0 引言

随着我国经济的快速发展，电力装机容量不断增加，600 MW及以上等级燃煤发电机组逐渐成为我国发电机组的主力机型。然而，随着机组单机容量的不断增加，其可靠性水平对发电企业的经济效益及对电网的安全稳定运行有较大的影响[1-3]，因此，需要更多地关注600 MW及以上等级燃煤发电机组的可靠性。

通过整理、分析与研究机组的大量可靠性数据，找出其中的一些规律，可为广大发电企业提供参考。基于此，本文对2016年600 MW及以上等级燃煤机组可靠性指标、主要辅助设备可靠性指标进行分析与研究，特别对引起机组非计划停运的各种原因进行分析，同时与600 MW以下等级燃煤机组的可靠性指标做对比，找出影响600 MW及以上等级燃煤机组可靠性主要因素，为今后加强600 MW及以上等级燃煤机组可靠性管理提供依据和参考，从而提高机组可靠性水平。

1 燃煤机组装机情况

截至2016年年底，全国发电机组总装机容量为1 645 750 MW[4]，比2015年增长8.2%，其中火电装机容量为1 053 880 MW，占总装机容量的64.04%，可见火电在我国电力结构中仍然占主导地位。

表1为我国2012—2016年现役100 MW及以上等级燃煤机组的统计数据，由于我国电力行业执行上大压小的政策，所以100～299 MW的机组数量和装机容量都有所波动，这是因为老旧机组被关停，但还有一些企业自备电厂、热电联产机组在不断投产，但300 MW及以上等级燃煤机组则基本保持增长状态。从表1还可以看出，600 MW等级燃煤机组已经是我国火电机组的主力机型，尽管数量不及300 MW等级燃煤机组，但是总容量已经超过了300 MW等级燃煤机组；与此同时，我国1 000 MW等级燃煤机组的数量也越来越多，截至2016年年底，我国已投运96台，总容量达96 958 MW。

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2 600 MW及以上等级燃煤机组主要可靠性

引起引风机非计划停运的主要技术原因分别是断裂、温度高、漏油、松动、接地等，见表13。

表8为2016年给水泵组主要可靠性指标对比。由表8可见，尽管1 000 MW等级燃煤机组的运行小时数和运行系数较高，但其可用系数较低。

笔者于2014—2015年第一学期选择我校2013级护理大专班105人作为研究对象，年龄18～21岁，均为女生。所有学生均由具备丰富教学经验的教师授课，教材均选用高等教育出版社出版、苏成安主编的《儿童护理学》（高等职业教育护理专业教学资源库建设项目规划教材）。所有学生均在PBL教学前后接受统一的CTDI-CV（中文版评判性思维能力测量表）问卷调查。教师讲清楚调查目的后，护生按照问卷要求独立完成问卷填写，并由调查者当场收回。PBL教学前后共发放问卷210份，有效回收问卷210份，有效回收率为100.00%。

引起送风机非计划停运的主要技术原因分别是灭火、振动大、卡涩、堵塞等，见表11。

除2013年外，1 000 MW等级燃煤机组2015—2016年的年运行小时数和年利用小时数均高于2012年和2014年，且呈上升趋势，非计划停运次数呈现降低趋势；1 000 MW等级燃煤机组等效可用系数2012—2014连续3年下降，非计划停运次数持续上升。

 

表1 我国100 MW及以上等级燃煤机组装机构成

  

机组容量/MW项目年份20122013201420152016100～199机组数量/台331306294301299总容量/MW4389040885395904048640346200～299机组数量/台232211204198199总容量/MW4770143411419514069140926300～399机组数量/台806835880923973总容量/MW252233261883277313294078310928500～599机组数量/台88888总容量/MW40004000400040304030600～699机组数量/台429456480505534总容量/MW264146281066296446314356333436700～799机组数量/台1212121212总容量/MW900090009000916091601000机组数量/台5162708696总容量/MW5136262552706528688296958

 

表2 2012—2016年600，1 000 MW燃煤机组主要可靠性指标

  

机组容量/MW年度运行小时数利用小时数非计划停运次数非计划停运时间/h等效强迫停运率/%等效可用系数/%60020126919.814995.480.8558.440.8892.5620136884.995096.410.88102.931.4889.6320146871.434896.400.4817.700.2691.4720155905.574092.330.8463.441.0490.7720165689.343921.220.3540.100.6692.35100020127222.395775.890.2427.990.0090.5220137469.966313.800.4622.730.3188.8920147228.195887.420.8840.700.5685.8420157712.876127.180.251.890.0292.8820167339.335938.510.1323.360.3291.06

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3 不同等级燃煤机组主要可靠性指标对比

表3为2016年不同容量等级燃煤机组主要可靠性指标对比。由表3可见：在单机容量200～1 000 MW范围内，机组容量越大，利用小时数与运行小时数越高，这是因为容量越大的机组，其经济性越好，所以在同等情况下发电量也越多，这与国家的节能政策完全相符；但是，因为100 MW等级火电机组很多是企业自备电厂机组或热电联产机组，其运行小时数和利用小时数反而比200 MW等级机组高。

2016年1 000 MW等级燃煤机组年运行小时数、年利用小时数均高于600 MW等级燃煤机组，非计划停运次数和时间、等效强迫停运率均低于600 MW等级燃煤机组，这主要是由于1 000 MW机组单机容量大，经济性尤为显著，对电网安全稳定影响较大，优先安排1 000 MW等级燃煤机组发电。但1 000 MW等级燃煤机组等效可用系数比600 MW等级燃煤机组低1.29百分点。

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由于200 MW等级机组的利用小时数和运行小时数都比较低，所以发生非停的次数也相对较少，因此，非停时间和等效强迫停运率都相对较小，等效可用系数较高。

4 主要设备可靠性分析

机组可靠性水平如何，主要受机组各系统可靠性的影响，因此根据目前可靠性评价规程，对机组进行可靠性统计，不仅要统计三大主设备(锅炉、汽轮机、发电机)的可靠性，还需要统计主要辅助设备的可靠性。在分析三大主设备和主要辅助设备对600 MW及以上等级机组可靠性影响时，主要分析机组非停的影响，因为对于发电设备，非停指标备受关注。

 

表3 2016年不同等级燃煤机组主要可靠性指标对比

  

机组等级运行小时数利用小时数非计划停运次数非计划停运时间/h等效强迫停运率/%等效可用系数/%全部5632.504082.920.2023.450.3993.57100MW5583.134004.600.3848.730.6894.51200MW5190.043854.090.2516.070.3295.99300MW6005.394413.510.1210.760.1994.78350MW6649.544540.570.506.170.0993.02600MW5689.343921.220.3540.100.6692.351000MW7339.335938.510.1323.360.3291.06

 

表6 2016年磨煤机主要可靠性指标对比

  

机组等级/MW运行系数/%可用系数/%运行小时数非计划停运时间/h非计划停运率/%60055.8391.394890.906.650.14100069.3185.766071.5239.490.65

 

表7 2016年磨煤机非计划停运的主要技术原因

  

技术原因非计划停运次数非计划停运时间/h停运次数百分比/%停运时间百分比/%堵塞 0.6996.33956.1757.72其他 0.0690.5305.874.82漏油 0.0640.2895.382.64振动大0.0490.5624.163.38

 

表8 2016年给水泵组主要可靠性指标对比

  

机组等级/MW运行系数/%可用系数/%运行小时数非计划停运时间/h非计划停运率/%60047.5392.794163.9416.770.40100059.7985.615237.740.000.00

4.1 三大主设备可靠性

表4为三大主设备引发非计划停运[6]事件的比例，表5为非计划停运的前3位责任原因[7]。由表4可见，三大主设备引起的非计划停运占比排序为锅炉、汽轮机、发电机；由表5可见，检修质量不良、产品质量不良、燃料影响仍然是影响燃煤机组可靠性的主要因素，其中，检修质量不良占比最大。

 

表4 2016年三大主设备引发非计划停运的比例

  

主设备非计划停运次数非计划停运时间/h百分比/%锅炉 0.0615.75178.95汽轮机0.0150.92919.20发电机0.0010.0251.75

4.2 磨煤机可靠性

表6为2016年磨煤机主要可靠性指标对比。由表6可见，1 000 MW等级燃煤机组磨煤机的运行系数较高，主要是因为该等级机组磨煤机的运行小时数较高，因此导致的非停时间和非停率也较高。

 

表5 2016年非计划停运的前3位责任原因

  

责任原因非计划停运次数非计划停运时间/h百分比/%检修质量不良0.1013.6034.98产品质量不良0.071.383.56燃料影响 0.072.907.46

引起磨煤机非计划停运的主要技术原因及其排序为堵塞、其他、漏油和振动大等，见表7；主要部件为双进双出低速钢球磨煤机、辊-碗式中速磨煤机石子煤斗、辊-环式中速磨煤机、辊-碗式中速磨煤机本体出口管、磨煤机电动机等；主要责任原因是燃料影响、产品质量不良、规划不合理、设计不周、设备老化、检修质量不良等。

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4.3 给水泵组可靠性

表2为2012—2016年600，1 000 MW燃煤机组主要可靠性指标。

引起给水泵组非计划停运的主要技术原因分别是漏水、振动大、失灵、漏汽、松动等，见表9。

 

表9 2016年给水泵组非计划停运的主要技术原因

  

技术原因非计划停运次数非计划停运时间/h停运次数百分比/%停运时间百分比/%漏水 0.0430.47314.003.26振动大0.0374.55612.0031.41失灵 0.0250.2458.001.69漏汽 0.0250.2338.001.61松动 0.0250.1508.001.03

 

表10 2016年送风机主要可靠性指标对比

  

机组等级/MW运行系数/%可用系数/%运行小时数非计划停运时间/h非计划停运率/%60065.3792.315726.350.000.00100081.6785.977154.520.000.00

 

表11 2016年送风机非计划停运的主要技术原因

  

技术原因非计划停运次数非计划停运时间/h停运次数百分比/%技术原因非计划停运次数非计划停运时间/h停运次数百分比/%灭火 0.0060.00040.00卡涩 0.0030.00420.00振动大0.0030.06220.00堵塞 0.0000.00420.00

 

表12 2016年引风机主要可靠性指标对比

  

机组等级/MW运行系数/%可用系数/%运行小时数非计划停运时间/h非计划停运率/%60065.2692.195717.051.250.02100082.4686.627223.090.000.00

 

表13 2016年引风机非计划停运的主要技术原因

  

技术原因非计划停运次数非计划停运时间/h停运时间百分比/%技术原因非计划停运次数非计划停运时间/h停运时间百分比/%断裂 0.0080.32885.20松动0.0030.0164.28温度高0.0050.0112.89接地0.0030.0051.39漏油 0.0030.0205.17

 

表14 2016年高压加热器主要可靠性指标对比

  

机组等级/ MW运行系数/%可用系数/%运行小时数非计划停运时间/h非计划停运率/%60065.1393.255705.040.140.00100079.9584.577003.900.000.00

 

表15 2016年高压加热器非计划停运的主要技术原因

  

技术原因非计划停运次数非计划停运时间/h停运时间百分比/%技术原因非计划停运次数非计划停运时间/h停运时间百分比/%漏水 0.010.8615.92裂纹0.000.488.46磨损爆裂0.000.821.49冲蚀0.000.292.99腐蚀 0.010.6419.40

4.4 送风机可靠性

表10为2016年送风机主要可靠性指标对比。由表10可见，尽管1 000 MW等级燃煤机组的运行小时数和运行系数较高，但其可用系数较低。

由表2可以看出：近5年来，600 MW等级燃煤机组年运行小时数逐年降低；除2012年外，600 MW等级燃煤机组年利用小时数[5]也逐年降低。600 MW等级燃煤机组近5年来非计划停运次数、非计划停运时间、等效强迫停运率以及等效可用系数呈“M”形，但总体呈降低趋势。值得注意的是，2014—2016年全国开展超低环保排放改造，600 MW等级燃煤机组的可靠性指标分布规律值得进一步研究。

另外，纸基地膜的纤维素材料具有一定的吸湿性能，不但具有调节土壤湿度的作用，而且空气湿度也有一定的调节作用，可以有效抑制大棚中因过度潮湿而带来的菌核病和灰霉病等病害的发生和传播。

4.5 引风机可靠性

表12为2016年引风机主要可靠性指标对比。由表12可见，尽管1 000 MW等级燃煤机组的运行小时数和运行系数较高，但其可用系数较低。

指标分析

空气储罐是空气压缩机的配套设备，一般安装在室外，其工作流程为：空气进入压缩机经过增压后送入储气罐，然后再由储气罐管道供到各个用气地点，储气罐在空气压缩系统中的主要作用是保证供气稳定。

4.6 高压加热器可靠性

表14为2016年高压加热器主要可靠性指标对比。由表14可见，尽管1 000 MW等级燃煤机组的运行小时数和运行系数较高，但其可用系数较低。

引起高压加热器非计划停运的主要技术原因分别是漏水、磨损爆裂、腐蚀、裂纹、冲蚀等，见表15。

4.7 电除尘、脱硫系统可靠性

表16为2015—2016年电除尘和脱硫系统主要可靠性指标对比。由表16可见，2016年600 MW及以上等级燃煤机组电除尘和脱硫系统运行系数、可用系数、运行小时数均比2015年低(除电除尘可系数外)；2016年600 MW及以上等级燃煤机组脱硫系统非计划停运时间比2015年高，脱硫系统非计划停运率持平。

图8为样机定子3D结构模态振型图。图8中,n代表径向模态阶数,m代表定子沿轴的两种振动形式。当m=0时,壳体同向振动;当m=1时,壳体反向振动[8]。其中径向模态是引起电机振动噪声的主要原因[9]。

引起脱硫系统非计划停运的主要原因分别是烟气加热器堵塞、二氧化硫吸收系统故障、煤质与设计值相差较大、取消脱硫烟气旁路等，见表17。

 

表16 2015—2016年电除尘、脱硫系统主要可靠性指标对比

  

设备年度运行系数/%可用系数/%运行小时数非计划停运时间/h非计划停运率/%电除尘201572.8787.136383.410.000.00201672.7091.576368.300.000.00脱硫系统201569.6590.706100.930.000.00201665.9890.605780.200.140.00

 

表17 2016年脱硫系统非计划停运的主要技术原因

  

技术原因非计划停运次数非计划停运时间/h停运次数百分比/%技术原因非计划停运次数非计划停运时间/h停运次数百分比/%烟气加热器堵塞0.010.0820.32煤质与设计值相差较大0.000.046.51二氧化硫吸收系统故障0.000.0610.52取消脱硫烟气旁路0.000.022.53

5 结论

(1)600 MW及以上燃煤机组可靠性主要指标年利用小时数近5年来逐年降低，这与中国经济增长放缓、电量供求有密不可分的关系；非计划停运次数与时间呈现逐步降低态势，与近年来各发电企业加强设备管理、检修管理、非计划停运管理等有极大的关系。

(2)600 MW及以上等级燃煤机组与600 MW以下机组可靠性水平相比，年运行小时数和利用小时数较高，但等效可用系数相对较低。一方面，应提高600 MW及以上等级燃煤机组的可用小时数，即运行小时数和备用小时数；另一方面，应降低非计划停运时间。

(3)从三大主设备引发非计划停运的分析可见，锅炉系统的可靠性最差，因此对锅炉系统的日常维护和巡检要加大力度，从而提高机组可靠性。

(4)对比导致非计划停运的三大责任原因，检修质量不良排在第1位，产品质量不良排第2位，因此，应提高检修质量、严把产品质量，同时在运行维护中进一步加强可靠性管理工作，以提高机组的可靠性。

参考文献：

[1]杨婷婷,曾德良,刘继伟,等.大型火力发电机组节能优化研究与展望[J].华东电力,2010,38(6):898-902.

[2]赵希正.强化电网安全保障可靠供电[J].网络安全技术与应用,2003(11):9-12.

[3]蔡伯华,杨建伟,孟凡晨.影响电网安全运行的各类故障及其相应对策[J].华北电力技术,2010(8):43-45.

[4]2016年度发电机组运行可靠性分析报告[R].北京:中国电力企业联合会,2017.

[5]发电设备可靠性评价规程：DL/T 793—2012[S].

[6]赵毅,马剑民,梁昌乾, 等.超临界、超超临界机组运行安全性、可靠性分析[J].热力发电,2013,42(2):1-6.

[7]2016年度200 MW及以上容量火电机组主要辅助设备运行可靠性分析报告[R].北京:中国电力企业联合会,2017.