1.可靠性

可靠性是衡量微型燃气轮机发电机组供电保障能力的主要指标。根据国家军用标准GJB 451—1990，可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。从定义可以得知，可靠性包含了产品、规定的条件、规定的时间，以及规定的功能四个要素，并指明可靠性的特点是产品的一种能力。

下面根据可靠性定义，对微型燃气轮发电机组的可靠性作进一步说明。

（1）产品 是指研究对象，即微型燃气轮机发电机组。

（2）规定的条件 是指预先规定的产品，在其寿命期内所受的全部外部作用条件。所谓外部作用条件是指环境、使用及维修等条件。

1）环境条件。包括自然环境条件和诱发环境条件。对于微型燃气轮机发电机组来讲，自然环境条件包括气候、地理等各种因素。气候因素包括温度、湿度、大气压、盐雾、雨等。地理因素包括海拔、地形地貌等。诱发环境条件主要包括振动、冲击、碰撞、跌落、惯性力等人为因素等。

2）使用条件。微型燃气轮发电机组的使用条件分为工作模式（连续工作或间歇工作）；工作时间和使用频度；工作时电压特性和误差；机械应力（静载荷/动载荷的振幅和频率）；操作程序；使用人员的技术水平等。

3）维修条件。包括维修体制、维修方式、维修人员的素质，维修设备和工具，以及各种配置与供应等。

外部条件的各种因素都在某个范围内随机地变化着，并且交织在一起作用于微型燃气轮机发电机组。因此，机组可靠性受外部条件的影响很大。

（3）规定的时间 是指规定产品能够完成规定功能的时间。任何产品可靠性总是随着时间的增长而下降，不同质量产品下降的速度不同，微型燃气轮机发电机组也遵循这个规律。

（4）规定的功能 是指产品的战术性能指标。要强调指出，这里所指的完成规定功能，是完成所有规定功能的能力而不是其中的一部分。像微型燃气轮机发电机组这样的电站类产品，其功能至少包括供电的质量、时间、稳定性。只是完成了供电的质量和时间要求，而稳定性极差，就不能说它完成了规定的功能。

产品的可靠性是产品的广义性能，是产品抵抗外部条件的影响而保持完好的能力，是产品质量的时间特性。任何产品（或装备）最终都要发生故障，但是，发生故障前的工作时间（即寿命）长短不同，越长越可靠。

微型燃气轮机发电机组的可靠性，主要用可靠性特征量来衡量，主要可用平均故障间隔时间或平均寿命来表示。

所谓寿命是指装备从开始使用时刻到发生故障时刻之间的时间。由于生产、材料、检验、运输、储存，以及使用和维护中错综复杂的原因，使装备的寿命成为随机变量。通常用平均寿命表示寿命的特征。

所谓装备的平均寿命，就是装备寿命的平均值，或称为寿命的数学期望E（T）。对于微型燃气轮机发电机组这类可修复装备来说，平均寿命就是平均故障间隔时间，即相邻两次故障时刻之间工作时间的数学期望（均值），叫做平均故障间隔时间，记作MTBF，或T_BF。

通常用以下公式计算：

式中，T（t）为在规定时间t内，投入试验（或使用）的一批装备总工作时间；r（t）为在规定时间t内，该批装备发生的故障总数。

特殊情况，若装备的故障密度函数为

f（t）＝λe^－λt （7-2）则

式中，λ为装备平均故障率。

对于微型然气轮机发电机组而言，原动机的寿命在很大程度上决定了整个设备的寿命，由于微型燃气轮发电机组运动部件少、采用空气轴承等先进技术，所以它的寿命非常长，可达到现有柴油发电机组的10倍以上。例如，美国Capstone公司宣布该公司产品的寿命为不低于45000h。2002年底，该公司宣布它的微型燃气轮机可以被证明地运行到令人吃惊的300万h，相当于342年！美国工业部门所作的微型燃气轮机发电机组发展计划规定，微型燃气轮机发电机组的可靠性必须高于40000h。

2.维修性

维修性的定义是：“产品在由规定技术等级的人员按规定的程序进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力”。由于定义中的几乎所有术语都是变量，因此使用概率的方式，能够对维修性作出最佳的表达。在考虑维修性时，目的是确保使系统能够很容易地保持在工作状态，并且系统损坏时能够易于修复。维修性是一个设计参数。虽然其他因素，例如训练有素的人员和快速反应的供应系统等，都有助于把停机时间减到一个最小值，但这个最小停机时间仍然是由固有的维修性决定的。如果通过加强训练和保障，来提高一个维修性设计不良产品的可用度，不仅费用高昂，而且效果低下。为了尽量降低产品保障费用，尽量提高产品可用度，最佳做法就是将产品设计为可靠的和易于维修的。(www.daowen.com)

维修性参数是度量维修性的尺度。常用平均修复时间M_ct（或MTTR）来表示。

平均修复时间（mean time to repair）是产品维修性的一种基本参数。其度量的方法为：在规定的条件下和规定的时间内，产品在任一规定的维修级别上，修复性维修总时间与在该级别上被修复产品的故障总数之比。简而言之，是排除故障所需实际修复时间的平均值。当系统由n个部分组成时，则

式中，λ_i为第i部分的故障率；为第i部分的平均修复时间。

只考虑实际的修复时间，包括准备、检测诊断、换件、调校、检验或原件修复等时间，而不计及保障与管理延误时间。对于不同的修理级别，也有不同的平均修复时间。

微型燃气轮机发电机组磨损小、运动部件少，对维修保障要求相当低，基本上不需要配件，大修时间间隔11000h，维护量小。微型燃气轮发电机组使用8000h以前，基本免维护，只需在使用8000h左右时，对空气滤清器和燃油滤清器进行清洗或更换。

3.可用性

（1）可用性定义 可用性是产品在任一随机时刻，需要和开始执行任务时，处于可工作或可使用状态的程度。可用性的概率度量称为可用度，用符号A表示。若

则产品在时刻t的可用度为

A（t）＝P｛X（t）＝0｝

式中，A（t）为瞬时可用度。它只涉及t时刻产品是否可用，而与t时刻以前产品是否发生故障，或是否经过修复无关。产品在时刻t的可靠性维修性高，即少出故障。出了故障用很少的保障资源很快就修复，则可用度就高。因此，可用度是可靠性、维修性的综合反映，是保障性的综合参数。

对于长期连续工作的产品，瞬时可用度不便于反映其可用特性，需要用平均可用度或稳态可用度来加以衡量。产品在一段确定时间［0，t］内的可用度平均值，称平均可用度，可按下式计算：

若极限

存在，则称其为稳态可用度。0≤A≤1，表示在长期运行过程中产品处于可用状态的时间比例。

对于微型燃气轮机发电机组而言，讨论稳态可用性更有切实意义。

（2）稳态可用度分类 常见的三种稳态可用度为固有可用度A_i、可达可用度A_a及使用可用度A_o。使用可用度A_o涉及的参数较多，而且不易确定，因此下面对其他两种可用度予以介绍。

1）固有可用度A_i。固有可用度A_i是仅与工作时间和修复性维修时间有关的一种可用性参数。此时，系统的平均不可用时间只决定于修复性时间。其可工作时间密度函数即为故障密度函数，不能工作时间密度函数即为维修密度函数，固有可用度A_i的表达式如下：

固有可用度没有考虑预防性维修和管理，以及保障延误对可用性的影响，而仅取决于产品的固有可靠性和维修性，较适宜测量和评估。

2）可达可用度A_a。可达可用度A_a是仅与工作时间、修复性维修和预防性维修时间有关的一种可用性参数。A_a的表达式如下：

可达可用度不仅与产品的固有可靠性和维修性有关，还与预防性维修有关，仅仅没有考虑管理及保障延误的影响，是装备达到的最高可用度。它主要反映装备硬件、软件的属性，要比固有可用度更接近实际，应在早期设计阶段合理地确定预防性维修工作类型和频率，来提高可达可用度A_a。

通过以式（7-5）和式（7-6）可以发现，稳态可用度是可靠性与维修性指标的函数，预确定稳态可用度只需知道T_BF、、T_BM、即可，即确定了可靠性和维修性参数，就相应地确定了可用性。

对独立运行状态下运行的微型然气轮机而言，工作状态基本是全天候满负荷运行。它们也可以用其他的方式运行。通过以上给定这些参数，就不难理解微型燃气轮机能够在每个周期之间，能有如此长的工作时间，而维护要求是如此简单了。