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摘要：随着新时代的发展进程，我国的科技水平也发展到了新的高度，对热力学研究探索的内容数不胜数。本文主要针对热力设备的可靠性问题进行深入分析研究，旨在结合我国热力设备及热力学的发展现状找到解决问题的途径，找出解决有关问题的有效策略和措施，针对热力设备的可靠性进行必要的分析和评估，促进热力设备的升级换代和热力行业的发展。
关键词：热力设备；可靠性分析；问题；对策
引言
热力设备的可靠性是发电设备质量好坏的一个比较重要的指标，在当前的发展过程中关于热力设备的可靠性问题也日益彰显出来，如何有效地解决这一问题是当前较为重要的课题。
一 热力系统可靠性分析的特点
热力系统主要由热交换器、动力机械、压力容器、连接管路和辅助机械构成，主要用于实现能量之间的转换、热量的转递，是一种完成某些特殊反应过程的系统。随着我国科学技术的快速发展，以蒸汽机为代表的热力系统逐渐向高科技化、复杂化的方向发展，各电力企业和大型制造行业等对于热力系统的自动化提出了更高要求。因此，必须提高对热力系统的可靠性研究的重视。热力系统的主要特征是多种状态、多种参数和多重控制，与电气系统或机械系统相比较，其可靠性分析较为特殊。
1.1 热力系统的整体性
热力系统在运行时会调动起多个功能组织系统，其中涵盖了较为复杂的理化过程，如机械运动、质能迁移、化学反应等，还包括非线性效应。热力系统的工作原理较为复杂，功能较多，且存在多种状态，需要不同的前沿系统和支持系统来满足不同的要求。热力系统存在多个层次，各层次之间的组合和传递关系十分复杂，热力设备在使用时面临的工况是变化的，这些因素即就是整体性，会导致热力系统的可靠性受到影响。
1.2 热力系统的关联性
热力系统之间的不同结构和部件是有着密切关系的，不同的结构有着不同的功能，某一设备在为本系统服务的同时也是另一系统的备用设备，一旦其功能丧失会导致其它功能丧失。热力系统的功能通过工质流动实现，工质的状态影响着设备的状态，工质的状态主要受物理规律的制约，物理参数之间存在一定的关联，如空气流通面积减少会使空气流速提高，局部温度不均会引发通道流量的二次分配。热力系统的各个结构决定了其组成单元出现故障都是联系的，系统动态过程的变化和运行事件的发展存在一定的关系。
1.3 热力系统的综合性
热力设备的设计与配置是存在多重控制的，也采用多种保护的手段保障热力设备的正常运行。热力系统中的组成部分有时会存在功能冗余或备份，功能量度和运行参数是在一定范围内演变的，为了适应不同的外部条件和情况。因此，系统各个组成部分要具有一定的随机性，这也是系统综合性的重要体现。影响热力系统综合性的因素有很多，例如，降额状态和设备老化引起的部件失灵，人为原因造成的有关功能丧失，或相关功能处于中间状态，临时事件组合、系统使用时存在不同程度的修复。因此，热力系统是一种多状态的动态系统，是一种综合性的系统。
1.4热力系统故障的判断
在热力系统的可靠性分析中识别系统故障是重要的环节，在热力设备运行时，由于系统物理、热工水力的固有特点和反馈的因素，参数型的故障对于热力系统的逻辑关系的影响较大，所以参数可靠性是我们研究的重点内容。
（1）热力系统的结构和运行状况具有复杂性和关联性，因此导致参数故障判断不确定。
（2）热力系统参数监测器存在一定的问题，导致了故障判据出现转换的现象：第一，大多数的参数，例如物理化学反应参数，温度、流量等参数，都有着不同的特点，监测只是能够表现其若干的特定点，而难以找到其规律。第二，部分参数的测量由于位置条件影响存在一定的时间效应，如反应速率等，而测量仪器的指数不一定能够反应当时的状态。第三，热力系统的承压面破坏概率和介质泄漏概率都可以用当量来描述，由于多种因素，这种参数的测量也是一种模拟。
二 故障树分析方法的应用
故障树分析（FTA）是最具代表性的故障统计方法之一，其突出的优点是逻辑严密、表达直观、能处理复合起因。故障树是将研究对象故障形成的原因由总体至部分（单元）逐级细化，通过逻辑门传递故障逻辑关系，以表明高低二级事件之间的关系。此方法对研究动作可靠性问题，有比较明确或清晰的界面、层次，故障判据、逻辑关系相对明确，适用性好。
对热力设备建立故障树，因设备类型的具体结构、故障特点会有所区别，基本步骤是：通过分析与评价，确定设备的故障模式、故障机理；建立设备结构项目功能故障树；根据条件许可程度，求出最小割集并作定性、定量分析以得到故障概率。此过程中3个典型问题的处理为：
（1）对热力设备建立故障树，基本上是在2个等级上定义。第一级定义是功能级，即设备可靠运行时必须能成功地对工况作出响应而完成的功能；第二级定义是实体上的，它确定了设备要起作用时所需要的硬件，描述了设备可运行性的最小可接受状态，即成功准则。接下来是寻找故障途径。依赖工程知识，尽可能地把所有能够引起顶事件的因素都罗列出来，然后按照它们之间的隶属关系和层次，以及历史背景资料、服役条件与状况来确定哪些因素是造成故障的主要原因。结构体系作为一个整体有多种功能，结构完成这些功能时各层次的结构项目就承受载荷。一个结构项目的基本功能就是承受住载荷而无破坏，反之就产生功能故障。这是建树中由功能级向实体级转换的基点。
（2）事件分解，因为故障树模型由功能故障出发，实际上就是分析复杂设备的工作能力，所以需要研究设备结构，确定其可靠工作的各种联系。考虑以设备结构项目为基本单元对设备进行分解：
a ．对系统而言，一般是按硬件分解，最低层次为具有独立功能的单元，且系统可由各单元构成的线性网络表示，如此由单元故障即可直接综合出系统故障，否则要采用简化或重新划分单元；对设备而言，应按结构进行分析，以功能组成、影响因素为主线，根据问题需要分结构组件、结构零件和结构细目3个层次逐层展开。
b ．构成设备的所有部分不一定都能独立分解出来，如某一部分与整体故障有关，则可使其成为一个模拟的结构项目（如设备壳体不一定符合项目划分的定义，但能引起破坏的相关结构项目却很多，可把其模拟地作为一串并联配置的网络来考虑）。
c．设备的可靠性分析不是结构项目单元特性的积累，还应考虑结构项目之间的相互作用和干涉（例如装配会使项目的应力发生变化，因此分析时可视为存在着装配条件这一假想的项目）。
（3）参数可靠性问题事件分解中，除了动作可靠性（事件基本独立，符合两元逻辑关系）的问题，还有涉及参数可靠性的事件。这是因为设备工作能力的丧失往往由结构项目损伤（或老化）所致，而损伤多数为累积过程，影响因素作用至故障发生的模型往往非常复杂，也就是说，事件发生的概率并不等于故障的发生概率。
三 热力设备可靠性分析面对的问题
热力系统的特征决定了热力系统本身就容易存在一些问题，首先，热力设备的通用化标准和标准化程度较低，一些大型设备成本较高，而且原材料加工缺乏统一的管理标准，生产质量的提高面临着一定的难度。其次，热力设备的结构项目在寿命分布上缺乏一定的标准，参数不够准确，导致热力设备维护存在一些问题，修理模式多种多样，导致热力设备的运转面临着一些威胁因素，具体表现如下：
（1）结构完整性问题。热力设备由于老化或使用不当等原因造成的承压面受损或腐蚀，部件运动幅的磨损。这时要分析热力设备的使用环境及条件，设备材料的工况等因素。
（2）构件配合存在的问题。热力设备的部件的位置要相对稳定，要做好运动构建的有效控制，保证润滑条件起到减缓摩擦的作用，但在实际运行中，热力设备容易出现结构之间位置偏移，构件磨损等问题，一般都是由于工作应力、外来冲击等因素造成的。
（3）热力设备具有的特征，导致故障统计方法应用受限
1）热力系统的多种故障并存。由于热力设备的结构十分复杂，其系统的组成构件较多，因此，在发生故障时容易引发多重故障，一旦故障得不到排除还可以接连引起二次故障，处理起来难度很大，维护周期较长，影响整个热力系统的运行和修复，且问题的交叉位置和故障原因难以判定。
2）热力设备的维护措施与实际效果差别较大。一般维护人员都是按照热力设备的使用说明进行常规维护，但实际发生的问题是十分复杂的，是由多种原因造成的，因此，维护人员在故障排除时要及时采集故障信息，包括材料、工艺，进而做出科学的判断，及时解决问题。
四 针对热力设备可靠性问题的解决对策
对热力设备的可靠性问题的分析，可从动作可靠性和参数的可靠性进行分析。在动作可靠性中，其主要的特征就是它是一种信号传送带，涉及构件状态瞬间的改变，它的作用方式主要就是通过运动部件产生，以一种态度或者是主动的方式来参与到设备的系统工作中；而参数可靠性其特征就是一种能量或者是负荷传送器，所涉及的是损伤积累以及老化的过程，其作用方式主要是通过静止部件产生，以静态或者是被动的方式来参与设备系统的工作。
可靠性工程技术综合了多门学科的知识，对热力设备的故障知识了解之后，最为重要的任务就是延长设备使用寿命和降低维修费用以及提高运行效益，主要可以从设计开始。热力设备主要就是从设计以及制造和投入使用这几个阶段所完成的，质量的好坏从设计的角度来看有着很重要的影响，这也是可靠性的一个基础，而制造则是对产品的可靠性设计目标的一个实现，使用则是验证可靠性的一个必由之路，每一个环节的疏忽都会对热力设备的可靠性带来一些负面影响。
在当前实用化的时代，热力设备的制造及使用部门要加强故障诊断技术的应用及管理。兼顾技术和管理两个方面，从系统的观点出发。
结束语
热力系统的可靠性分析内容较为广泛，要从多方面进行分析，根据实际情况科学处理存在的问题。热力设备可靠性分析涉及到设备原理、系统动力学、传热学等学科，要综合考虑设备的结构、设计原理、损伤机理和维护措施，经过科学测算，计算出设备的故障概率，并进行针对性维护，保证热力系统的正常运行。
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