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【摘 要】本文针对某电厂330MW亚临界机组的主要辅机推荐采用单列配置，并从机组的供热性质入手，根据机组的热负荷情况和供热运行模式，通过可靠性理论分析，计算并分析了采用单、双列配置对机组供热可靠性的影响。
【关键词】单列辅机；供热；可靠性分析
0.前言
本文针对某电厂330MW亚临界机组的主要辅机推荐采用单列配置，并从机组的供热性质入手，根据机组的热负荷情况和供热运行模式，通过可靠性理论分析，计算并分析了采用单、双列配置对机组供热可靠性的影响。
1.某电厂供热可靠性分析
该电厂为集中采暖供热项目，必须保证供热的可靠性。在最大的一台锅炉停运时，另一台机组按最大抽汽能力供热，再加上老厂的供热能力，可满足新、老热网共1220×104m2供热面积，达到冬季最大热负荷的72%以上，满足规程《火力发电厂设计技术规程》对供热要求。
由于在机组层级上实现了供热备用，该电厂2×330MW机组主要辅机是采用单列还是双列设置，不会影响到全厂的供热可靠性。因此辅机的设置首先要考虑其运行的安全性和经济性，其次考虑对机组本身供热可靠性的影响。
2.可靠性理论
2.1 可靠性概念
发电设备可靠性，是指设备在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。电厂设备在故障后大都是可修复的，在加入维修性的因素后，对可靠性的評估发展了可用性的概念。
系统可用性评估建立在元件可用性评估及系统与元件的逻辑关系上，而元件的可用性可根据元件运行和维修历史记录计算。目前国内各电厂对机组的可用系数均有统计。
2.2 评价指标
要对一个系统或设备的可靠性进行评价，首先要了解衡量可靠性的指标。根据中电联每年发布的《火电机组主要辅助设备运行可靠性指标》，其中对辅机可靠性的统计主要包括五项指标，分别为运行系数、可用系数、计划停运系数、非计划停运系数和非计划停运率。按DL/T 793-2001《发电设备可靠性评价规程》和DL/T861《电力可靠性基本名词术语》，对这五项指标分别定义如下：
运行系数（SF） =运行小时/统计期间小时×100%；
可用系数（AF）=可用小时/统计期间小时×100%，其中可用小时=运行小时+计划停运小时；
计划停运系数（POF）=计划停运小时/统计期间小时×100%；
非计划停运系数（UOF）=非计划停运小时/统计期间小时×100%；
非计划停运率（UOR）=非计划停运小时/（非计划停运小时+运行小时）×100%。
这五个指标中可用系数（AF）和非计划停运率（UOR）是与设备可靠性最直接关联的指标。
3.主要辅机可靠性计算
3.1 设备可靠性计算条件及说明
非计划停运率为非计划停运小时与非计划停运小时和运行小时之和的比值。本专题取用非计划停运率进行设备可靠性分析，数据取自2008年统计数据中按主机容量分列的设备可靠性数据。
可靠性比较中机组负荷点选取的说明。在机组50%BMCR（约为60%THA）及以上负荷运行时，对于双列辅机配置必须双列均投入运行，单列则所有辅机均需投入运行。在机组运行在50%BMCR（约为60%THA）以下负荷时，对于双列辅机配置则保证单列运行即可，单列则所有辅机均需投入运行。因此以下可将50% BMCR工况点作为计算的临界工况点。
由2008年统计数据（容量300-362.5MW的半容量辅机）可知：双列配置的送风机的运行可靠性为99.97%（非计划停运率即失效性概率为0.03%），一次风机的运行可靠性为99.97%（非计划停运率即失效性概率为0.03%），引风机的运行可靠性为99.98%（非计划停运率失效性概率为0.02%），给水泵组的运行可靠性为99.72%（非计划停运率即失效性概率为0.28%）。
由2008年统计数据（容量600-660MW的半容量辅机）可知：单列配置的送风机的运行可靠性为99.98%（非计划停运率即失效性概率为0.02%），一次风机的运行可靠性为99.98%（非计划停运率即失效性概率为0.02%），引风机的运行可靠性为99.98%（非计划停运率失效性概率为0.02%），给水泵组的运行可靠性为99.79%（非计划停运率即失效性概率为0.21%）。
3.4 机组0%～50%BMCR负荷条件下可靠性计算
若机组带0%～50%BMCR负荷，对于双列设备来说，此处的设备可靠性是指并行设备中有任一台或两台能正常运行的概率。对于单列设备则要求全部正常运行。目前国内的设备绝大部分都是双列设置，其可靠性与单列设置有可能会有微小的差别。
对于双列配置设备，根据二项式展开定律计算出这一连续系统的运行可靠性为0.99999194，这一连续系统的运行失效概率S=1-K=1-0.99999194=0.00000806，这一失效概率相当于10万小时的运行时间中会出现0.806小时的非计划停机。
对于单列配置设备，根据二项式展开定律计算出这一连续系统的运行可靠性为0.9973，这一连续系统的运行失效概率S=1-K=1-0.9973=0.0027，这一失效概率相当于10万小时的运行时间中会出现270小时的非计划停机。
3.5 机组50%～100%BMCR负荷条件下可靠性计算
若机组带50%～100%BMCR负荷，对于双列设备来说，需两台并列设备均正常运行，而对于单列设备则仍要求全部正常运行。
对于双列设备，根据二项式展开定律计算出这一连续系统的运行可靠性为0.9928，这一连续系统的运行失效概率S=1-K=1-0.9928=0.0072。 对于单列设备，其可靠性与50%BMCR负荷要求相同，即可靠性K= 0.9973这一连续系统的运行失效概率：
S=1-K=1-0.9973=0.0027。
4.机组供热可靠性分析
机组的可靠性是由BOP辅助系统、锅炉本体、锅炉辅助系统、汽机本体、汽机辅助系统等多个子系统的可靠性及其串联逻辑关系来共同决定的。造成机组的非计划停机的原因很多，主要是汽机EH油系统、汽封系统运行异常，汽机本体振动异常，真空度异常，给水泵运行故障，锅炉燃烧系统故障，磨煤机故障以及爆管等，其中因辅机可靠性造成的机组的非计划停机比例较小，对机组可靠性的影响只占一小部分。
4.1 辅机运行可靠性
机组处在50%BMCR以下负荷时，双列配置辅机系统的运行可靠性K为0.99999194，运行失效概率S为0.00000806。单列配置辅机系统的运行可靠性K为0.9973，运行失效概率S为0.0027。
机组处在50%BMCR及以上负荷时，双列配置辅机系统的运行可靠性K为0.9928，运行失效概率S为0.0072；单列配置辅机系统的运行可靠性K为0.9973，运行失效概率S为0.0027。
由以上数据可以看出，机组处在50%BMCR以下负荷时，双列配置辅机系统的可靠性大大高于单列配置辅机；而机组处在50%BMCR及以上负荷时，双列配置辅機系统的运行可靠性则低于单列配置辅机，运行失效概率高出约167%。
4.2 汽机对外供热的负荷条件
供热机组对主蒸汽流量有最低限度要求，一般称为投供热最小允许进汽量，即需满足此主蒸汽流量方可进行对外供热。对于该电厂，其最小允许进汽量要求不低于50%BMCR（约60%THA）流量，即550t/h，且推荐要求达到70% THA流量对机组的运行可靠性更好。
由此可知，汽机处在0%～50%BMCR负荷之间时，为满足汽机安全、稳定运行的要求，汽机无法正常对外供热。因此即使是双列辅机配置的机组，在一侧辅机故障时，要实现对外供热，仅靠另一侧辅机运行是不可靠的的，也是不安全的。
5.结论
对机组运行可靠性来说，电厂采用双列设备时，如果双列设备任一侧某设备出现故障，机组需降负荷至50%BMCR运行。电厂采用单列设备时，如果单列设备任一故障，则故障设备所在机组停机。即满足机组在50%BMCR以下负荷运行的要求时，双列设备的电厂机组运行可靠性更高一些，满足机组在50%BMCR以上负荷运行的要求时，单列设备的电厂机组运行可靠性更高一些。
对供热可靠性来说，在满足投供热最小允许进汽量和低压缸最小冷却流量两个条件的约束下，为满足汽机安全、稳定运行的要求，汽机在降到50%BMCR负荷时无法对外正常供热。从这个意义上讲，单列和双列设置的性质是一致的，单列的可靠性要略高于双列的可靠性。当然，采用双列设备的机组，在双列设备任一侧某设备出现故障，机组可降负荷至50%BMCR运行，虽然此时无法对外提供满足要求（压力、温度和流量）的供热蒸汽，但仍可抽出少量蒸汽，作为另一台运行供热机组的补充，但这样的运行模式具有较大风险，对机组的寿命和安全是不利的。
【关键词】单列辅机；供热；可靠性分析
0.前言
本文针对某电厂330MW亚临界机组的主要辅机推荐采用单列配置，并从机组的供热性质入手，根据机组的热负荷情况和供热运行模式，通过可靠性理论分析，计算并分析了采用单、双列配置对机组供热可靠性的影响。
1.某电厂供热可靠性分析
该电厂为集中采暖供热项目，必须保证供热的可靠性。在最大的一台锅炉停运时，另一台机组按最大抽汽能力供热，再加上老厂的供热能力，可满足新、老热网共1220×104m2供热面积，达到冬季最大热负荷的72%以上，满足规程《火力发电厂设计技术规程》对供热要求。
由于在机组层级上实现了供热备用，该电厂2×330MW机组主要辅机是采用单列还是双列设置，不会影响到全厂的供热可靠性。因此辅机的设置首先要考虑其运行的安全性和经济性，其次考虑对机组本身供热可靠性的影响。
2.可靠性理论
2.1 可靠性概念
发电设备可靠性，是指设备在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。电厂设备在故障后大都是可修复的，在加入维修性的因素后，对可靠性的評估发展了可用性的概念。
系统可用性评估建立在元件可用性评估及系统与元件的逻辑关系上，而元件的可用性可根据元件运行和维修历史记录计算。目前国内各电厂对机组的可用系数均有统计。
2.2 评价指标
要对一个系统或设备的可靠性进行评价，首先要了解衡量可靠性的指标。根据中电联每年发布的《火电机组主要辅助设备运行可靠性指标》，其中对辅机可靠性的统计主要包括五项指标，分别为运行系数、可用系数、计划停运系数、非计划停运系数和非计划停运率。按DL/T 793-2001《发电设备可靠性评价规程》和DL/T861《电力可靠性基本名词术语》，对这五项指标分别定义如下：
运行系数（SF） =运行小时/统计期间小时×100%；
可用系数（AF）=可用小时/统计期间小时×100%，其中可用小时=运行小时+计划停运小时；
计划停运系数（POF）=计划停运小时/统计期间小时×100%；
非计划停运系数（UOF）=非计划停运小时/统计期间小时×100%；
非计划停运率（UOR）=非计划停运小时/（非计划停运小时+运行小时）×100%。
这五个指标中可用系数（AF）和非计划停运率（UOR）是与设备可靠性最直接关联的指标。
3.主要辅机可靠性计算
3.1 设备可靠性计算条件及说明
非计划停运率为非计划停运小时与非计划停运小时和运行小时之和的比值。本专题取用非计划停运率进行设备可靠性分析，数据取自2008年统计数据中按主机容量分列的设备可靠性数据。
可靠性比较中机组负荷点选取的说明。在机组50%BMCR（约为60%THA）及以上负荷运行时，对于双列辅机配置必须双列均投入运行，单列则所有辅机均需投入运行。在机组运行在50%BMCR（约为60%THA）以下负荷时，对于双列辅机配置则保证单列运行即可，单列则所有辅机均需投入运行。因此以下可将50% BMCR工况点作为计算的临界工况点。
由2008年统计数据（容量300-362.5MW的半容量辅机）可知：双列配置的送风机的运行可靠性为99.97%（非计划停运率即失效性概率为0.03%），一次风机的运行可靠性为99.97%（非计划停运率即失效性概率为0.03%），引风机的运行可靠性为99.98%（非计划停运率失效性概率为0.02%），给水泵组的运行可靠性为99.72%（非计划停运率即失效性概率为0.28%）。
由2008年统计数据（容量600-660MW的半容量辅机）可知：单列配置的送风机的运行可靠性为99.98%（非计划停运率即失效性概率为0.02%），一次风机的运行可靠性为99.98%（非计划停运率即失效性概率为0.02%），引风机的运行可靠性为99.98%（非计划停运率失效性概率为0.02%），给水泵组的运行可靠性为99.79%（非计划停运率即失效性概率为0.21%）。
3.4 机组0%～50%BMCR负荷条件下可靠性计算
若机组带0%～50%BMCR负荷，对于双列设备来说，此处的设备可靠性是指并行设备中有任一台或两台能正常运行的概率。对于单列设备则要求全部正常运行。目前国内的设备绝大部分都是双列设置，其可靠性与单列设置有可能会有微小的差别。
对于双列配置设备，根据二项式展开定律计算出这一连续系统的运行可靠性为0.99999194，这一连续系统的运行失效概率S=1-K=1-0.99999194=0.00000806，这一失效概率相当于10万小时的运行时间中会出现0.806小时的非计划停机。
对于单列配置设备，根据二项式展开定律计算出这一连续系统的运行可靠性为0.9973，这一连续系统的运行失效概率S=1-K=1-0.9973=0.0027，这一失效概率相当于10万小时的运行时间中会出现270小时的非计划停机。
3.5 机组50%～100%BMCR负荷条件下可靠性计算
若机组带50%～100%BMCR负荷，对于双列设备来说，需两台并列设备均正常运行，而对于单列设备则仍要求全部正常运行。
对于双列设备，根据二项式展开定律计算出这一连续系统的运行可靠性为0.9928，这一连续系统的运行失效概率S=1-K=1-0.9928=0.0072。 对于单列设备，其可靠性与50%BMCR负荷要求相同，即可靠性K= 0.9973这一连续系统的运行失效概率：
S=1-K=1-0.9973=0.0027。
4.机组供热可靠性分析
机组的可靠性是由BOP辅助系统、锅炉本体、锅炉辅助系统、汽机本体、汽机辅助系统等多个子系统的可靠性及其串联逻辑关系来共同决定的。造成机组的非计划停机的原因很多，主要是汽机EH油系统、汽封系统运行异常，汽机本体振动异常，真空度异常，给水泵运行故障，锅炉燃烧系统故障，磨煤机故障以及爆管等，其中因辅机可靠性造成的机组的非计划停机比例较小，对机组可靠性的影响只占一小部分。
4.1 辅机运行可靠性
机组处在50%BMCR以下负荷时，双列配置辅机系统的运行可靠性K为0.99999194，运行失效概率S为0.00000806。单列配置辅机系统的运行可靠性K为0.9973，运行失效概率S为0.0027。
机组处在50%BMCR及以上负荷时，双列配置辅机系统的运行可靠性K为0.9928，运行失效概率S为0.0072；单列配置辅机系统的运行可靠性K为0.9973，运行失效概率S为0.0027。
由以上数据可以看出，机组处在50%BMCR以下负荷时，双列配置辅机系统的可靠性大大高于单列配置辅机；而机组处在50%BMCR及以上负荷时，双列配置辅機系统的运行可靠性则低于单列配置辅机，运行失效概率高出约167%。
4.2 汽机对外供热的负荷条件
供热机组对主蒸汽流量有最低限度要求，一般称为投供热最小允许进汽量，即需满足此主蒸汽流量方可进行对外供热。对于该电厂，其最小允许进汽量要求不低于50%BMCR（约60%THA）流量，即550t/h，且推荐要求达到70% THA流量对机组的运行可靠性更好。
由此可知，汽机处在0%～50%BMCR负荷之间时，为满足汽机安全、稳定运行的要求，汽机无法正常对外供热。因此即使是双列辅机配置的机组，在一侧辅机故障时，要实现对外供热，仅靠另一侧辅机运行是不可靠的的，也是不安全的。
5.结论
对机组运行可靠性来说，电厂采用双列设备时，如果双列设备任一侧某设备出现故障，机组需降负荷至50%BMCR运行。电厂采用单列设备时，如果单列设备任一故障，则故障设备所在机组停机。即满足机组在50%BMCR以下负荷运行的要求时，双列设备的电厂机组运行可靠性更高一些，满足机组在50%BMCR以上负荷运行的要求时，单列设备的电厂机组运行可靠性更高一些。
对供热可靠性来说，在满足投供热最小允许进汽量和低压缸最小冷却流量两个条件的约束下，为满足汽机安全、稳定运行的要求，汽机在降到50%BMCR负荷时无法对外正常供热。从这个意义上讲，单列和双列设置的性质是一致的，单列的可靠性要略高于双列的可靠性。当然，采用双列设备的机组，在双列设备任一侧某设备出现故障，机组可降负荷至50%BMCR运行，虽然此时无法对外提供满足要求（压力、温度和流量）的供热蒸汽，但仍可抽出少量蒸汽，作为另一台运行供热机组的补充，但这样的运行模式具有较大风险，对机组的寿命和安全是不利的。