1　概　述
　　近20年来，我国电力工业迅速发展，许多高参数大容量的火电机组相继投入运行，同时超龄机组仍在带伤服役。为了保证机组安全运行，就必须对机组关键设备加以监控及定期和不定期的检修与维护。尤其是那些超龄机组，我们试图采取各种手段来延长它们的寿命，但这种延寿工作的经济性如何?这是一个长期被人们忽视的问题。
　　国内大量地开展了高温承压部件剩余寿命预测的研究工作，但没有建立起寿命管理的完整体系和机制，尤其是关于设备延长寿命的经济性研究成果很少见到报导，这方面的研究工作处于起步阶段。武汉水利电力大学邓训、王文安教授等人基于结构细节疲劳裂纹损伤随机概率理论所做的结构疲劳经济寿命预测方法就电站设备运行经济性作了较为深入的研究，只是理论推导过程较为艰深，对工程应用要求复杂。北京科技大学孙继跃等人以优化成本法则确定部件剩余寿命预测值对部件的经济性作了研究，这种方法在很多方面受制于人为因素。
　　国外关于高温承压部件的剩余寿命和其经济性于80年代取得了较多的研究成果。如美国电力研究院(EPRI)对发电机组设备建立了一套完整的设备寿命延长及其经济性评价方法是最有代表性的，但由于某些设计方面及考核参数的差异，使我们难于直接应用其成果。
　　本文在国内外已有的研究成果的基础上，对电站设备延长寿命的经济性进行讨论。重点就高温承压部件的经济寿命提出定量的表达式，使电站部件的检修与维护处于一种最佳经济状态，从而保证电站设备在安全运行的条件下，还处于最优经济状态。
　　电站设备延长寿命经济性评价中几个相关寿命概念的定义：
　　（1）　真实寿命
　　真实寿命是机组部件本身所固有的，它是部件在工况下从开始运行到最后失效的累计运行总时数。由于运行参数的不确定性，因此在失效之前设备的真实寿命是无法预知的。
　　（2）　设计寿命
　　设计寿命是指设备在规定的设计温度、设计压力等设计参数下，保证系统在额定出力的前提下所能安全运行的设计时数。如对火力发电厂高温承压部件一般设计寿命为0．2　M　h，即约30年左右。
　　（3）　可靠寿命
　　可靠寿命是指部件在一定的外荷载作用下，综合考虑影响材料抵抗外荷载能力的各种因素的前提下，部件能够安全可靠地使用的寿命。如通过各种检测和试验手段进行构件的蠕变寿命预测，这种预测的寿命亦称为可靠寿命。
　　（4）　经济寿命
　　经济寿命是指部件在可靠寿命之内，当系统部件的价值等于可靠寿命进行折旧的价值与维护部件安全运行的费用之和时，部件所累计的工作时数。

2　可靠寿命的评价方法
　　随着火电机组运行时间的延长，高温承压部件寿命损耗增加，设备逐渐老化。近10多年来关于高温承压部件剩余寿命预测的研究已广泛开展。不论在理论分析、计算方法，还是基础实验和应用技术都取得了一系列的研究成果。如目前普遍推行的有罗宾逊法则^［1］、密度法，还有近几年研究取得进展的电阻法^［2］和θ函数法等。我们认为EPRI推荐的三级评定法是一种较为严密的可靠寿命评定方法。
　　三级评定法是一种阶段分等级的评定方法。根据部件的使用状态和寿命损耗情况分为3个等级。只有当部件未能满足上一步的最低标准时，才转入下一步更为严格的寿命评定。
　　第一级评定法是三次评定法中最简单、最保守的寿命评定方法，相应的检修项目少，所需资金少，检测方法也较简单。第二级评定法是一种较复杂、较保守的寿命评定法，所要求的检修项目比第一级多。而第三级评定法是一种综合性的评定法，它需对部件作全面检测，精确评价其剩余寿命，同时对部件的经济性进行评定，这一级的评定投入的资金最多。
　　三级评定的步骤如附图，用分级评定是为了减少每级评定中的一些不必要的工作，同时还可减少投入费用，以提高部件的经济寿命。在文献［3］里作者基于经济寿命模型编制了电站锅炉高温承压部件维护、更换决策系统。

附图　三级评定通用程序框图

3　经济寿命的评价方法
3．1　固定资产的折旧方法
　　火力发电机组设备属于固定资产，它在使用过程中因磨损而转移到产品成本或费用中的价值称固定资产折旧。固定资产在使用过程中发生的磨损有2种，一种是有形损耗，即由于使用和自然力的侵蚀而发生的损耗；另一种是无形损耗，即由于技术进步使原有设备降低成本或提前退出使用而减少价值。
　　固定资产折旧计算方法有2种，一种是单价折旧率计算法，即线性折旧法，这种方法适用于固定资产磨损较稳定，其磨损价值是平均转移的。另一种是加速折旧，也叫递减折旧法。这种方法适用于固定资产在使用过程中修理费用逐年增加，使用效率或收益能力逐渐下降，多用于无形损耗。根据高温承压部件工作方式和损伤机理，用线性折旧方法，因为它主要是有形损耗，其计算公式为：

　　　　　　　　（1）

式中　使用年限=已运行时间＋剩余寿命　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

3．2　高温承压部件净残值的计算

　　　　　　（3）

上式中的使用年限即为可靠寿命。
　　当设备或部件的剩余价值(净残值)小于每年该设备或部件维护检修和其安全费用，则该设备或部件应予以更换或者改造。
　　当设备或部件的剩余价值(净残值)大于每年设备或部件的维护检修和其安全费用，则该设备或部件可继续运行，并转入下一步的经济性评定。
3．3　经济寿命的计算
　　用t_E表示设备或部件从现在开始到以后的经济运行时间。由经济寿命的定义列式如下：

　　设备价值=折旧费用＋维护费用　　　　　　　　　（4）

即：

　　设备原值=折旧率×（已运行时间＋t_E）＋维护费用　　　　（5）

　　　　　　（6）

或　　　　　　　　　　
×（已运行时间＋剩余寿命）－已运行时间　　　　　　　　（7）

　　利用(7)式可计算高温承压部件的经济寿命。所需说明的是，维护费用来源于以往维护费用的数据积累，故有必要在系统内建一个数据库，存储每次检修费用，作为以后工作的预测参考。另一个是剩余寿命的计算，根据部件的损伤机理和寿命损耗程度选择合适的计算方法是取得精确数据的关键。

4　实例计算
　　如一机组某部件已运行2．25×10⁵　h，经过可靠寿命的分析，剩余寿命为6．0×10⁴　h，做三级评定后作经济性评定，预测每次的修理维护费用为15万元，清理费用3万元，预计残值5万元，投资费用150万元，则该部件的经济寿命为：

5　结论
　　本文使用三级评定这种分阶段寿命评定方法，使寿命评定工作更趋严密和合理；
　　定量的部件经济寿命评定数学模型的建立为设备更安全经济运行提供了更科学的决策依据。

参考文献
　[1]吴非文．高温高压主蒸汽管道寿命的研究．电力技术，1984（6）
　[2]杨厚君等．一种电站锅炉耐热纲材料高温运行剩余寿命评定方法——电阻法．电力建设，1999（1）
　[3]杨厚君等．基于经济寿命模型的电站锅炉高温承压部件维护、更换决策系统的研制．湖北工学院学报，1995，10（9）