电站设备风险评估与管理技术(李耀君)

.2013-6-4电站设备风险评估与管理技术报告人：李耀君西安热工研究院有限公司目录2013-6-42一．风险评估基本方法和技术导则二．机组级风险评估与检修周期分析三．锅炉受热面风险评估四．在线超温风险和氧化皮脱落风险预测研究背景2013-6-43•随着我国火力发电行业的技术升级，机组向高参数、大容量、高度自动化发展，大量新技术得到了应用，同时也出现了新问题，例如：部分关键设备的可靠性降低，设备的状态评价不科学，设备的检修周期和检修计划不合理，设备的检修费用不断增高等问题。为了解决上述问题，西安热工研究院在长期开展火电厂设备状态监测，状态评估、寿命管理研究的基础上，在国内首次对火电厂风险评估与管理技术进行了系统研究研究背景2013-6-4•设备风险评估与管理技术是以设备状态监测为基础，以失效风险控制为手段，以提高设备安全性，控制检修成本，优化检修决策为目的一项新兴设备分析与管理技术。美国,欧洲,日本等发达国家石化行业开展风险维修应用取得了良好效果。国内外有多家电厂开展风险维修技术应用探索，以提高电厂设备管理水平•实际应用发现，国外已有的风险评估技术未脱离石化行业的特点，存在风险可能性分析深度不够、风险影响考虑过多，不适应国内电厂管理体制等严重缺陷，制约其在国内电厂的应用研究背景2013-6-45•为了克服上述不足，借鉴国内外石化行业风险管理的技术和经验，分析火电厂设备特点和中国电厂设备管理模式，重点改进失效可能性精确评价方法，简化失效后果评价方法，开发适合中国电厂应用环境的完全自主知识产权的风险监测、评估、管理系列技术研究背景2013-6-46•开发适用电厂的通用定性、半定量、定量评估方法。•开发机组级、系统级和设备级三个层次的专用风险评估方法。•开发符合电厂需求，结构先进、界面友好的风险管理系统。•以风险评估技术为支撑，以风险管理系统为工具，开展多种方式的锅炉受热面风险检测、管理实践。通过不断积累应用经验，完善和改进锅炉管风险管理方法、技术和系统。•开发锅炉、汽轮机检修周期分析技术。•在完善风险管理方法的基础上，为推动风险管理的规范化，制定相关风险管理行业标准。一、电厂风险评估基本方法与导则2013-6-47创新提出以寿命损耗评价设备失效概率的基本分析模型，创新提出设计、制造、运行、检修四个主要影响因子分析基本模型，结合中国电厂设备特点和管理模式，开发电厂通用风险评估方法和软件系统，通过准确评价火电厂设备风险,制定了科学合理的设备检修计划。通用风险分析的流程如下图。火电厂设备风险维修分析主要包括如下五个重要步骤：a)设备系统划分b)设备重要度评价c)高重要度设备风险评价d)制定高重要度设备检修计划e)制定低重要度设备检修计划炉管超温风险技术和氧化皮脱落、堵塞预测技术的研发电厂风险评估基本方法与导则电力行业标准2项•DL/T302.1-2011火力发电厂设备维修分析技术导则第1部分：可靠性维修分析•DL/T302.2-2011火力发电厂设备维修分析技术导则第2部分：风险维修分析8电厂风险评估基本方法与导则2013-6-49炉管超温风险技术和氧化皮脱落、堵塞预测技术的研发电厂风险评估基本方法与导则1.基本概念和定义2.通用风险分析方法3.电厂应用与实施RBM分析：新的检验和维修优化方法•充分利用电厂有限维修资源（人员、仪器、费用等）•使关键设备得到良好维修•一种新的设备优化管理模式•RBM（RiskBasedMaintenance）•RBI（RiskBasedInspection）通过检验和维修有效降低风险机械失效运行失误工艺不当自然原因设计失误人为破坏其它未知原因01020304050百分比RBM分析：目的和意义1.:制定合理的检验与维修方案可进一步识别所有的损伤机理减少不必要的或无效的检验制定费用优化的检验方案设备的安全性维持在较高水平2.增加设备可用性:增加电厂的运行时间延长检验周期3.综合考虑安全和成本因素，取得最佳维修效益4.长期有效的检验/维修信息管理5.技术传承检验目的:预防和减少失效传统的检验维修计划的缺陷:•失效机理是已知的•把重心集中在已知的损伤类型•靠直觉来评价和比较设备重要性•失效历史数据得不到充分应用•不了解其它电厂已出现的问题最大的风险来自未能充分利用现有失效数据掌握最佳维修时机最适宜维修费用维修水平运行&维修费用费用运行费用欠修(被迫停机)过度维修(过多费用)减少维修成本提高可靠性检验/维修周期的规程要求规程中通常规定：“...在规定的日期（若干年或小时数）内”一定要进行某项检验/维修工作；这种日历式的定期检验规定并未考虑具体电厂的真实情况及具体部件失效的可能性。采用风险分析与风险管理策略是大势所趋RBM技术基础•与损伤形态相关的损伤机理及其后果研究•损伤的发展速度研究•损伤检出的概率及通过检查可以预测未来损伤趋势的规律研究•损伤对于设备完整性的影响研究RBM/RBI分析关键内容•What应该检测的损伤形态和类别•Where合适的检测及维修部位•How采用什么样的手段，如何检测和维修•When什么时候或者怎样的间隔进行检测和维修检验和维修策略分析方法对可能导致失效的风险进行分析：•产品生产/制造/安装过程中的设备原始状态、缺陷、隐患是否已充分了解•部件在运行中存在的多种老化（劣化）机理是否已充分了解•部件失效的根本原因是否已清楚•检验和维修后是否能起到减少失效的效果风险的概念风险与危险的关系危险的定义是可能产生潜在损失的征兆。它是风险的前提，没有危险就无所谓风险。风险的组成风险由两部分组成：一是危险事件出现的概率；二是一旦危险出现，其后果严重程度和损失的大小。如果将这两部分的量化指标综合，就是风险的表征，或称风险系数。风险定义风险的定义:风险=失效发生的概率×失效的严重程度风险管理的概念风险管理主要指控制危险及对危险采取相应措施的决策。风险管理是风险工程学的一部分，风险工程学还包括风险设计、风险评价、风险预测。风险管理对策原则上将整个设备纳入“可以接受的风险程度”•根据风险大小采取相应的对策。即降低过高的风险，同时又将过小的风险提高到合适的程度定义失效、失效模式•设备失去其满足功能需要的性能标准的能力•设备失效的一般和完整形式•例子：不能运行，不能关闭，不稳定输出定义失效概率•每一种失效模式的发生频率比值定义失效影响•每一种失效模式对应的损失•失效损失包括四类：环境，健康，安全，经济性定义可检测性•设备失效中和失效前其它变化的可检测比值定义严重程度•失效影响严重程度的比值定义关键失效•设备丧失其功能及带来不可接受的损失•失效对设备和系统运行或安全带来极大影响RBI/RBM分析准备明确对象范围•预先明确是以什么样的范围为对象利用RBI/RBM进行维修的。整个机组：如以锅炉、汽轮机、发电机和所有的辅机为对象。特定设备：如仅以锅炉为对象。部件或者部位：如仅以锅炉的过热器为对象。•应用于大型机组时，首先在整个机组范围内进行简易的风险评估，对影响较大的部件、设备再进行详细的评估，这种方法比较合理RBI/RBM分析准备确定评估期间预先要考虑评估多长时间范围内的风险。到下下次的定期检查长期的（10年、20年）通过进行5年、10年、20年后的风险评估，可以预测5年、10年、20年后必须更新的部位、部件等。通过这种长期风险评估，预测设备的维修和更新时期。RBI/RBM准备选定系统（软件）•利用RBI/RBM分析系统软件进行评估，以提高效率。•实现数据共享和长期管理风险矩阵Iso风险矩阵Consequence10-510-310-110-710310410510102Risk=10Risk=1LikelihoodHighRiskMediumRisk54321失效概率ABCDE损失大小低风险中等风险高风险中高风险半定量风险矩阵API581RBI分析方法比较IIIIIILevelDefinitionQualitativeQuantitativeQuantitativeProcessInputsRangesActualNumberActualNumberDamageMechanismsHigh,Medium,LowSusceptibilityDamageFactor1–5,000RangeDamageFactor1–5,000RangeSafetyRisk5x5MatrixLocationConsequenceArea,DamageFactor,5x5MatrixConsequenceArea,FailureFrequency,QuantifiedRiskFinancialRiskBusinessInterruptionOnlyN/ASafety,Production,EnvironmentalRBM/RBI:分析方法与精度传统的检验计划制订方法定性的RBI方法(粗略分级法)半定量的方法(数字分级法)定量的风险评估(失效可能性和费用统计值法)经典定性风险评估方法•分析主要的失效事件，确定失效概率•分析失效带来的影响，确认失效后果•在考虑失效后果和可能性的基础上，评估风险级别•按照风险排序确定子系统和部件的优先检查次序，确定失效预案，确定维修计划失效概率分析原理或表示为：失效概率＝损伤频率×FE×FM•损伤频率：一般可使用损伤频率数据库提供的统计的损伤频率•FE：设备修正因子，由损伤机理、设计、制造、安装、运行等因素决定•FM：管理修正因子，设备制造、运行的安全管理体系的状态39)(影响因子损伤概率失效概率失效概率分析损伤频率•一定时间内不发生损伤和失效;•一定时间内可能发生损伤和失效;•一定时间内会发生损伤和失效.失效概率分析设备状态•设备劣化程度低于设计预期•设备劣化程度与设计预期相当•设备劣化程度高于设计预期设备因子对设备失效的影响失效概率分析运行稳定性•评估间隔机组运行稳定；•评估间隔有时机组运行不稳定；•评估间隔机组经常运行不稳定运行条件对设备失效的影响设计条件下运行超出设计条件运行低于设计条件运行寿命损耗率时间失效概率分析运行条件•几乎在设计参数范围内运行；•设计参数范围内运行达到66%～90%；•较少在设计参数范围内运行;•大多数时间超出设计参数范围运行将来运行条件对失效的影响设计条件下运行超出设计条件运行低于设计条件运行213现在运行时间寿命点下一次定期检查时间寿命损耗率时间失效概率分析可检测性•精度高，所有部位均可准确检测；•在大多数部位均可进行有效的检测；•损伤程度高时，可对主要部位检测；•精度低，或主要部位检测困难；•不能检测，大多数部位检测困难检查效果对设备失效的影响AB123C寿命损耗率未检查检查效果小检查效果大时间失效严重程度分析原理安全性损失分析：•导致人员和设备安全性损失经济性损失分析：•导致费用损失失效严重程度分析停机影响•设备失效不导致停机；•设备失效有时导致停机•设备失效导致停机失效严重程度分析反复失效•设备以前未发生这类失效；•设备曾多次发生这类失效经典定性风险评估方法失效的可能性高中低微局部小无大范围安全严重度有条件接受的无法接受的不期望的可接受的经典定性风险评估方法失效的可能性高中低重大大小致命费用损失度有条件接受的无法接受的不期望的微可接受的费用的损失程度分析停机花费+修理费用+间接损失发电量损失可用性损失修理的时间备品备件部件制造时间修理总费用其他维修风险排序和设备关键性分析风险级别和维修措施可接受的:没有必需检验-考虑任何检验计划应与失效的经济风险相联系有条件接受的:需要检验以进行安全风险评估不期望的:在下次检查期间减少安全风险:-精确寿命评估-安装在线监测系统-进行状态检验-控制运行状态-减少失效影响无法接受的:立刻采取行动减少安全风险定量风险分析•对于锅炉管部件，定量风险分析包括了离线和在线分析两大类，离线分析主要包括了现场试验和实验室分析，主要是对锅炉管部件现场检查，进行去掉典型管段，进行实验室分析，在线分析主要实时检测锅炉管状态，主要是锅炉管的金属温度以及一些影响锅炉管腐蚀的因素，煤质数据和壁