以風(fēng)險(xiǎn)分析為基礎(chǔ)的維修RBM_第1頁
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文檔簡介

1、1 RBM的概念與論述電站主要設(shè)備大多在高溫、壓力、旋轉(zhuǎn)環(huán)境下工作,設(shè)備承受著蠕變、疲勞、氧化、腐蝕、磨損等多種失效機(jī)理的相互作用,失效事故常有發(fā)生。事實(shí)證明,在防止設(shè)備和結(jié)構(gòu)失效方面,定期在役的預(yù)防性維修和檢查能夠發(fā)揮重要的作用,定期日常檢驗(yàn)(點(diǎn)檢)和檢修期內(nèi)的檢查維修工作(定修)是設(shè)備維修工作中的兩個(gè)重要部分。這些重要的檢查工作的各個(gè)方面,包括檢查的基本目的、方法、時(shí)間安排和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等都會(huì)對(duì)零件失效的幾率產(chǎn)生影響,尤其是一些電廠尚沒有條件開展的精密點(diǎn)檢項(xiàng)目,一些特殊儀器開展的狀態(tài)診斷或壽命評(píng)估等外委項(xiàng)目,如何合理的安排其周期和首檢期是非常重要的。然而,對(duì)于電站壓力部件以及不同工作環(huán)境運(yùn)行的

2、部件,以往的在役檢查項(xiàng)目常常是基于積累的經(jīng)驗(yàn)和工程判斷,甚至不十分了解其技術(shù)依據(jù)和檢驗(yàn)方法局限性要求,因而在實(shí)際制定在役檢查的要求和措施時(shí),并不是充分考慮了基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的維修和檢驗(yàn)信息要求,換句話,并沒有充分考慮材料失效的幾率風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)行及負(fù)荷狀態(tài)變化風(fēng)險(xiǎn)、檢驗(yàn)可靠性風(fēng)險(xiǎn)以及零件失效產(chǎn)生的后果風(fēng)險(xiǎn)等。在美國及歐洲許多國家,很早以前就開始火電廠機(jī)組設(shè)備新的維修方法的研究。特別是石油系統(tǒng),從設(shè)備安全性和環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā),10年前即開始制定具體的以風(fēng)險(xiǎn)分析為基礎(chǔ)的維修RBM(也稱為風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)技術(shù)RBI)實(shí)施方法, RBM/ RBI基本的概念和方法已列入2000年5月正式發(fā)行的API 581標(biāo)準(zhǔn)中。標(biāo)準(zhǔn)

3、強(qiáng)調(diào)了:通過應(yīng)用RBM/ RBI方法以降低風(fēng)險(xiǎn),首先需要對(duì)以下的基本理論和技術(shù)基礎(chǔ)開展研究: 與損傷形態(tài)相關(guān)的損傷機(jī)理及其后果研究 損傷的發(fā)展速度研究 損傷檢出的概率及通過檢查可以預(yù)測(cè)未來損傷趨勢(shì)的規(guī)律研究 損傷對(duì)于設(shè)備完整性的影響研究為完成RBM/ RBI分析,需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵問題: What 應(yīng)該檢測(cè)的損傷形態(tài)和類別 Where 合適的檢測(cè)及維修部位 How 采用什么樣的手段,如何檢測(cè)和維修 When 什么時(shí)候或者怎樣的間隔進(jìn)行檢測(cè)和維修因此,可以說在進(jìn)行RBM分析中,準(zhǔn)確地掌握當(dāng)前的部件損傷形態(tài)是最基本的原則。只有弄清楚了目前的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài),才能根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小兩方面采取相應(yīng)的對(duì)策。即降低過

4、高的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)又將過小的風(fēng)險(xiǎn)提高到合適的程度。所謂過小的風(fēng)險(xiǎn)一般是指使用了質(zhì)量特優(yōu)的設(shè)備或者過量的檢查維護(hù)。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果采取適當(dāng)對(duì)策,原則上將整個(gè)設(shè)備納入“可以接受的風(fēng)險(xiǎn)”的程度是RBM/RBI的基本目的。美國API 581標(biāo)準(zhǔn)中列出了石油及石油化學(xué)設(shè)備的詳細(xì)RBM/RBI分析程序。并對(duì)定性的、半定量的及定量的方法分別進(jìn)行了說明。表1列出了API 581的目錄。標(biāo)準(zhǔn)的第7章 損失大小的分析和第8章失效概率的分析給出了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的具體方法,并在第11章附錄中列出了分析用的手冊(cè)。圖1為定性的RBI分析順序。在進(jìn)行定性的RBI中,失效概率的確定應(yīng)考慮設(shè)備因素、損傷因素、檢查因素等6種因素,可依據(jù)

5、各因素的不同估計(jì)評(píng)定相應(yīng)的級(jí)別(5級(jí)標(biāo)準(zhǔn))。然后由多種因素的綜合評(píng)級(jí)決定圖1所示的風(fēng)險(xiǎn)矩陣的縱軸(失效概率)的等級(jí)大小。對(duì)于損失大小的確定,綜合考慮設(shè)備損傷和健康損失(安全性、經(jīng)濟(jì)性評(píng)估)兩方面的評(píng)估結(jié)果,進(jìn)行同樣的選擇后由其綜合評(píng)級(jí)(5級(jí)標(biāo)準(zhǔn))決定圖1所示的風(fēng)險(xiǎn)矩陣的橫軸(損失大?。?。然后根據(jù)評(píng)級(jí)后的風(fēng)險(xiǎn)的大小、在風(fēng)險(xiǎn)圖上的位置決定具體的檢查內(nèi)容,確認(rèn)降低風(fēng)險(xiǎn)的措施和效果。表1 API 581 目錄Section內(nèi)容0前言1概論2參考文獻(xiàn)3基本定義4風(fēng)險(xiǎn)分析5定性RBI分析6定量RBI分析簡介7損失大小的分析8失效概率分析9降低風(fēng)險(xiǎn)的檢查計(jì)劃制定10數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)11評(píng)估軟件標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于定量的RB

6、I分析方法也給出了詳細(xì)的分析程序。在故障頻率分析及影響度分析中提出了定量的詳細(xì)程序。失效概率定義如下:失效概率損傷頻率FEFM損傷頻率:一般可使用損傷頻率數(shù)據(jù)庫提供的統(tǒng)計(jì)的損傷頻率。FE:設(shè)備修正因子,由損傷機(jī)理、設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行等因素決定。FM:管理修正因子,設(shè)備制造、運(yùn)行的安全管理體系的狀態(tài)?;痣姀S設(shè)備主要發(fā)生的失效形式包括泄漏及斷裂兩類,損傷頻率的統(tǒng)計(jì)依據(jù),即失效的定義可定量的由各個(gè)設(shè)備損傷機(jī)理造成介質(zhì)泄漏的泄漏孔的大?。ㄐ孤┝浚蛐孤┝鸭y長度)來度量,API 581規(guī)定了1/4英寸(1級(jí))、1英寸(2級(jí))、4英寸(3級(jí))的泄漏孔大小及斷裂(4級(jí))等4個(gè)等級(jí)。半定量分析方法是以上述

7、的定性及定量的方法為參考,該方法在定量數(shù)據(jù)不是很充分的情況下比較有效??梢钥隙?,越接近定量分析其精度就越高。但要根據(jù)具體狀況分別采用。采用定量的評(píng)估方法,需要詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析,而在定性的評(píng)估中,重要的是技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)性的判斷。通過分別使用這兩種方法,可使半定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估成為可能。圖1 定性RBI分析(API )框圖ASME(美國機(jī)械工程學(xué)會(huì))80年代后期開始討論風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要性,并與API協(xié)商計(jì)劃制訂相關(guān)導(dǎo)則。ASME的基本概念與API 581所示的內(nèi)容完全相同,風(fēng)險(xiǎn)矩陣的構(gòu)成也是由同樣的5級(jí)方法(55矩陣)決定。作為導(dǎo)則,制訂發(fā)行了一般性概念、輕水反應(yīng)堆評(píng)估導(dǎo)則、火力發(fā)電設(shè)備評(píng)估導(dǎo)則 等共3卷。

8、ASME導(dǎo)則中觀念的提示等研究性內(nèi)容較多。另外,也明顯示出了進(jìn)一步推進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估定量化的趨勢(shì)。在定性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中,則比較重視專家的綜合性意見判斷。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的觀念是基本相同的,圖2中示出了火力發(fā)電設(shè)備的評(píng)估順序,同時(shí)也示出了在確定診斷部位及收集資料后,進(jìn)行定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和定量評(píng)估的順序,并指出,需要通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的反復(fù)進(jìn)行來積累相關(guān)的知識(shí)。核電設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,從七十年代中期開始主要以PSA(Probabilistic Safety Assessment:概率安全性評(píng)估方法)評(píng)估為主進(jìn)行。九十年代以后,提出了以風(fēng)險(xiǎn)為基礎(chǔ)的方法,該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要方法來源于EPRI的RI-ISI(Risk Infirmed

9、 In-Service Inspection:基于風(fēng)險(xiǎn)信息的設(shè)備檢查方法)研究報(bào)告,1998年得到NRC(核電管理委員會(huì))的認(rèn)可。2000年3月Case N-560-2及Case N-578-1已經(jīng)得到正式的認(rèn)可。該方法是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果來選定重要部位。例如,原來認(rèn)為在管道、壓力容器的對(duì)接焊縫、環(huán)焊縫部位,不會(huì)發(fā)生重大的損傷,所以盡量省略相關(guān)的檢查,僅需要注意其他重要部位的檢查。而現(xiàn)在要求根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的大小,在管道的對(duì)接焊縫部位,規(guī)定檢查全長的百分之幾。Part 4 制訂檢查程序* 選擇供選擇的檢查策略明確損傷狀態(tài)的潛在可能明確檢查導(dǎo)致?lián)p傷的潛在可能明確檢查方法的可靠性估計(jì)檢查活動(dòng)對(duì)失效概率的影響

10、* 選擇檢查策略并開展檢查活動(dòng)* 開展有關(guān)敏感性的研究* 采取合適的措施Part 1 系統(tǒng)定義*1、定義系統(tǒng)邊界和系統(tǒng)正常條件*2、系統(tǒng)信息收集Part 2定性風(fēng)險(xiǎn)分析1、 定義失效模式2、 定義失效原因3、 確認(rèn)后果Part 3 失效模式、影響及危害性分析1、 重新定義失效模式2、 重新定義失效原因3、 重新定義失效后果*4、評(píng)估失效幾率*5、評(píng)估失效后果*6、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估*7、基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的排序定量風(fēng)險(xiǎn)分析Part 5 再評(píng)估(效果)分析1、 安全性、經(jīng)濟(jì)性改進(jìn)效果評(píng)價(jià)2、 制訂整體檢查和更換計(jì)劃圖2 基于風(fēng)險(xiǎn)的檢查和維修過程根據(jù)RBM/ RBI制訂最佳的檢查計(jì)劃及維修計(jì)劃時(shí),在降低風(fēng)險(xiǎn)、提高

11、安全性的同時(shí),成本評(píng)估也尤為重要。以前從設(shè)備設(shè)計(jì)到制造、運(yùn)行、報(bào)廢的壽命周期成本(LCC: Life Cycle Cost)的評(píng)估,是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的。1996年頒布了相關(guān)定義、計(jì)算方法的國際規(guī)程(IEC60300-3-3),ISO于2001年頒布了以上述規(guī)程為基礎(chǔ)的石油天然氣設(shè)備的壽命周期成本計(jì)算規(guī)程。該規(guī)程包括方法及相關(guān)技術(shù)、計(jì)算應(yīng)用導(dǎo)則、分析程序等3部分。本方法可作為評(píng)估設(shè)備維修經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)手段。使用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估LCC的方法,可能含有事故發(fā)生概率和事故發(fā)生時(shí)的人的、設(shè)備的、環(huán)境的損失額。此外,還要考慮企業(yè)形象的降低、PL賠償費(fèi)用等問題。所以,定量的評(píng)估比較難。在實(shí)際評(píng)估時(shí)需要加入定性的分析。2

12、 RBM的基本程序21 準(zhǔn)備工作采用RBM/ RBI方法進(jìn)行檢驗(yàn)和維修時(shí),首先需要對(duì)以下情況進(jìn)行了解。 明確分析目的了解采用RBM/ RBI進(jìn)行維修的目的是什么。可能的目的有: 提高設(shè)備可用率 減少維修費(fèi)用 優(yōu)化資產(chǎn)管理(根據(jù)經(jīng)營計(jì)劃的長期設(shè)備計(jì)劃) 危機(jī)對(duì)策(地震、恐怖事件等特殊狀況) 技術(shù)傳承(應(yīng)對(duì)維修技術(shù)熟練人員的不足,引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)及軟件) 明確對(duì)象范圍明確采用RBM/ RBI進(jìn)行維修的對(duì)象范圍。 整個(gè)機(jī)組:以鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和所有的輔機(jī)為對(duì)象。 系統(tǒng)設(shè)備:對(duì)火電廠而言,一個(gè)系統(tǒng)的整體分析,如以鍋爐為對(duì)象。 部件或部位:如僅以鍋爐的過熱器為對(duì)象。一般在大型機(jī)組上,首先對(duì)整個(gè)機(jī)組范圍內(nèi)進(jìn)行

13、簡易的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,對(duì)影響較大的部件、設(shè)備再進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估,這種方法比較合理。 確定評(píng)估時(shí)機(jī)預(yù)先要考慮評(píng)估多長時(shí)間范圍內(nèi)的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。例如:l 到下下次的定期檢查時(shí)l 長期的間隔(10年、20年內(nèi))通過進(jìn)行5年、10年、20年后的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,可以預(yù)測(cè)5年、10年、20年后必須更新的部位、部件等。以優(yōu)化資產(chǎn)管理為目的實(shí)施RBM/ RBI分析時(shí),往往需要通過這種長期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,預(yù)測(cè)設(shè)備的維修和更新時(shí)期。 確定工具軟件利用完善的RBM/ RBI分析工具軟件可提高分析工作的效率。22 利用工具軟件進(jìn)行分析英國軟件RBMS是一個(gè)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)的軟件。該軟件將火電廠鍋爐發(fā)生過的損傷進(jìn)行分類,并列出分類清單,可以從中選擇損

14、傷機(jī)理。 系統(tǒng)劃分將選定的機(jī)組(例如:A電廠1號(hào)機(jī)組)分為系統(tǒng)(例如:過熱器系統(tǒng))、部件(例如:過熱器管)、部位(例如:過熱器管下彎頭、焊接接頭)。系統(tǒng)劃分是一個(gè)非常重要的工作。一般以安裝圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行劃分。劃分必須細(xì)致、完整、沒有遺漏。 評(píng)估數(shù)據(jù)輸入輸入各個(gè)劃分的層次所必須的數(shù)據(jù)(設(shè)計(jì)條件、檢查記錄等)。這些數(shù)據(jù)是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 損傷機(jī)理的設(shè)定在損傷清單中選擇設(shè)定各個(gè)部位可能發(fā)生的損傷,注意損傷清單中沒有的新的損傷類型,選定時(shí)盡量將可能發(fā)生損傷的部位擴(kuò)大。 第1次風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)對(duì)劃分后的所有部位的所有損傷機(jī)理(1個(gè)部位經(jīng)常選定有幾種損傷機(jī)理)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,并將其劃入圖3的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)表中。風(fēng)

15、險(xiǎn)計(jì)算使用RBMS的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件,由有關(guān)損傷、材料、設(shè)計(jì)、檢查、運(yùn)行的專家進(jìn)行商議后作出最終決定。對(duì)失效概率和損失大小分別進(jìn)行評(píng)定,RBMS軟件備有與各個(gè)影響因子相關(guān)的問題和答案,通過專家的商議選定答案,并由此可以計(jì)算失效概率和損失大小。圖3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)表損失大小可分為人員設(shè)備安全性損失及經(jīng)濟(jì)性損失兩部分。安全性評(píng)估時(shí),要考慮運(yùn)行人員、周圍作業(yè)人員的作業(yè)場所、失效后遭受損傷的程度、檢測(cè)部位的設(shè)置場所等,評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可參考表2。經(jīng)濟(jì)性損失包括檢測(cè)部位修復(fù)所需要的費(fèi)用、周圍部件的修復(fù)費(fèi)用、機(jī)械設(shè)備停機(jī)造成的生產(chǎn)損失以及對(duì)人身傷害的賠償費(fèi)用等,評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可參考表3。當(dāng)然,經(jīng)濟(jì)性損失因機(jī)械設(shè)備的規(guī)模、重要性等

16、而不同。另外,為了使損失的大小能夠引向安全方面的結(jié)果,需要預(yù)先設(shè)想最壞的狀況。在確定最終風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí),采取保守原則,損失大小等級(jí)直接使用安全性及經(jīng)濟(jì)性損失中較嚴(yán)重的一方。表2 安全性損失評(píng)估的主要因素等級(jí)安全性損失的評(píng)估結(jié)果微小低于下述病癥的輕度受傷輕微輕傷、輕度的疾病重大重癥、重度的疾病致命人員死亡災(zāi)害表3 經(jīng)濟(jì)性損失評(píng)估的主要因素No.經(jīng)濟(jì)性評(píng)估主要因素1診斷部位修復(fù)所需的費(fèi)用2周邊部位的損失和復(fù)原費(fèi)用3設(shè)備停機(jī)造成的作業(yè)損失4法定的費(fèi)用、裁決費(fèi)用 二次風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)與維修管理根據(jù)失效概率和損失大小評(píng)定結(jié)果確定風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別時(shí),也經(jīng)常采用4級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。這里將損傷的發(fā)生概率和損失的大小分別分為4個(gè)等級(jí),損

17、傷概率為微、低、中、高4級(jí),損失大小為小、大、重大、致命4級(jí),如圖3所示。風(fēng)險(xiǎn)程度也分為4個(gè)級(jí)別,即無法接受、不希望、有條件接受、可接受。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與維修檢驗(yàn)措施的關(guān)系原則為:風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)I(可接受):無需安排法定檢查以外的其他檢查(無需檢查);風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)II(有條件接受):在下次檢查時(shí)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行已安排的檢查即可;風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)III(不希望):在下次檢查時(shí)需要采取下列對(duì)策中的至少1個(gè): 改進(jìn)檢查方法 改進(jìn)運(yùn)行條件或者管理?xiàng)l件 設(shè)置在線檢測(cè)裝置 采取降低損失的保護(hù)對(duì)策風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)IV(無法接受):直接采取上述對(duì)策按照上述要求,對(duì)于出現(xiàn)無法接受及不希望的高風(fēng)險(xiǎn)部位,應(yīng)當(dāng)直接采取的對(duì)策,并按照對(duì)策的實(shí)施情況,對(duì)實(shí)施

18、后的預(yù)測(cè)效果進(jìn)行再次(不限1次)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。原則要求在所有的部位,必須達(dá)到有條件接受及可接受程度。在采取的對(duì)策后無法達(dá)到有條件接受和可接受的情況下,建議對(duì)該部位進(jìn)行更換。 維修計(jì)劃的制作作為維修檢驗(yàn)前后2次風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)的結(jié)果,可得到經(jīng)改進(jìn)的詳細(xì)的維修計(jì)劃,這一計(jì)劃即可保證技術(shù)的可行性,也可保證明顯的維修效果。實(shí)施后可保證所有部位達(dá)到有條件接受及可接受的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。采取的對(duì)策和措施(包括更換)與以往的常規(guī)檢查相重合的部分,可認(rèn)為是有效的維修檢驗(yàn)內(nèi)容,可作為下次定期檢查時(shí)的重復(fù)維修項(xiàng)目。此外,對(duì)評(píng)定為“無”風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的設(shè)備,即使不檢查也可以達(dá)到有條件接受及可接受的部位,可以省略常規(guī)檢查項(xiàng)目,如果評(píng)估的目的

19、是希望通過檢查項(xiàng)目的削減來降低成本,這樣的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估非常有效。2。3 定性和定量風(fēng)險(xiǎn)分析方法231 損失類別的設(shè)定(類別分類)在經(jīng)過系統(tǒng)劃分確定評(píng)定范圍后,在其范圍內(nèi)發(fā)生損傷時(shí)的損失類別按照表4的分類進(jìn)行設(shè)定(選定多種類別的情況較多)。如果損失的類別確定,決定其程度的因子也確定。表4 設(shè)定的損失類別和類別類別損失類別決定程度的因子C-1環(huán)境污染物質(zhì)特性、泄漏量(泄漏孔的大?。〤-2爆炸(斷裂)物質(zhì)特性、周圍狀況、泄漏量(泄漏孔的大?。〤-3人身傷害受傷的程度、人數(shù)(損傷類別)C-4經(jīng)濟(jì)損失停機(jī)時(shí)間、維修費(fèi)用類別C-1是泄漏引起污染的情況。由于電站許多高溫部件是采用“先泄漏后斷裂”原則設(shè)計(jì)的,在這

20、種情況下,損失的大小依賴于泄漏量,低溫大口徑管道完全斷裂的失效情況和高溫管道小裂紋貫通的情況相比,損失的程度有很大的不同。如前所述,泄漏口的大小決定損失的大小。類別C-2是由爆炸(突然斷裂)造成的對(duì)人身及周圍設(shè)備的損失。這種情況下爆炸性的程度,與類別C-1相同,泄漏量是決定損失大小的重要因子,也可以采用泄漏口的大小來決定損失的大小。類別C-3是高溫高壓蒸汽等的泄漏而造成的飛出物的沖擊、燒傷、溺死等人身傷害。與泄漏量相比,發(fā)生部件飛出這樣的損失類別是決定損害大小的重要因子。類別C-4是因損傷引起機(jī)組停機(jī)、無法正常運(yùn)行等而造成的經(jīng)濟(jì)損失以及修理費(fèi)等而造成的損失。這種情況下,機(jī)組的停機(jī)時(shí)間是決定損害

21、大小的重要因子,與上述3種情況不同,泄漏量不是大的決定因子。另外,類別C-4是所有的損傷類型都涉及的損失類別。232 失效數(shù)據(jù)庫的確認(rèn)損傷程度的分級(jí)依據(jù)是在以往失效統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上給出的,失效數(shù)據(jù)庫的完善程度是關(guān)鍵。不同的評(píng)估對(duì)象,即不同設(shè)備、部件、部位的失效數(shù)據(jù)庫是有明顯差異的,需要長期的案例積累,因而數(shù)據(jù)庫應(yīng)能夠不斷補(bǔ)充歷史數(shù)據(jù)。表5列出了評(píng)估需要的三種數(shù)據(jù)庫的分類和統(tǒng)計(jì)方法類別。類別L-1是指失效概率比較明確的設(shè)備和部位,可對(duì)失效進(jìn)行統(tǒng)計(jì)概率分析而整理出的結(jié)果(注意不是根據(jù)損傷機(jī)理加以區(qū)別,而是包括所有機(jī)理造成的損傷,一些失效機(jī)理比較單一的設(shè)備屬于此類)。通常情況下,電廠設(shè)備長期運(yùn)行后的損傷

22、機(jī)理非常復(fù)雜,是由于疲勞、蠕變、腐蝕、磨損等交互作用而引起的。在了解設(shè)備材料的使用條件(負(fù)荷應(yīng)力、溫度、環(huán)境)的情況下,其疲勞、蠕變、腐蝕導(dǎo)致的壽命消耗是可預(yù)測(cè)的。類別L-2沒有像L-1那樣的統(tǒng)計(jì)概率值,但是,若部位發(fā)生的損傷機(jī)理已明確,則可由使用狀態(tài)的分析而進(jìn)一步作出壽命預(yù)測(cè)。設(shè)備中不少情況與類別L-2相同。類別L-3是運(yùn)行時(shí)間較短的設(shè)備、部件沒有損傷實(shí)例的情況。這種情況下,需要通過試驗(yàn)室模擬使用條件預(yù)測(cè)(外推)出將在什么地方、發(fā)生什么樣的損傷的可能性。由于模擬技術(shù)的發(fā)展,幾乎可以預(yù)測(cè)所有設(shè)備、部件的損傷。表5 損傷數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計(jì)類別類 別內(nèi) 容特 征L-1明確破壞概率的數(shù)據(jù)庫按照各個(gè)設(shè)備、部

23、件、部位的失效,整理統(tǒng)計(jì)出失效概率L-2明確損傷機(jī)理的數(shù)據(jù)庫按照部位,明確發(fā)生了什么樣的損傷(疲勞、蠕變、腐蝕)后,可進(jìn)行壽命評(píng)估,統(tǒng)計(jì)出失效概率,大多數(shù)部件是這種類別L-3新設(shè)備無失效運(yùn)行時(shí)間較短的設(shè)備無失效,需要通過模擬技術(shù)評(píng)估損傷的可能性,給出失效概率233 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有定性的、定量的、半定量的幾種方法。定性的方法是簡單地設(shè)定損傷發(fā)生概率和損失大小的一種方法,在區(qū)分整個(gè)機(jī)組狀況、選定詳細(xì)評(píng)定設(shè)備范圍時(shí)使用較多。定量的方法是用數(shù)值(主要是金額)表示風(fēng)險(xiǎn)的方法,由于需要詳細(xì)的損傷概率數(shù)據(jù),需要專業(yè)人員的精確計(jì)算和深度分析,因此電廠一般較少采用。風(fēng)險(xiǎn)(金額)失效概率(無量綱)損失的大

24、?。ń痤~)半定量方法是界于上述兩者之間的,采用將損傷的發(fā)生可能性和損失大小分級(jí)表示的方法,故很多的設(shè)備、部件均可以應(yīng)用。下面介紹使用半定量方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的一個(gè)例子。失效概率的分析主要考慮已發(fā)生損傷的程度及當(dāng)前可采用的檢查手段產(chǎn)生的預(yù)防效果兩方面。首先需要定性分析 “當(dāng)前設(shè)備的損傷狀態(tài)”,可按表6將損傷狀態(tài)定性描述為5個(gè)不同的等級(jí)水平,由此確定損傷程度。另一方面,不同部件和部位,可采用的檢驗(yàn)手段有很大差異,不同檢查手段的可靠性也有很大限制,導(dǎo)致設(shè)備損傷或缺陷的檢出率有明顯區(qū)別。采用的維修檢查手段不同具有不同的的效果,檢驗(yàn)條件限制及檢驗(yàn)手段的可靠性決定了失效的可預(yù)防性,同樣與失效概率有關(guān)。因?yàn)橥?/p>

25、過檢驗(yàn)和維修,掌握了這些部位的狀態(tài),有可能防止損傷發(fā)生。檢查效果水平可按表7所示分5個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。表中同時(shí)列出了鍋爐管腐蝕減薄檢查效果的評(píng)估例子。對(duì)上述評(píng)估得到的兩種影響結(jié)果,按照保守綜合評(píng)分原則,將失效概率分為微、低、中、高4個(gè)等級(jí)。各個(gè)等級(jí)按表8表示失效概率的程度。表6 損傷狀態(tài)和損傷程度的評(píng)估等 級(jí)損傷狀態(tài)定性描述損傷程度1比預(yù)想的糟得多中2比預(yù)想的糟低3不清楚低4與預(yù)想的相同無5無損傷、比預(yù)想的好有利表7 檢查效果評(píng)估等級(jí)檢查效果定性描述全面腐蝕例A效果非常好(有效性90%)所有的設(shè)備狀況均可以正確檢測(cè)所有部位均可以利用測(cè)厚儀測(cè)量并可對(duì)內(nèi)部進(jìn)行宏觀檢查B效果很好(有效性70%)幾乎所

26、有的設(shè)備狀況,可以準(zhǔn)確掌握實(shí)際的損傷狀態(tài)利用測(cè)厚儀可以對(duì)大部分部位測(cè)量并對(duì)可內(nèi)部進(jìn)行宏觀檢查C有效(有效性50%)大概可以準(zhǔn)確檢測(cè)一半左右的實(shí)際設(shè)備狀況,掌握損傷狀態(tài)可以從外部進(jìn)行部分的測(cè)厚儀測(cè)量D效果不好(有效性40%)幾乎沒有可以準(zhǔn)確掌握實(shí)際損傷狀態(tài)的信息只能進(jìn)行其它試驗(yàn)并可從泄漏孔進(jìn)行宏觀檢查E無效果(有效性33%)完全沒有可以掌握實(shí)際損傷狀態(tài)的信息只能通過外部的宏觀檢查推測(cè)內(nèi)部的情況表8 失效概率的分析等 級(jí)定 義微在評(píng)估期間內(nèi)根本不可能發(fā)生破損低在評(píng)估期間內(nèi)好像不會(huì)發(fā)生破損中在評(píng)估期間內(nèi)也許會(huì)發(fā)生破損高在評(píng)估期間內(nèi)估計(jì)會(huì)發(fā)生破損損失大小的分析則主要考慮人員、設(shè)備安全性影響及經(jīng)濟(jì)性影響

27、兩方面。安全性危害程度評(píng)估,主要是評(píng)定該部位損傷時(shí)對(duì)人身造成的災(zāi)害,包括運(yùn)行人員、其他人員的死亡、或者受傷程度。另外,預(yù)測(cè)損傷會(huì)如何發(fā)展(損失類別)也是評(píng)估過程中非常重要的內(nèi)容。譬如,由固定裂紋引發(fā)的蒸汽泄漏是否會(huì)逐漸減弱、或者會(huì)立刻引起大規(guī)模的破壞,不同的預(yù)測(cè)會(huì)有不同的結(jié)果。此外,根據(jù)檢測(cè)部位的設(shè)置場所、隔墻的堅(jiān)固程度、運(yùn)行人員的操作場所的不同,其損失的大小也會(huì)有所不同。評(píng)定與這些安全性相關(guān)的危害大小,并將其分為沒有問題、小、局部的、大范圍的4個(gè)等級(jí)水平。經(jīng)濟(jì)性損失大小的評(píng)估,主要結(jié)合材料、設(shè)備損壞時(shí)修復(fù)等所需的費(fèi)用和與人身傷害相關(guān)的賠償金額等由安全性引起的費(fèi)用綜合進(jìn)行評(píng)估(表3)。其中,要

28、考慮因停機(jī)產(chǎn)生的發(fā)電損失、修復(fù)/更換成本、檢測(cè)部位損傷時(shí)受到影響的周圍部件的修復(fù)成本等。將經(jīng)濟(jì)性損失的大小分為小、大、重大、致命的4個(gè)等級(jí)水平。顯然,有關(guān)這些安全性、經(jīng)濟(jì)性損失大小的評(píng)估、費(fèi)用的計(jì)算精度、依據(jù)等會(huì)影響最終風(fēng)險(xiǎn)大小的評(píng)估結(jié)果。因此,損失的大小需要預(yù)先設(shè)定可能導(dǎo)致安全方面最壞結(jié)果的情況。最終進(jìn)行定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)采用的損失大小,應(yīng)選用安全性及經(jīng)濟(jì)性損失大小評(píng)估結(jié)果中較為嚴(yán)重的一方。234 失效概率的定量計(jì)算方法(分級(jí))假定同一標(biāo)準(zhǔn)制造的2個(gè)設(shè)備同時(shí)開始運(yùn)行。運(yùn)行一段時(shí)間后,2個(gè)設(shè)備的失效概率不相同。引起這種差異的原因是什么?其影響因子考慮如下:a) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)劣:Xab) 制造、建設(shè)

29、管理的優(yōu)劣:Xbc) 以前的實(shí)際使用條件:Xcd) 今后的計(jì)劃使用條件:Xde) 以往檢查的有效性:Xef) 維修管理的優(yōu)劣: Xfg) 保護(hù)(保溫、防腐等)狀態(tài)的優(yōu)劣:Xgh) 對(duì)損傷機(jī)理的敏感性:Xh可以說這些因子決定了設(shè)備目前的失效概率。因此,設(shè)備在使用一定時(shí)間后,以必然消耗的壽命(剩余壽命)或者必然產(chǎn)生的破壞概率為基礎(chǔ),可以計(jì)算損傷發(fā)生的可能度。該計(jì)算式因損傷數(shù)據(jù)庫的類別不同而不同。數(shù)據(jù)庫類別L-1時(shí)的失效概率(Y1)可以用式(1)表示。 (1)式中:Ya表示一般統(tǒng)計(jì)的破壞概率;XaXh表示上述影響因子的權(quán)重值。數(shù)據(jù)庫類別L-2及L-3時(shí)的失效概率Y2可以用式(2)表示。 (2)式中:

30、Yb為基本壽命評(píng)估結(jié)果(壽命損耗率);由于是根據(jù)特定損傷機(jī)理而進(jìn)行壽命評(píng)估的,所以式中不包含Xh。235 權(quán)重值的評(píng)定方法數(shù)據(jù)庫類別L-2及L-3時(shí),以壽命評(píng)估值為基準(zhǔn)計(jì)算失效概率,對(duì)上述因子的權(quán)重分級(jí)方法敘述如下。圖4示出壽命損耗率和運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系,示出設(shè)計(jì)、制造、維修等因素導(dǎo)致偏差的情況(質(zhì)量偏差)。一般規(guī)定壽命損耗率為1時(shí)為完全損傷,即最終失效狀態(tài),壽命損耗率為0時(shí)為無損傷,即新設(shè)備狀態(tài)。圖的右端自下而上可按照等分原則給出四級(jí)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn),風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相當(dāng)于圖3縱軸的4個(gè)等級(jí)水平,壽命偏差小為一級(jí),壽命偏差最大為4級(jí)。設(shè)備剩余壽命分?jǐn)?shù)是(1壽命損耗率)。壽命消耗和時(shí)間關(guān)系上的這些偏差是由材料特性

31、的偏差、設(shè)計(jì)和制造時(shí)的不確定度、以及使用條件和部位的偏差等本質(zhì)的原因引起的,要消除偏差是不可能的。也就是說,所有的機(jī)組、設(shè)備、部件對(duì)于其壽命,是在具有一定的偏差幅度下開始運(yùn)行的。決定其幅度的因子是上述因子中的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)劣(Xa)、制造和建設(shè)管理的優(yōu)劣(Xb)、維修管理的優(yōu)劣(Xf)以及保護(hù)(保溫、防腐等)狀態(tài)的優(yōu)劣(Xg),可以說是由設(shè)計(jì)、制造、修復(fù)時(shí)的質(zhì)量不確定度(制造狀況)決定的。如圖4所示,由于制造質(zhì)量、材料質(zhì)量不良等偏差導(dǎo)致的的狀態(tài)惡化,其壽命損耗率運(yùn)行時(shí)間曲線的上限將向上方(壽命縮短方向)移動(dòng),壽命偏差的大小取決于上述影響因子的大小。圖4 設(shè)備之間壽命損耗率上限值的實(shí)際偏差圖5示出

32、壽命損耗率運(yùn)行時(shí)間曲線與機(jī)組以往運(yùn)行條件的關(guān)系。在設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行的關(guān)系用實(shí)線表示。以往的使用(運(yùn)行)條件(Xc)因子與壽命損耗率時(shí)間曲線的關(guān)系以圖4的虛線和點(diǎn)線表示,在不改變壽命偏差幅度的情況下,運(yùn)行條件與設(shè)計(jì)條件的差異導(dǎo)致曲線上下波動(dòng)。圖5 運(yùn)行條件變化對(duì)壽命損耗率上限值的影響如果使用條件(溫度、應(yīng)力、環(huán)境、循環(huán)啟停次數(shù))比設(shè)計(jì)條件更加嚴(yán)酷,曲線會(huì)向上波動(dòng)(虛線,壽命縮短方向),如果更穩(wěn)定則向下波動(dòng)(點(diǎn)線,壽命延長方向)。同樣的,可在圖的右端自下而上按照等分原則給出四級(jí)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn),風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相當(dāng)于圖3縱軸的4個(gè)等級(jí)水平,壽命偏差小為一級(jí),壽命偏差最大為4級(jí)。以往的使用(運(yùn)行)條件與使用條件的變化

33、的影響Xc的大小用四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定,具體可通過確定壽命消耗時(shí)間曲線如何波動(dòng)來確定。今后的計(jì)劃使用條件(Xd)因子如圖6所示,由于改變使用條件,可能產(chǎn)生壽命消耗時(shí)間曲線在中途出現(xiàn)轉(zhuǎn)折的效果。如果將來的使用條件比設(shè)計(jì)條件(或以往運(yùn)行條件)更加苛刻,曲線向上彎曲(虛線,壽命縮短方向),如果更穩(wěn)定,則曲線則向下彎曲(點(diǎn)線,壽命延長方向)。由于剩余壽命必須從偏于安全的角度進(jìn)行計(jì)算,故可以使用彎曲部位的曲線上限進(jìn)行計(jì)算。如果在設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)下評(píng)定剩余壽命,應(yīng)分別考慮以下幾種狀況:(1)設(shè)計(jì)條件(或以往運(yùn)行條件)不變下運(yùn)行;(2)超出設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行;(3)低于設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行。同樣的,可在圖的右端自下而上按照等分

34、原則給出四級(jí)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn),風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相當(dāng)于圖3縱軸的4個(gè)等級(jí)水平,壽命偏差小為一級(jí),壽命偏差最大為4級(jí)??梢哉fXd的大小取決于曲線的彎曲程度,用四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定。圖6 將來運(yùn)行條件變化對(duì)壽命損耗率的影響在風(fēng)險(xiǎn)分析中最重要的因子是檢查效果因子(Xe),如圖7所示,檢查效果決定了壽命消耗時(shí)間曲線的偏差幅度是否縮小的程度。而通過檢查設(shè)備當(dāng)前的狀況計(jì)算壽命損耗率,可使曲線的幅度變小,或者說,通過精確壽命評(píng)估可提高評(píng)估結(jié)果的可靠性,從而減少設(shè)備失效風(fēng)險(xiǎn)。由于剩余壽命通常是從偏于安全的保守角度求出,偏差幅度的縮小通常造成(使損傷的程度降低)剩余壽命的增加(相對(duì)于圖中未檢查前1點(diǎn)的剩余壽命,檢查后,依據(jù)其效果的大小而

35、變?yōu)?、3點(diǎn)處的壽命增加),隨著新的檢驗(yàn)手段的改進(jìn)和評(píng)估精度的不斷提高,偏差幅度會(huì)進(jìn)一步縮減。這是通過壽命評(píng)估和管理減少設(shè)備風(fēng)險(xiǎn),延長設(shè)備壽命的一個(gè)典型例證。因此,對(duì)于損傷機(jī)理確定的損傷狀況檢測(cè),及實(shí)施相應(yīng)的壽命評(píng)估與壽命管理措施,可根據(jù)實(shí)施后的效果大小來決定幅度縮小程度。圖6 檢查效果對(duì)壽命損耗率的影響檢查的有效性還與檢查方法、檢查時(shí)間(次數(shù))、檢查個(gè)數(shù)(范圍)等有關(guān)。檢查方法中,對(duì)于裂紋、缺陷在材料內(nèi)部發(fā)生的損傷(蠕變開裂多由內(nèi)部開始),使用可以觀測(cè)到材料內(nèi)部狀況的超聲波、X射線或者取樣進(jìn)行破壞性檢查比較有效,而滲透探傷等檢查表面狀態(tài)的方法沒有效果。舉鍋爐管壁厚檢查時(shí)間(次數(shù))影響的例子進(jìn)

36、一步說明,設(shè)開始投運(yùn)時(shí),壁厚為3.2 mm,而壁厚達(dá)到1 mm將發(fā)生爆管,運(yùn)行10年后檢測(cè)結(jié)果為2 mm,已減薄1.2 mm。求剩余壽命時(shí),通常如上圖實(shí)線那樣直線外推求出。結(jié)果是剩余壽命還有8年以上。但如果出現(xiàn)改變?nèi)剂系仁垢g環(huán)境惡化的情況,也會(huì)有虛線那樣變化的可能性。如果以虛線為基礎(chǔ)進(jìn)行剩余壽命計(jì)算,到下次定期檢查(四年后)前則將可能發(fā)生爆管。如果5年以前能夠測(cè)量1次壁厚,則這次再進(jìn)行外推的準(zhǔn)確性將提高。由此可見,檢查的時(shí)間(次數(shù))是確定檢查有效性的重要因素之一。對(duì)于檢查的個(gè)數(shù)(范圍),10年后的壁厚測(cè)量值為2 mm,指的是眾多鋼管中的其中幾根的最低值,是在指幾米鋼管中某個(gè)局部地方的值,選擇

37、該部分的理由是否合適(是否可代表一個(gè)范圍),或者說是否選擇了運(yùn)行環(huán)境最惡劣的地方,是確定檢查效果的重要因素之一。壁厚檢驗(yàn)部位導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)后面以水冷壁為例詳細(xì)討論。236 損失大小的計(jì)算方法如表4所示,因機(jī)組、設(shè)備、部件的損傷而造成的損失,可以分為人身傷害、經(jīng)濟(jì)性損失、環(huán)境污染、爆炸損失等4類。所有的損失類別的計(jì)算都可采用評(píng)估部位損傷可能引起的最大傷害和零傷害之間用曲線(一般為直線)相連,通過等分為4級(jí)而進(jìn)行評(píng)級(jí)。特別的是,評(píng)定損失類別中的經(jīng)濟(jì)性損失等級(jí)時(shí),首先估計(jì)失效可能導(dǎo)致的最大損失額,在最大值和零值之間用拋物線連接,并分為4等分。如圖7所示,使得損失大的一側(cè),分級(jí)比較細(xì)致,而損失較小的一側(cè),

38、劃分的較粗,這樣對(duì)損失進(jìn)行分級(jí)比較有效。最大值的計(jì)算可根據(jù)過去的損傷實(shí)例求出。如以鍋爐為例,如果了解迄今為止同類型機(jī)組所有電廠因發(fā)生最大損傷而造成的停機(jī)天數(shù),那么因停機(jī)1天造成的損失額停機(jī)天數(shù)作為經(jīng)濟(jì)性損失的最大值是準(zhǔn)確的。圖7 經(jīng)濟(jì)損失劃分方法在人身傷害評(píng)價(jià)中,一個(gè)例子是美國某發(fā)電廠曾因蒸汽管道爆破而造成10個(gè)運(yùn)行人員死亡,這個(gè)事故可能是最近發(fā)生的電廠鍋爐事故當(dāng)中最大的一個(gè)事故。可以說,人身傷害的最大值是死亡10人。由于出現(xiàn)人員死亡的風(fēng)險(xiǎn)是不可接受的,所以,無死亡應(yīng)該是可接受的基準(zhǔn)。環(huán)境污染、爆炸傷害的評(píng)價(jià)基本上也采用同樣的方法,可以進(jìn)行分級(jí)評(píng)定。具有污染性、爆炸性的物質(zhì),由于損傷,會(huì)流入或

39、者飛入什么地方是決定損失大小的主要因子。當(dāng)然,物質(zhì)的特性(污染性、爆炸性的強(qiáng)度)、受影響的周圍環(huán)境(人家、住戶的數(shù)量等)也是重要的因子。損傷的狀況(發(fā)生的泄漏孔大?。┖蛢?nèi)部物質(zhì)的流動(dòng)范圍的計(jì)算、各物質(zhì)的特性及周圍環(huán)境的重要性等,需要具體分析。237 風(fēng)險(xiǎn)的處理對(duì)策通過對(duì)失效概率和損失大小進(jìn)行分級(jí)后,可以求兩者的乘積而直接求出風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)級(jí)值。風(fēng)險(xiǎn)分為4個(gè)等級(jí),風(fēng)險(xiǎn)的相應(yīng)對(duì)策也分為4類(見表9和圖8)。 風(fēng)險(xiǎn)管理中,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的處理一般有回避、降低、轉(zhuǎn)移、可接受等幾種方法?;乇苁菍L(fēng)險(xiǎn)完全消除,相當(dāng)于更新設(shè)備等。轉(zhuǎn)移是將風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移到其它的地方,此舉與買保險(xiǎn)的含義相當(dāng)。風(fēng)險(xiǎn)的降低是通過合適的檢查、修復(fù)、加強(qiáng)

40、管理來達(dá)到目的。這些是依賴于技術(shù)性的部分,也是RBM的主要內(nèi)容。另外,風(fēng)險(xiǎn)可接受到什么程度(可接受基準(zhǔn)的設(shè)定)應(yīng)該由企業(yè)的經(jīng)營方針、機(jī)組和設(shè)備的社會(huì)影響度等來決定。表9 風(fēng)險(xiǎn)部位和要求的對(duì)策風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別必要的對(duì)策可接受在規(guī)定的檢修外,在對(duì)檢測(cè)部位評(píng)估期間不需要檢查和其它的對(duì)策等有條件接受檢修時(shí)如果已安排進(jìn)行合適的檢查,就可以繼續(xù)使用不希望在下次檢修之前,采取下列某一種對(duì)策降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí) 檢查順序的改進(jìn)運(yùn)行操作或者管理方法的改進(jìn)在線檢測(cè)降低損失的對(duì)策無法接受直接采用上述的方法降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)直到有條件可接受或可接受的水平。作為標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策,圖8的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別I和II認(rèn)為是可接受范圍。但是,級(jí)別II中一點(diǎn)

41、點(diǎn)變化(不確定度)都將使其變成級(jí)別III,所以,應(yīng)該級(jí)別II是有條件接受,認(rèn)認(rèn)真真地實(shí)施目前的常規(guī)檢查是必要的條件。風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別III和IV同樣都是不可接受。但緊急性不同。在級(jí)別IV中,必須立刻采取降低風(fēng)險(xiǎn)的措施。但在級(jí)別III中還有一點(diǎn)時(shí)間的裕度,這是兩者差別所在。在分類IV中,應(yīng)該立刻停機(jī),并采取相應(yīng)的對(duì)策,而在級(jí)別III中,在下次定期檢查時(shí)采取一定的對(duì)策即可。圖8 標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)劃分方法238 確認(rèn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值的合理性用上述方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),通常需要在整個(gè)評(píng)估過程中都考慮該方法的正確性。最終的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果是否正確,應(yīng)該以評(píng)估結(jié)果是否與研究人員和技術(shù)熟練人員的判斷相一致為基準(zhǔn)。因?yàn)橛绕涫请姀S技術(shù)熟練

42、人員,對(duì)設(shè)備狀況相當(dāng)了解,據(jù)此制訂檢查、修復(fù)、更新等計(jì)劃,才能實(shí)現(xiàn)長期的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。具體地說,對(duì)以前技術(shù)熟練人員采取的檢查、修復(fù)、更新等措施的有效性進(jìn)行深入分析,用這里介紹的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法檢查其處理過程,可計(jì)算確定各影響因子的值。不一致的情況下,需要反復(fù)嘗試改變式(1)、(2)的形式及各因子權(quán)重值等,以尋求適合本臺(tái)鍋爐的合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。另外,這種情況下,專家們還需要研究以前的技術(shù)熟練人員的判斷是否正確??傊粩嗟刈非罄迷摲椒ㄟM(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)處理的效果和運(yùn)行業(yè)績,并逐步加以影響因子權(quán)重值的完善至關(guān)重要。239 風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估對(duì)策的效果可以通過風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估進(jìn)行確認(rèn)。輸入檢查方法的改進(jìn)、修復(fù)/更換、運(yùn)行

43、條件的變更等條件,通過風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估確認(rèn)風(fēng)險(xiǎn)是否確實(shí)降低。這種再評(píng)估在以下狀況下進(jìn)行。a) 評(píng)估后提出檢查間隔變更或者延長時(shí);b) 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)是有條件可接受,或者對(duì)檢查部位的檢查管理不十分完善,需要制訂新的增加檢查計(jì)劃和策略時(shí);c) 對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為不希望,無法接受的部位,需要進(jìn)行追加檢查和降低檢查要求、維修要求、損失大小等時(shí);d) 對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為可接受的部位,要評(píng)估減少檢查項(xiàng)目、降低維修水平的影響時(shí)。風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估的所有部位,都希望在達(dá)到可接受或者有條件可接受級(jí)別之前降低風(fēng)險(xiǎn)。在此之前不能降低時(shí),為了提高評(píng)估的可靠性而需要進(jìn)行更詳細(xì)的定量分析。必要時(shí),還需要進(jìn)一步優(yōu)先修復(fù)改造工程。3 RBM分析的應(yīng)用應(yīng)

44、用RBI/RBM有各種各樣的效果。國外的應(yīng)用實(shí)例證明可使機(jī)組可用率有明顯提高??捎寐实奶岣呒匆馕吨?jì)劃外停機(jī)頻率的減少。這樣,在提高機(jī)組、設(shè)備安全性的同時(shí),由于效率的提高和不必要檢查的削減還可使成本降低,從而使經(jīng)營狀況得以改善。應(yīng)當(dāng)注意到,國內(nèi)外RBM應(yīng)用的實(shí)例報(bào)道仍然較少,目前尚處于其應(yīng)用和研討的初級(jí)階段。31 600MW機(jī)組鍋爐再熱器風(fēng)險(xiǎn)分析一臺(tái)600MW滑壓運(yùn)行直流爐累計(jì)運(yùn)行時(shí)間約117000小時(shí),機(jī)組的運(yùn)行狀況見表10。以再熱器系統(tǒng)為主,進(jìn)行了RBM/ RBI評(píng)估。另外,為了確認(rèn)RBM的有效性,能否滿足下列電廠提出的條件,對(duì)該機(jī)組實(shí)際進(jìn)行的維修工程進(jìn)行了再評(píng)估。 目前的定期檢查間隔(每

45、2年一次)延長2倍(每4年一次)。 假定該機(jī)組、部件依然是當(dāng)初的狀態(tài),沒有進(jìn)行過任何修復(fù)、更換。將該再熱器系統(tǒng)分為8個(gè)部件,43個(gè)部位。然后,列出各部位可能出現(xiàn)的損傷機(jī)理,并按照各損傷機(jī)理進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。將各代表部位的診斷結(jié)果匯總后,繪入圖9所示的風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖中。圖9(a)是根據(jù)目前檢查標(biāo)準(zhǔn)(定期檢查間隔2年)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),幾乎所有的部位都是可容許。圖9(b)是假定檢修間隔變更(每4年)后,在改進(jìn)了幾種檢查方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)重新分級(jí)結(jié)果。風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估中,示出了在研究各種對(duì)策后的風(fēng)險(xiǎn)變化。幾乎所有的部位都處于風(fēng)險(xiǎn)低的狀態(tài),即屬于可容許范圍,即使在定期檢查間隔變?yōu)?年后的風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估中這種趨勢(shì)也沒有變化

46、。另外,圖9(a)中失效概率低的一個(gè)部位在圖9(b)中等級(jí)有所上升,這是由于檢查周期由2年改為4年后,蠕變剩余壽命被消耗的結(jié)果。此外,還有一些部位雖然顯示出較高的風(fēng)險(xiǎn),但通過對(duì)其采取相應(yīng)的對(duì)策,將檢查周期延長至4年也是可能的。圖9 風(fēng)險(xiǎn)控制的例子表10 鍋爐運(yùn)行狀況項(xiàng) 目內(nèi) 容運(yùn)行狀況累計(jì)運(yùn)行時(shí)間約117000小時(shí)起停次數(shù)(熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)合計(jì))約600次目前的檢查標(biāo)準(zhǔn)停機(jī)頻率24個(gè)月期望可用率70%到下下次停機(jī)的運(yùn)行時(shí)間約137000小時(shí)修改后的檢查標(biāo)準(zhǔn)停機(jī)頻率48個(gè)月期望可用率70%到下下次停機(jī)的運(yùn)行時(shí)間150000小時(shí)以上一天的停電成本(假定)約500000元被檢測(cè)系統(tǒng)再熱器系統(tǒng)高風(fēng)險(xiǎn)部

47、位(圖9中的A、 B、 C點(diǎn))的評(píng)估結(jié)果如下:A:爐外再熱器出口管(STBA24非過熱管)A點(diǎn)所在的再熱器出口管爐外部位,長時(shí)間運(yùn)行后有氧化減薄現(xiàn)象,這一點(diǎn)從壁厚測(cè)量結(jié)果可以清楚看出,如果進(jìn)行蠕變剩余壽命計(jì)算,不僅4年后,2年后的剩余壽命也是所剩無幾。因此,對(duì)于失效概率的各種評(píng)判的結(jié)果都是嚴(yán)重的,結(jié)果均被判定為高。關(guān)于損失大小中的安全性損失評(píng)估,結(jié)果是即使有損失,也沒有問題,但經(jīng)濟(jì)性損失的大小卻是重大,綜合評(píng)判該部位的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為無法接受級(jí)別。在風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估中發(fā)現(xiàn),即使改變檢查方法、管理方法等也不能降低風(fēng)險(xiǎn)。因此,得出的結(jié)論是最好更換。實(shí)際上,這個(gè)部位在檢修時(shí)已經(jīng)被更換過,原來的經(jīng)驗(yàn)性對(duì)策和本次風(fēng)

48、險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果一致。B:再熱器出口聯(lián)箱焊縫部位蠕變損傷B點(diǎn)所在的再熱器出口聯(lián)箱焊縫部位由于周向應(yīng)力的作用,國外曾因內(nèi)部韌帶裂紋引發(fā)過損傷。因此,失效概率往往簡單地被判定為上一個(gè)級(jí)別,但是在國內(nèi)的同類型機(jī)組中幾乎沒有失效的例子,所以該鍋爐失效概率被評(píng)定為低。對(duì)于焊接部位表面,目前常用PT(滲透探傷檢查)或者M(jìn)T(磁粉探傷檢查)進(jìn)行檢查,這種方法對(duì)于內(nèi)部破壞的損傷機(jī)理不一定有效。損失的大小從安全性損失來看是局部的,但如果發(fā)生損傷,將導(dǎo)致致命的經(jīng)濟(jì)性損失。因此,該部位的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)綜合評(píng)定為 不希望。風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估中,通過采用檢查內(nèi)部狀態(tài)的超聲波探傷法(TOFD法),即使假定檢修周期延長至4年,失效概率為微,

49、風(fēng)險(xiǎn)可以降低至有條件接受級(jí)別。C:再熱器直管的氧化、蠕變損傷C點(diǎn)的再熱器出口側(cè)直管中,進(jìn)行了與A相同的壁厚測(cè)量,從測(cè)量結(jié)果可以確認(rèn)近幾年壁厚在急劇減薄。對(duì)檢查方法、測(cè)量位置進(jìn)行了詳細(xì)的討論,二次的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果都是不希望級(jí)別。提出了與A相同的更換方案,這與實(shí)際維修工程中的更新計(jì)劃一致。重新詳細(xì)地審視過去的檢查數(shù)據(jù),然后進(jìn)行再確認(rèn)也是RBM/ RBI應(yīng)用的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。另外,對(duì)被判定為可接受風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別的27個(gè)項(xiàng)目,進(jìn)行了檢查效果評(píng)價(jià),研究了在實(shí)際維修工程中省略檢查項(xiàng)目的可能性,結(jié)果見表11。由此可見,在幾個(gè)部位省略檢查或者降低檢查水平是可行的。檢查效果評(píng)估級(jí)別見表12。表11 基于RBM/ RBI的檢查

50、效果評(píng)估部件部位目前工程檢查實(shí)施狀況風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果可否省略檢 查風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估檢查效果結(jié)果檢查效果結(jié)果檢查法效果入口側(cè)聯(lián)箱短管焊接部位PTBE可接受E可接受可能直管上部段入口管STBA24壁厚測(cè)量BE可接受E可接受可能爐外部件異種鋼US321/STBA24PTBC有條件接受D有條件接受低可能排氣噴嘴內(nèi)窺鏡AE可接受E可接受可能疏水噴嘴PTBE可接受E可接受可能表12 檢查效果的評(píng)定級(jí)別效果級(jí)別檢查效果的定義AVery90%BGeneral70%CFairly50%DPoorly40%ENon33%32 電廠水冷壁失效風(fēng)險(xiǎn)分析某電廠水冷壁管全部采用20號(hào)鋼管,規(guī)格為515.5mm,已運(yùn)行約55

51、000小時(shí)。水冷壁共發(fā)生過2次泄漏?,F(xiàn)場宏觀檢驗(yàn),水冷壁高溫區(qū)域表面有嚴(yán)重高溫腐蝕和高溫氧化跡象,表面結(jié)垢較厚,約0.5mm厚,為黃褐色,其中后墻、左墻、右墻更嚴(yán)重,管子側(cè)面有明顯的高溫腐蝕小平面,減薄嚴(yán)重。 對(duì)水冷壁不同部位進(jìn)行了壁厚測(cè)量,測(cè)點(diǎn)分布及數(shù)量見表13,測(cè)量主要結(jié)果統(tǒng)計(jì)于表14。據(jù)了解,減薄是由于近2年時(shí)間內(nèi)煤質(zhì)頻繁變化而造成的。由測(cè)量結(jié)果可知,水冷壁壁厚明顯減薄,考慮到減薄速度很快,現(xiàn)場建議將4.5mm壁厚以下的管子進(jìn)行了更換。表13 現(xiàn)場測(cè)點(diǎn)位置、項(xiàng)目及數(shù)量部件測(cè)量部位壁厚測(cè)量根數(shù)水冷壁左墻高溫區(qū)標(biāo)高1115M265水冷壁右墻高溫區(qū)標(biāo)高1115M243水冷壁前墻高溫區(qū)標(biāo)高111

52、5M256水冷壁后墻高溫區(qū)標(biāo)高1115M260表14 管壁厚度測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)測(cè)量部位平均值(mm)最小值(mm)最大值(mm)最大減薄率()水冷壁左墻標(biāo)高11M5.24.36.321.8水冷壁左墻標(biāo)高13M4.94.35.921.8水冷壁左墻標(biāo)高14M4.83.85.930.9水冷壁左墻標(biāo)高15M5.75.26.15.5水冷壁右墻標(biāo)高11M5.14.55.918.2水冷壁右墻標(biāo)高13M4.93.56.236.4水冷壁右墻標(biāo)高14M5.54.56.218.2水冷壁右墻標(biāo)高15M5.14.15.625.5水冷壁前墻標(biāo)高11M5.34.65.916.4水冷壁前墻標(biāo)高13M5.43.96.329.1水冷

53、壁前墻標(biāo)高14M4.93.56.236.4水冷壁前墻標(biāo)高15M5.75.36.23.6水冷壁后墻標(biāo)高11M5.34.66.116.4水冷壁后墻標(biāo)高13M5.44.25.923.6水冷壁后墻標(biāo)高14M4.93.56.236.4水冷壁后墻標(biāo)高15M5.14.55.818.2分別在水冷壁的向火面、背火面截取常溫拉伸等試樣進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表15。表15 機(jī)械性能試驗(yàn)結(jié)果編號(hào)部位常溫機(jī)械性能Rp0.2(MPa)Rm(MPa)A()HB37向火面30038526.5176背火面38053524.51780228544538.5118GB5310標(biāo)準(zhǔn)20G24541055024由表15所示測(cè)量結(jié)果可知,

54、水冷壁向火面抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均比背火面明顯降低,強(qiáng)度的向背差異一般與溫度導(dǎo)致的材料老化相關(guān),由此結(jié)果可推斷,水冷壁管的強(qiáng)度明顯降低是由于高溫腐蝕而直接導(dǎo)致的。水冷壁后墻左數(shù)第37根運(yùn)行37管樣向火面背火面的金相組織均為珠光體鐵素體,形貌無明顯差異,球化1級(jí),表明無明顯超溫跡象。其外壁氧化皮相對(duì)致密,與基體結(jié)合處及氧化皮中有開裂現(xiàn)象,晶界有均勻腐蝕現(xiàn)象,其厚度為約0.05mm。向火面內(nèi)壁氧化皮比較疏松,與基體結(jié)合處有明顯高溫均勻腐蝕現(xiàn)象,其厚度為約0.05mm。根據(jù)水冷壁測(cè)量結(jié)果,采用壁厚分級(jí)方法可直接進(jìn)行定性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。同時(shí)考慮到高溫腐蝕分布的隨機(jī)性和實(shí)際情況,測(cè)量的數(shù)據(jù)有限,不可能將最危險(xiǎn)的壁厚最小的部位檢測(cè)到,采用極值統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。水冷壁共4面墻,前后左右各有117根管子,其高溫腐蝕部位主要分布在燃燒器周圍,即標(biāo)高11米15米的范圍內(nèi)。在此區(qū)域內(nèi)采用詳細(xì)抽樣檢查的方法,分別在11、13、15米標(biāo)高部位選點(diǎn)進(jìn)行了壁厚檢查,結(jié)果見圖1013所示。采用數(shù)據(jù)平均的方法,可得到4面爐墻的不同實(shí)

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