滨海电厂循环水系统可靠性设计与分析

滨海电厂循环水系统可靠性设计与分析柳志忠，郑中”， 尤小健2(1.海军驻葫芦岛四三一厂军事代表室,葫芦岛215000; 2.武汉第二船舶设计研究所，武汉430064)摘要:循环水系统是滨海电厂动力装置最重要的系统之--,主要负责将冷却海水提供给众多用户.该系统与舷外海水直接连通,承受着等同于舷外海水的压力,该系统的安全可靠运行是保证电厂运行的必要条件之一.针对循环水系统的特点,分析了任务剖面,列举其可能发生的故障模式,分析其故障原因及对任务造成的影响,给出相应的补偿措施,并将分析结果反馈到系统设计中;建立模型并采用定量计算对改进的系统进行可靠性预计.结果表明,对系统的改进合理有效,其可靠性有一定的提高.关键词:循环水系统;可靠性; FMEA分析;改进设计中图分类号:TM62文献标识码:A文章编号:1005 8354( 2010 )06-0007-05Reliable Design and Analysis on Circulating Water System ofBinhai Power PlantLIU Zhi-zhong'，ZHENG Zhong2 , YOU Xiao jian2(1. Representative Ofice at No. 431 plant, Huludao 215000, China; 2. Wuhan Second Ship Design and Research Insti-ute, Wuhan 430064, China)Abstract:Circulating water system is one of the most important systems of Haibin Pover Plant , and suppliescooling seawvater for muli-user. Being that circulating 1oater system is connected with external seawater and hasthe same external seawater pressure value , the safe and reliable operation of circulating water system is one ofthe necessary conditions for Power Plant operation. By analyzing the missin section, failure modes and rea-son, and the failure ingluence of circulating water system , the corresponding preventing measures and remediesare given and the above whole analytical results are also applied to the system design. The reliability predictionof the improved circulating water system has been done by modeling and quantitatiue calculation, and the re-sults show that the improrement measures is effective, and the reliability is improved.Key words :circulating water system; reliability; FMEA analysis ; iproved design0引言水泵、管件、阀门、减振接管、滤器、仪表等组成.循环水系统是滨海电厂动力装置最重要的系统之一,担负着将海水冷却水提供给众多用户的重任,1系统任务剖面该系统与舷外海水直接连通,承受着等同于舷外海水循环水系统作为动力装置的冷却水供应系统,在的压力.循环水系统共有2条独立的管路系统，每条滨海电厂运行前必须先行投入工作,并在整个任务过管路配置!台循环水泵，舷外海水通过吸人格栅、舷程连续不间断运行,循环水系统的任务剖面如图1所间管、舷侧阀、管路阀和海水滤器被循环水泵吸入,经示.其中,参数t代表不同任务的任务时间.过加压后送到各设备用水处.循环水系统主要由循环收稿日期:2010903中国煤化工作者简介:柳志忠(1967-) ,男,本科,主要从事造船检验.MHCNMHG技术篇2010年第六期7↑e流量(I/b)于系统自身原因或其他外部原因引起的所有导致循循环水系统启动循环水系统停运环水无法供给的故障.2系统FMEA分析循环水系统正常运行对循环水系统进行FMEA分析，系统的识别并防止故障,对该系统可能的故障进行全面预防.系统采用硬件法进行FMEA分析.循环水系统约初始约定层1时间h)次为滨海电厂动力系统;约定层次为循环水系统;最图1循环水系统任务剖面终约定层次为循环水泵、舷侧阀管路阀、减振元件、.滤器等管路及附件.假设与循环水系统相关的电力系在任务剖面中,循环水系统启动和停运时其流量统、液压系统控制系统认为可靠,且分析的各种故障变化并不是简单的线性变化,在这里只是描述循环水模式是相互独立的.流量的变化趋势;另外,正常运行时的循环水流量是2.1系统原理 .随着滨海电厂运行工况变化而改变的,所以也并不是循环水系统分两条独立支路每条支路从舷外取图中所示的恒定流量值.水,然后经过舷侧阀、管路阀、挠性接管、循环水泵、用致命性故障判别准则:在一次典型任务期间，由户、管路阀舷侧阀排至舷外.C用户1h一舷侧阔管路阀}扰性接管-循环水泵一扰性接管H用户2十管路阙一炫侧阀一用户门d[用户4h一舷侧阀一臂路阀一扰性接管-循环水泵扰性接管}十用户5 ]十管路阀一舷侧阀卜4用户6]图2循环水系统原理图2.2系统 FMEA分析及改进措施了系统的泄漏率和可靠性;依据系统功能确定各种故障模式所产生的影响,4)采用了新型的挠性接管,抗轴向变形和剪切变包括局部的影响、对高一层次影响以及最终产生的影形能力更好;响.局部影响是对所在约定层次部件功能和状态的影5)改变舷侧阀形式,提高可靠性;响;高一层次影响是指部件故障模式对系统功能和状6)增加系统桥管,并将用户2.3、5.6用另一系统态的影响;最终影响指故障模式对滨海电厂动力装置供水,提高循环水系统的可靠性.的影响.2.3系统可靠性模型循环水系统的故障模式影响及影响分析见表1.根据循环水系统原理图,建立系统可靠性模型.针对表1分析暴鳝的问题,对系统进行改进.2.4系统可靠性分析1)管路材料更换为耐腐蚀能力更高的铜合金材循环水系统是一-个典型的机械.管路系统,其所料. ,提高了系统的可靠性;用的设备和附件大部分为非标产品,在其它工程中用2)法兰采用强度更高的材料,进行了强度、刚度量很少或者不用;由于数量较少,且在使用过程中没设计,提高了刚度;有积累可靠性数据.鉴于目前的实际情况采用评分预3)法兰垫片由石棉板更换为金属缠绕垫片,减小计中国煤化工YHCNMHG8第六期2010年技术篇表1循环水系统 FMEA表故障故障任务阶段与故障影响| 故障检| 补偿严酷|类代码|产品|功能|模式原因|工作方式 |局部影响高一层次影响最终影响测方法措施度| 别滨海电厂发电任加大壁厚管路流体管路断裂|强度不够全任务阶海水泄露海水系统丧失全务失败,导致安目或更换材送段部或部分功能全事故法兰刚度改变法兰管路|法兰连接不够,变.材料或结法兰形;腐蚀，务失败，导致安|目测构设计及| I连接|处泄漏密封面破.段更換密封坏拆卸检及时| 滨海电检修循环水泵|机槭原因查;目测导致系统提供冷厂发电并启流量丧失|或电机故无法提供足够海水电机转1提供|段运行却海水量不足|任务失动2#或不足障向;功率|贴表测量海水3循环|水。水泵增加查;目机械原因压力|水泵启动或电机故无法启动导致系统提供冷|滨海电厂发电任测电机及时检修II失效段备用却海水量不足务失败转向;功率表测量常闭,当系统压力系统压力继续升安全I压力无法开启机械故障值时开超过整定超压时不商,系统承压超滨海电厂 发电任系统管|定期航间n阀保护|能开启.过设计压力,系|务失败， 导致安路压力|检测整定启,低于统管路和设备损|全事故回座值时关闭密封部件损坏;橡隔离检修挠性减解|全任务阶相应支路系统运行无影泄露胶老化;务失败,导致安目侧并启动2|接管|降噪|变形量过.|段停止供水|响,降低备用性#梅水泵大相应循环舷侧隔离|误关液压操纵|水泵支路| 相应支路|系统运行无影滨海电厂任务失| 海水流排查舷侧败,导致安全事阀操纵系| mI阀系统故障故障时隔停止供水 |响,降低备用性量|故充臂路|液压操纵水泵 支路|相应支路海水系统运行无|滨海电厂发电任海水流排在舷侧系统故障I故障时隔停止供水影响,降低备用|务失败,导致安阀操纵系Iv生|离滤器|杂质|冲蚀及电|全任务阶堵寒換热8腐蚀换热能力中国煤化工更换德芯I过滤|滤网偶腐蚀器臂道:YHCNMHG技术篇2010年第六期9一舷衡阁一管路阁}扰性接行循环水泵一安全阀海木滤器h4用户门用户2-用户一用户可-户门H一用户0一-图3系统改进前可靠性模型循环水泵一触侧阀臂路阀}现性接管一安全阀海水滤器用户门随环水系一舷侧闽-普路阀}优性接管安全阀一海水滤器一用户闻图4系统改进后可靠性模型进行系统可靠性预计时,主要考虑5种影响因专家评定的.重要度最高的评1分，最低的评10分子,即复杂程度度技术水平、工作时间、环境条件以滨海电厂初步分配给循环水系统的可靠度为Rs =及重要程度.若选择平均故障率作为预计参数,则每0.7983 ,预计循环水系统各个设备的可靠度为R,个因子的评分原则如下:则有1)复杂程度因子评分rn:根据各预计单元中的R.=eCinR重要器件数以及它们的组装难易程度来评定的,最复式中;i为分设备的数量;C;为第i个分设备评分杂的评10分,最简单的评1分;系数;2)技术水平因子评分ra:根据单元目前的技术C; = w,/w水平和成熟程度来评定,水平最低的评10分,水平最高的评1分;o,=几。3)工作时间因子评分rg:根据单元工作时间来。= Zo,评定,单元工作时间最长的评10,最短的评1;4)环境条件因子评分ru:根据单元所处的环境其中:w,为第i个分设备评分数;w为系统的评来评定,单元工作过程中会经受极其恶劣而严酷的环分数;rg为第i个分设备,第j个因素的评分数.因此:根据表2,修改前的R=R xR, x...xR..境条件的评10分,环境条件最好的评I分;5)重要程度因子评分rg:单元重要度是由该单=0.990883 x0. 9965 x .. x0. 988051 =0. 8941.根据元故障从而导致系统故障的概率确定的,其重要度评表3,修改后的R=R xR2x...xR, = 0.990883 x分是根据预计层次在产品中的地位和相对重要性由0.9965 x... x0.985678 =0.9349.表2修改前循环水 系统分设备任务可靠性分配结果系统复杂技术环境重要评分数评分系预计指系统名称编码程度水平条件D,数C;标RNSOO. 1循环水泵80103192000. 0818240.990883NS00.2舷侧阀7573500. 03132320. 9965NS00.4管路阀96264600.11276370. 987457NS00.3海水滤器201600.08591520. 990429挠性接管450000.02130830. 997618NS00.5安全阀14400. 0613680. 993154NS00.6用户1168000.0715960. 992018NS00.7用户21中国煤化工0.986355ETYHCNMHG10第六期2010年技术篇(续表2)系统系统名称复杂技术工作环境重要评分数平分系预计指编码程度水平时间条件w数C;标RNS00.8用户360l0180000. 076710. 99145NS00.9用户4302400. 12887280. 985678NS00. 10用户5230400. 09818880. 989069NSOO. 11用户6410252000. 1073940. 988051总计234650表3修改后循环水系统分设备 任务可靠性分配结果复杂| 技术工作| 环境重要评分数评分系程度水平w，NS00. 1循环水泵83192000. 0818240. 990883NS00.2舷侧阀73500.03132320. 9965NS00.4 .管路阀264600. 11276370. 987457NS00.3新型海水滤器259200.11046240.987711NS00.4新型挠性接管11250 .0. 04794370. 994648NS00.5安全阀14400.00613680. 999313NS00.6用户1NS00.70.12887281410603结论(FMEA).通过循环水系统的FMEA,确定了对循环水循环水工作的可靠性对于滨海电厂生命力具有系统的任务成功性有重要影响的关键件及重要件,并极其重要的影响.循环水系统是滨海电厂动力装置的依据分析结果对系统设计进行了改进,从而提高了循重要组成部分,向动力设备和用水用户提供足够的冷环水系统的任务可靠度.却海水.是装置运行的最终冷源.当循环水系统失效时,可能会造成滨海电厂发电能力丧失,甚至会导致参考文献:安全事故发生.[1]郑鹏洲等.可靠性设计与分析[M].北京:国防工业本文以循环水系统作为研究对象,展开了可靠性出版社,1995.分析工作.首先绘制了循环水系统的任务剖面，确定[2]何国伟:可靠性工程设计[M].北京:机械工业出版.了故障判准则,然后建立了循环水系统的功能原理框社+,1993.图,并以此为基础进行了故障模式及影响分析rrercrercrcrererercrerererorerererererercrerererererererererorercrcrorererescrererercrer更正说明《机电设备>第5期中《基于Weibul分布计算造船设备中国煤化工者沈建平的作者简介有误,现在此更正说明- -下 ,应为沈建平(1955-),男,硕YHCNMHG技术篇2010年第六期11