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假设系统是相同元件的逻辑串联，则式 （２）变为：
ｘＴ＝ｎ＾
（５）
式（４）变为：
（ＭＴＴＦ）ｓ一击
由以上公式，可以得出三点结论ｔ
（６）
（１）逻辑串联系统赦障率等于所有元 件故障率之和。 （２）串联逻辑系统的可靠度是各个元 件可靠度的连乘积。根据概率理论，任何系 统的元件可靠度都只能在０与ｌ之间，因此 其连乘积也只可能在０与Ｉ之问。故串联系 统的可靠度不可能大于其最薄弱元件本身的
汽轮发电机油、水系统的可靠性分析
王
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东方电气评论
Ｄ１ＡＮＱｌ ＤＯＮＧＦＡＮＧ
ＰＩＮＧＬＵＮ
第４卷第３期
泰
琅
摘
要
车支对，Ａ，－、篓ｉ７ Ｌ轮发电机两种主婴娄型的祜，水系统可靠１皇进行了打析．并提出丁蠡高可靠眭的措施
关键词ｔ汽轮发电机 可靠性
供油系统供水系统
二、单流环式密封供油系统
大型汽轮发电机轴承的密封供油是由密 封供油系统控制的，常用的密封供油系统有 两种，一种是单流环式密封供油系统，另一 种是双流环式密封供油系统。 单流环式密封供油系统可用简化的功能 结构方框图ｌ表示（图中除去了可靠性很高 的元件，如滤油器等）。
１９９０军８月１ ７目收稿
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环走秉乾
吲１单流环式密封供＿＝壶 系统简化功能结构方框甜
图１中，支路所用的泵（Ｐ），逆止阀 （Ｖ）、冷却器：ｃ），压差用（Ｒ）都是独 立元件，这些元件组成了功能结构的串联形 式。为探讨系统的可靠性，必须将该系统功 能结构图转换成可靠性逻辑方框图（图２）。 在图ｌ中，系统的各独立元件只是结构 上的联接关系，而在图２中，各元件与工作
ｎ
可靠度。 （３）串联系统的可靠度和平均寿命与 元件的数量关系密切，元件数愈多，系统的 可靠度和平均寿命就耍：｛＿低，反之要提高逻辑 串联系统的可靠度和平均寿命，必须尽量减 少其串联（逻辑串联）元件数量。 单流环式密封供油系统化成逻辑串联方 框图后，其可靠度可以计算。为便于与其它 各种系统可靠度进行比较，设该系统４个元 件的可靠度相等，且都为０．９５，则该系统的 可靠度Ｒ为：
发ｊ扣．
一，前
言
犬型汽轮发电机氢、浊、水系统的状况 直接影响着机组的运行，所以对其可靠性的 研究和探讨显得极为重要。 可靠性是指产品、零件或系统在规定的 Ｈｔ问和条件下，完成规定功能（或时间）的 能力。它表示产品的耐久性，无故障性，维 修性等特点，与一般产品质量指标不同，而 是一种时间质量指标。一般产品的性能、功 能参数，如功率、转速、效率等，在产品制 造完工后出厂检验中就可以得到评定，因而 称为使用前（ｔ＿ｏ）的质量。而可靠性是指 产品保持功指的时间，或是在规定时间内保 持功能的能力，如产品的可靠度、平均寿命 等。它虽在设计中应有明确的指标，但对其 评定必须在用户使用后才能真正进行，一般 要在使用现场进行考核，所以称之为使用届 （ｔ３－．ｏ）的质量。 本文拟就大型汽轮发电机辅机油、水系 统的可靠性问题作一次分析和探讨。并对其 系统结构及有关问题提出一些看法、措施和 建议。
１７０
制 造 者 费
用
●■ ●ｌ『 Ｉ－●＿■‘ ｌｔ
Ａ９
三
有效度
图７
有效度与制造者费用的关系 ２．设计栽造费用
１．总成本
３．保修．索培费用
从图７可看出，在总成本比较低时，有 一个最佳有效度Ａｐ，在这个最佳有效度下， 设计制造费用比较高，但其保修、索赔费用 较低。同时由于系统可靠性提高，用户的经 济效益也增加。 因此，发电机控制系统的关键元件，如 油，水系统中的逆止阀等，只要成本不很 高，就应考虑增加元件数目，使之处于逻辑 并联方式。同时在系统中要尽量避免采用相
１８８
奇 ～Ｅ｝
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炱
三、双流环式密封供油系统
双流环式密封供油系统可以看成是可靠 性逻辑并联系统。该系统的简化功能鳍构方 框图如图５所示。
图３形式上的并联支路
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图５ 双流环式密封洪油系统简化功能结 构方框图
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Ｉ
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Ｌ——鲎乜司曲斗ｏ—些蟹巴
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由于系统在故障稳定期内工作，所以 ｘ。＝常数 ｘＴ＝∑＾Ｉ＝常数
Ｉ＝＝１ 一九Ｔｔ
Ｒ（ｔ）＝ｅ 平均寿命（ＭＴＴＦ）ｓ为 （ＭＴＴＦ）ｓ一１三 ，～Ｔ
（３）
（４）
措施，提高压差阎质量是提高系统可靠性的 关键。 要着重指出的是，可靠性分析中的串 联、并联均指。逻辑４方式，并非直观的 串、并联。在发电机辅机控制系统以及其它 类似系统中，常会碰到看起来是并联，实际 上是逻辑串联的现象，如图３中的三种并联 支路。 图３中，整流二极管（Ｄ）、电容（ｃ）、 电阻（Ｒ）分别组成了形式上的并联支路， 它们只表达了结构上的联接方式。但在可靠 性分析中，以上三种支路都是逻辑串联支路 （图４）。因为从系统功能逻辑关系上看， 其每一种支路中的任何一个元件失效，都将 导致各支路总的最大妊流电流，或者总的电
Ｒ（ｔ）＝ｎ
ｉ一１
ＲＩ（ｔ）
因这种系统也是指数分布，取ｎ；２时， 并联系统可靠度为ｔ
】６９
度比单流环式系统高０．１ ５，这个差值在可靠 性概率里是一个相当大的数值。 所以，单从可靠性角度来说，汽轮发电 机密封供油系统应尽量采用双流环式密封供 油系统的形式。但同时也应看到，这种逻辑
（纠６
双流环式系缡的可靠性逻 辑并联方框图
１１
窖，或者总的电阻达不到系统的要求，从而 使整个系统失效。 根据上述分析可知，这种逻辑串联系统 的可靠度因元件教目的增加而降低。在系统 的研究、设计、制造、调试中遇有这种形式 上并联，而实际上是可靠性逻辑串联时，应 采取一个元件（或者最少元件）的等效＝极 管，或者等效电容、或者等效电阻代替两个 （或者更多）元件的并联形式，以此减少逻 辑串联元件的敬量，提高系统的可靠性。 在系统的安装、调试过程中，为了调整 参数，常常采甩并联或串联元件的方式进行 调试。调试后，无论元件是并联还是串联， 都应以最步的等效值元件代替，才能正式投 入使用。这对提高系统可靠性来说是非常重 要韵。
ｎ
Ｒ（ｔ）＝．ⅡＲ，（ｔ）ｉ＝１，２，３……ｎ（１）
Ｉ＝ｌ
式中
式（１）演变后得：
Ｒ。（ｔ）一第ｉ个元件的可靠度
［一肛ｕ）叫
Ｒ（ｔ）一ｅ 式中 ｘ（ｕ）一～系统的故障函数
ｎ
Ｒ—ＩＩＲ ｉ一１ —０．９５ ；０．８１
Ｌ（ｔ）
４
＾（ｕ）＝．∑＾ｉ（ｕＪ
Ｉ＝ｌ
（２）
该系统简化功能方框图以及转换后的逻 辑串联系统中的元件数已为最低限度，不可 能靠减少元件数的方法来提高系统的可靠 性，而只能从提高其４个元件本身的可靠度 方面考虑。从该系统在电厂的实际使用情况 来看，４个元件可靠性最差是压差阀（Ｒ）， 它由于设计、制造等方面的原因（后与平衡 阀一起进一步探讨），已成为提高系统可靠 性的最大障碍之一。因此采取切实、有效的
同元件的逻辑串联方式，以熊系统的可靠性 增大。 在双流环式和单流环式密封供油系统中 都有压差｝回（Ｒ）和平衡阀（ｂ），它们在系 统可靠性分析时．是当作串联元件考虑的。 从当前这两种同的设计、制造、使用情况来 看，其工作性能较差，主要表现在灵敏度低 和电厂使用效果不佳，也就是说可靠性较 低。由上述分析知道，串联逻辑系统的可靠 度，不可能大于其最薄弱元件的可靠度，故它 们串联后的系统可靠度就必然低于它们各自 的可靠度。 所以要提高密封供油系统的可靠性，一 方面要提高这两个阉的设计、制造，试验水 平，以提高其本身的可嚣度。另一方面，设法 去掉平衡氢侧和空侧支路油压的平衡阀，。去 掉维持密封油与电机内氢气的油，基压差 的压差阀，分剐采用自动谪压阗来控制空删、 氢侧油压和机内氢压，使其各自按机组设计 的压力值进行自动褥整。这样，将压力间接控 制变为压力直接控制，提高控制的精确度和 控制速度。如果元件价格成本不很高，还可 以在自动调压阀的系统设计上增设冷贮备 件（本文后面将探讨玲贮备系统可靠性问 题），以进一步提高油、球系统的可靠性。 上述图５双流环式密封供油系统氢侧 油路发生故障时，只有空侧油路在工作，发电 机相当予在单流环式密封供油系统供油的条 件下工作。如果此时空侧油路也发生故障， 整个系统的交流或盲流备用系统毹够立即投 入，保证空侧继续供油，发电机仍能继续运 行。所以可把这种双流环式系统看成是可靠 性逻辑并联支路系统。但是，在氢侧油路发 生故障时，发电机虽然能在空侧油路的维持 下正常运行，不过密封油质量迅速下降，发 电机双流环式密封瓦变成了“单流环式４密 封瓦，发电机不是在设计标准状态下运行， 其运行属于。不正常。范畴。因此，严格来 说，从两条油路的功能逻辑关系来看，图５
图９
，甄嚣环式系统共徊支培简化 功熊结捣力框罔
图９中工作系统由原来的两条支路变成 了一条支路。由于氢侧与空捌由一条油路供 油，故原系统中的平衡阁已不起作用而去 掉，共同支路的元件容量必须与原来元件有 所不同，即分别甩一个大容量的油源（或一 个泵）、一个大容量的冷却器、一个大容量 的截止阀代替娘来的３个元件。很明显，图９ 韵功能结构变成可靠性逻辑支路后是～条串 联支路。此时，工作系统可靠度（元件可靠度 同前）为，
的工怍系统是一条串联逻辑系统，如图８所 示。
—１｝固｛Ｈ｝卧母吨Ｈ乎掣葩
翌的可靠度 （元件可靠度假设同前）为；
Ｒ—Ｏ．９５ ８一Ｏ．６６
显然，此时双流环式系统的可靠度 （ｏ．６６）比单流环式系统的可靠度（ｏ．８１） 低得多。 为解些上述问题，如果在现有的双流环 式系统中增加一套分离密封油中的氧气、空 气，水等的真空净油设备，系统功能结构方 框图如图９。
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图２
单统环式密封供沾系统可靠洼逻辑方框图
系统可靠性之间却有逻辑关系，即系统４个
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元件中无论哪一个失效（不能正常工作）， 都会导致整个系统的失效。 实践已证明，多数电子、电气、机械及 流体系统都是在其故障的稳定期内工作，其 可靠性里指数分布，根据可靠性计算理论， 串联系统的可靠度Ｒ（ｔ）为；