在投運(yùn)后2年內(nèi),可用系數(shù)達(dá)到90%以上.第二類是近三年來(lái)的可用系數(shù)約在50%,即有一半時(shí)間處于不可用狀態(tài).第三類為基本在不可用狀態(tài),近三年來(lái)可用系數(shù)低于10%,接近報(bào)廢狀態(tài).

上述三類應(yīng)用項(xiàng)目中可靠性較低下的主要原因有如下幾點(diǎn):

(1)項(xiàng)目前期負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)大,造成"大馬拉小車",投運(yùn)不到1年,即停止運(yùn)行.

(2)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段設(shè)備選型久合理,如主設(shè)備只能在90%以上負(fù)荷運(yùn)行,否則會(huì)產(chǎn)生有毒尾氣,導(dǎo)致長(zhǎng)期停運(yùn).

(3)投運(yùn)后設(shè)備缺陷消除不及時(shí),如項(xiàng)目中因2臺(tái)設(shè)備缺陷未及時(shí)消除,導(dǎo)致停運(yùn)數(shù)月.

(4)在簽訂立合同時(shí),與供貨商在售后技術(shù)支持、維護(hù)和備品供應(yīng)方面的缺少明確約定,投運(yùn)后一旦發(fā)生問(wèn)題,雙方責(zé)任界限不清,拖延了缺陷的消除,嚴(yán)重影響了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性.

對(duì)(1)~(3)條是影響可靠性的技術(shù)原因,往往因?yàn)楣芾聿簧贫M(jìn)一步影響系統(tǒng)可靠性.

從上述分析可見(jiàn),技術(shù)性因素是影響系統(tǒng)可靠性根本影響,一旦制造質(zhì)量、設(shè)備選型、系統(tǒng)配置有失誤,要在投產(chǎn)后糾正,往往難度大、耗時(shí)長(zhǎng).而目前影響系統(tǒng)可用率的關(guān)鍵是管理性原因,比如,有一個(gè)項(xiàng)目的主機(jī)運(yùn)往國(guó)外作調(diào)換性大修,主機(jī)返回時(shí)在海關(guān)受阻長(zhǎng)達(dá)半年余,以致系統(tǒng)長(zhǎng)期停運(yùn).另一個(gè)項(xiàng)目控制系統(tǒng)故障,因?yàn)楹贤袑?duì)售后技術(shù)支持沒(méi)有明確的條款規(guī)定,導(dǎo)致供應(yīng)商遲遲未派員修復(fù),直接影響了系統(tǒng)的可用率.

4 加強(qiáng)可靠性管理的建議

(1)做好前期基礎(chǔ)工作

DES項(xiàng)目投資額較大,且為技術(shù)性強(qiáng)、系統(tǒng)性強(qiáng)的工程,必須按照規(guī)定程序嚴(yán)格執(zhí)行.有些項(xiàng)目的失敗,起于前期工作不認(rèn)真,導(dǎo)致決策失誤.如有一個(gè)項(xiàng)目因業(yè)主未弄清實(shí)際需求,配置的機(jī)組容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于需求,以致機(jī)組只能在遠(yuǎn)低于額定負(fù)荷下運(yùn)行,最后只能報(bào)廢.

前期工作重重之重是對(duì)用戶熱負(fù)荷的測(cè)算,這對(duì)于改造項(xiàng)目來(lái)說(shuō),相對(duì)簡(jiǎn)單.對(duì)于新建項(xiàng)目,除了理論計(jì)算之外,一定要和相似條件的項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)證性比較,才能得出比較合理的結(jié)論.

(2)合理配置系統(tǒng)是前提

DES是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng),系統(tǒng)配置合理與否,是決定可靠性高低的重要因素.為了確保系統(tǒng)的高可靠性,必須在分布式供能和備用應(yīng)急鍋爐的配置比例上作出合理選擇,才能做到可靠經(jīng)濟(jì).首先應(yīng)選擇有實(shí)績(jī)的設(shè)計(jì)單位,做到量身定做.其次要注重供應(yīng)商的選擇,盡可能選擇在本市有派出機(jī)構(gòu)的公司或者在本市的合作伙伴技術(shù)力量比較雄厚的公司,一旦發(fā)生問(wèn)題,能夠得到及時(shí)圓滿解決.

(3)訂好合同是關(guān)鍵

業(yè)主和供應(yīng)商、設(shè)計(jì)單位及施工單位簽訂的合同,在設(shè)備售后的技術(shù)支持、維護(hù)支持及備品供應(yīng)等方面應(yīng)有的明確條款約定,以便在運(yùn)行中發(fā)生問(wèn)題時(shí)有椐可依.現(xiàn)在普遍發(fā)生在合同訂立時(shí)或者因?yàn)樯鲜鰧?duì)策提高并應(yīng)從項(xiàng)目前期工作到設(shè)計(jì)施工、調(diào)試投運(yùn)、更新改造,直至最后報(bào)廢,作可靠性的全過(guò)程管理.環(huán)環(huán)相扣,缺一不可,沒(méi)有全過(guò)程管理,就沒(méi)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.

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