基于狀態(tài)檢修的電廠設備優(yōu)化檢修策略研究

劉繼軍

（太原工業(yè)學院，山西 太原 030024）

基于狀態(tài)檢修的電廠設備優(yōu)化檢修策略研究

劉繼軍

（太原工業(yè)學院，山西 太原 030024）

隨著“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”的電力市場制度的實施，發(fā)電企業(yè)需要在保證設備運行可靠前提下，降低設備的維修成本，從而增強企業(yè)的競爭力.因此過去采用的電廠計劃檢修、故障檢修等方式將會逐步被優(yōu)化檢修方式取代.優(yōu)化檢修是一種以設備為中心，對設備檢修、使用、維護為一體的方式，從而最終形成一套包含定期檢修、狀態(tài)檢修、改進性檢修和故障檢修的優(yōu)化檢修模式.

優(yōu)化檢修；狀態(tài)檢修；RCM；RBM

0 引言

伴隨著中國電力市場的快速發(fā)展，國內(nèi)電力行業(yè)的競爭日趨激烈.可靠性與發(fā)電成本的平衡關系成為發(fā)電企業(yè)必須面臨的課題.成本決定企業(yè)的興衰、電價決定競爭的強弱、檢修的優(yōu)化決定發(fā)展，發(fā)電企業(yè)要想更好更快地發(fā)展必須有科學、合理的檢修策略和體制.長期以來我國實行的檢修體制是傳統(tǒng)的以定期計劃檢修和事故檢修為主的檢修體制.這樣的檢修體制在一定階段是適合我國國情的，一定時期內(nèi)推動了我國電力行業(yè)的快速成長，然而隨著如今發(fā)電設備向大容量、高參數(shù)、復雜化發(fā)展，發(fā)電設備的安全經(jīng)濟運行越來越重要，發(fā)電設備的維護也越來越復雜，維護費用甚至成為電廠的一項主要支出費用.傳統(tǒng)的檢修體制帶來的檢修問題主要表現(xiàn)為：頻發(fā)性故障多、不必要的或保守的預防性檢修多、對設備制造方過度依賴、檢修目的不明確、同設備的檢修經(jīng)驗積累不足、檢修過度和浪費嚴重.這樣的檢修體制很明顯不再適應未來的發(fā)展趨勢，阻礙了電廠競爭能力的提升.因此對電廠設備實行更優(yōu)化、更科學的檢修體制，無論從發(fā)電廠的利益考慮還是從社會的需要出發(fā)，都迫在眉睫.

從2006年統(tǒng)計的國內(nèi)200 MW火電機組非計劃停運責任圖分析來看，檢修占的比重將近三分之一［1］.

2006年全國200MW機組非計劃停運與責任原因分類

1 常見檢修方式的介紹

1）定期檢修：是以時間為基礎的預防性檢修方式.雖有一定的經(jīng)驗依據(jù)，但比較保守，且存在不科學，不經(jīng)濟等弊病.單一的定期檢修致使設備“過修”或“欠修”，并造成維修費用的上升、設備利用率下降、管理人員技術(shù)僵化、新技術(shù)的應用得不到充分的發(fā)揮，不可避免地使發(fā)電成本提高.

2）事故檢修：是當設備發(fā)生故障或失效后，進行的非計劃性維修.它是一種最原始的檢修方式，這種檢修方式避免了因?qū)υO備檢修造成的人力物力方面的消耗，但對于發(fā)、供電設備來說，重要設備一旦出了問題，造成的損失也許將遠遠超過設備使用壽命期間的檢修費用.

3）狀態(tài)檢修：是以設備狀態(tài)為基礎，以預測設備狀態(tài)的發(fā)展趨勢為依據(jù)的檢修方式.它的重要特點就是依靠先進的監(jiān)測裝置和各種診斷技術(shù)及點檢數(shù)據(jù)進行決策.狀態(tài)檢修的決策是建立在各種科學分析之上的.

4）改進性檢修：是為了消除設備的先天性缺陷或頻發(fā)故障對設備的局部結(jié)構(gòu)或零件的設計加以改進，并結(jié)合檢修過程，實施的一種檢修方式.

2 優(yōu)化檢修的思路及優(yōu)勢

優(yōu)化檢修是指發(fā)電機組檢修應在定期檢修的基礎上，逐步擴大狀態(tài)檢修的比例，最終形成一套融定期檢修、狀態(tài)檢修、改進性檢修和事故檢修為一體的優(yōu)化檢修模式，達到提高設備可靠性和降低檢修成本的目的.優(yōu)化檢修的目的在于使設備處于良好狀態(tài)，能安全、經(jīng)濟、連續(xù)穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)地向社會提供所需要的電、熱，保持最低的故障率，同時使日常維修和大、小修費用最低.優(yōu)化檢修首先是一種設備管理模式，體現(xiàn)了以設備為中心的管理思想，建立設備主人責任制度，體現(xiàn)設備使用和維護、檢修一體的管理理念，優(yōu)化檢修的定義應包含檢修模式優(yōu)化、檢修計劃優(yōu)化、檢修成本優(yōu)化等三方面的內(nèi)容.其中檢修模式優(yōu)化指通過對設備重要性的分類，對不同的設備或同一設備的不同故障采取不同的設備維護策略，檢修計劃優(yōu)化指系統(tǒng)規(guī)范的安排主輔機的檢修項目，產(chǎn)生以設備為主體的檢修滾動計劃，檢修成本優(yōu)化指檢修決策的成本分析，如某些檢修項目在對安全影響不大的情況下，何時檢修和采取什么檢修方案，從經(jīng)濟的角度來進行比較等.

本文主要對檢修模式方面進行研究.

優(yōu)化檢修是一項綜合工程，有助于促進電力企業(yè)的發(fā)展，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）形成現(xiàn)代化的管理理念和機制，提高火電廠檢修、運行的基礎管理水平.

2）加深對系統(tǒng)及設備工作原理、故障原因、風險程度、維修方式的認識.

3）進行科學的檢修需求決策，科學地確定維修類別和級別，合理安排檢修項目、檢修間隔和檢修工期，有效降低檢修成本，提高設備可用性.

4）積極采用有效的監(jiān)測手段和分析診斷技術(shù)，準確掌握機組設備狀態(tài)，保證設備的安全、可靠和經(jīng)濟運行.

5）在企業(yè)中營造科學決策、改革創(chuàng)新的氛圍.

6）提高企業(yè)信息化水平.

目前優(yōu)化檢修主要有：RCM和RBM兩種策略.

3 可靠性為中心的檢修策略（RCM）

RCM（Reliability Centered Maintenance）是一種用于優(yōu)化維修策略的工具.它向用戶提供一個邏輯圖，按照這個邏輯圖，它讓用戶根據(jù)故障后果的不同，根據(jù)故障模式的技術(shù)特點不同，按照狀態(tài)監(jiān)測、定期維護、定期更換、定期試驗、糾正性維修、設計變更等維修類型的順序，選擇合適的維修類型來管理設備的故障模式，從而提高設備的可靠性，降低維修成本.以可靠性為中心的維修的目的是通過預防性維修工作，以最少的資源消耗來保持設備可靠性的固有水平.也就是說，在保證設備R（t）≥K（K是某個可以接受的最低可靠性水平）的約束條件下尋求實現(xiàn)費用最少的途徑.

隨著我國電力系統(tǒng)向超高壓、遠距離、大容量、大機組、高自動化水平方向發(fā)展，組成系統(tǒng)的設備越來越復雜，對人員素質(zhì)的要求越來越高，影響電力系統(tǒng)可靠性的因素越來越難以預測，與此同時，現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展使國民經(jīng)濟各部門對電力系統(tǒng)可靠性的要求日益提高，這使得電力系統(tǒng)安全可靠問題變得越來越突出，從可靠性的觀點看，發(fā)電設備是可修復系統(tǒng)，因此其可靠性與維修性緊密相關，檢修的策略及檢修決策與發(fā)電設備的可靠性管理與評價緊密相關.而以可靠性為中心的維修方式，是一種先進的維修優(yōu)化方法，是用于分析設備的維修需求，決策最佳的維修方式.RCM的特點在于它提供了一種系統(tǒng)的框架，能夠?qū)⒉煌南冗M技術(shù)融合在一起，包括新的決策支持工具，如FMEA，新的維修技術(shù)，如定期視情作業(yè)、定期檢修、隱患檢查、必須重新設計等.成功的經(jīng)驗已經(jīng)表明，實施RCM能夠提高設備的可利用率和可靠性，保證設備安全高效運行，同時使維修工作量和維修經(jīng)費大幅減少.

4 基于風險評價的檢修策略（RBM）

RBM系統(tǒng)是通過對發(fā)電設備的風險評估，科學合理地選擇檢修方式，形成一套融定期檢修、狀態(tài)檢修及事故檢修為一體的優(yōu)化檢修方式.其根本目的是確保設備可靠性，降低發(fā)電成本.風險維修是基于風險分析和評價而制訂維修策略的方法.風險維修也是以設備或部件處理的風險為評判基礎的維修策略管理模式.

風險維修在制訂維修策略時，要綜合考慮下列成本：

1）直接成本.包括日常維護成本（CbS），預測與預防維修成本（CPm）以及糾正性即改善維修成本（Ccm）.

2）間接成本（Cindirect）.包括組織、管理、后勤支持成本.

3）故障后果成本 （Criskes）.包括健康、環(huán)境與安全成本，生產(chǎn)、服務的延誤成本，設備、材料損壞成本以及信譽損失成本.

風險維修旨在這些成本的綜合之中，尋求最小值來確定維修策略.風險維修追求最小總成本見圖2.1999年，關西電力運用RBM方法，獨立開發(fā)了RBM檢修標準制定系統(tǒng)，并實際應用到關西火力發(fā)電廠［2］.

圖2 風險維修追求最小總成本示意圖

5 狀態(tài)檢修的分析

鑒于狀態(tài)檢修是優(yōu)化檢修的主要取向和最重要組成部分，而基于設備狀態(tài)評價的狀態(tài)檢修相對于以計劃檢修和事故檢修為主的傳統(tǒng)檢修體制具有明顯的優(yōu)點，歸納起來主要有以下幾點：

1）提高設備的安全性.對發(fā)電機組實施狀態(tài)檢修，由于盡早地識別機器運行所存在的故障和缺陷，從而及時制定機組的檢修計劃和機組的合適運行方式，避免故障進一步擴大和重大事故的發(fā)生.另外，實施狀態(tài)檢修，可以使設備的總體故障率下降，避免了計劃檢修方式下處于穩(wěn)定運行下的機組由于不必要檢修干擾帶來的設備總體故障率的增加.

2）提高設備的利用率.由于對機組實施了狀態(tài)檢修，使得機組檢修的次數(shù)和非計劃停機次數(shù)減少，從而大大提高設備的利用率.

3）減少維修時間和維修費用.通過采用狀態(tài)檢修技術(shù)，可以減少設備的重大故障及由此產(chǎn)生的維修費用，廢除例行的計劃檢修.推遲主要設備大修的時間，降低維修所需的人力、物力，從而達到降低成本增加效益的目的.

4）提高設備壽命.由于發(fā)電機組結(jié)構(gòu)相當復雜，每次拆裝都會損傷一部分零件，因此檢修過剩會導致設備總體壽命的下降；同時，檢修不足引發(fā)的設備故障也會對發(fā)電機組的壽命產(chǎn)生負面影響.采用狀態(tài)檢修體制可以有效地防治檢修過剩和檢修不足，從而提高了設備的壽命.通過以上分祈可以看出，狀態(tài)檢修相對于傳統(tǒng)的檢修體制有著不可比擬的優(yōu)點，能夠帶來較大的經(jīng)濟效益.

美國對典型電站開展狀態(tài)檢修的統(tǒng)計，推行狀態(tài)檢修的投資及回報的累積數(shù)據(jù)參見圖3［3］.

圖3 推行狀態(tài)檢修的投資及回報的累計數(shù)據(jù)

然而電力設備實施狀態(tài)檢修是一項復雜的系統(tǒng)工程，它是通過現(xiàn)代維修管理技術(shù)，以先進的設備狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)為基礎，應用系統(tǒng)工程的方法進行綜合分析判斷，從而查明設備內(nèi)部狀況，掌握缺陷性質(zhì)，預測隱患的發(fā)展趨勢和設備壽命，而合理安排檢修項目、檢修間隔，它是一種真正意義上的“按需檢修”方式，也稱為預知檢修.

發(fā)電廠狀態(tài)檢修的主要步驟為：發(fā)電廠評估、檢修的管理制定、檢修的技術(shù)支持研究、檢修的完善.需要重點考慮的策略有：點檢的實施、采用能掌握的成熟技術(shù)、數(shù)據(jù)積累和利用、打造行業(yè)共享平臺.

6 優(yōu)化檢修策略下檢修方式的選擇

優(yōu)化檢修的關鍵在于根據(jù)不同的故障類型選擇最有效的檢修方法.所謂最有效是指這種檢修方法不僅可行，而且與其他的檢修方法相比，技術(shù)經(jīng)濟性最佳，效果最好.第一步是判斷是否了解所研究和設備的壽命與可靠性之間的關系，如果掌握了系統(tǒng)或設備故障規(guī)律，可選擇考慮定期檢修，對故障概率毫不了解的情況下安排定期檢修不但無益而且有害.第二步判斷定期檢修的可行性，如果某些設備或部件故障隨時間的劣化過程是隨機的，則無法確定它們的檢修間隔，對某些設備或部件應考慮應采用狀態(tài)檢修方式.第三步判斷選用狀態(tài)檢修的可行性，如果不能完全確定故障部位和原因，則找不到適合狀態(tài)檢修的工作.第四步判斷是否為隱蔽性故障.第五步采用故障查找主動維修方式.第六步對安排的所有維修項目進行有效性比較，對于有效的項目安排檢修計劃.第七步對于不適合檢修的項目，考慮是否修改計劃，對于可不進行修改的項目，作出事故風險預測.

目前，我國對于優(yōu)化檢修還未有相關標準，世界各國采用的檢修體制也不盡相同、各有利弊.美國的檢修體制是圍繞生產(chǎn)的檢修體制，它以生產(chǎn)為中心，為生產(chǎn)服務.日本很重視現(xiàn)代管理方法在企業(yè)生產(chǎn)中的綜合應用，推行的是全員生產(chǎn)維修體制.英國以設備綜合工程學為基礎，以設備綜合管理為目標，把檢修融入到設備的終身管理中，根據(jù)設備壽命的不同和所處的運行周期采用不同的檢修方式.德國采用集約型和粗放型兩類檢修體制.集約型檢修以預防性檢修為主，以發(fā)揮設備潛力和延長設備壽命為目標；粗放型檢修則以故障檢修為主，適用于事故不嚴重設備.瑞典的檢修體制綜合性較強，以先進的監(jiān)測和檢修技術(shù)為核心，是比較優(yōu)化的檢修體制，但過度突出經(jīng)濟取向是其不足.以法國為代表的歐盟各國采用以預防檢修為主的檢修體制，以追求設備可靠性、可用率以及運行檢修費用最小為核心.

由此可見，各發(fā)達國家都根據(jù)各自的國情和電廠發(fā)展情況及設備狀態(tài)采用了相應的檢修方式.他們的檢修體制各有自己的特點和優(yōu)勢，都有值得我國借鑒的地方.

7 結(jié)論

通過對不同檢修方法及檢修策略的分析以及對國外檢修體制的了解可知，對我國的電廠檢修體制必須針對各地區(qū)各電廠的實際情況采取不同的步驟，逐步實現(xiàn)以狀態(tài)檢修為主、RBM、RCM相結(jié)合的優(yōu)化檢修.

［1］陳 剛.沙角電廠機組動力設備狀態(tài)檢修實施［J］.中國電力，2006（6）：38-40

［2］王 晶，高 峰，束洪春.電力設備狀態(tài)檢修技術(shù)研究綜述［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2000，（8）：48-52

［3］程惠濤，張志明.火力發(fā)電廠狀態(tài)檢修實施策略［J］.山東電力技術(shù)，2004（2）：16-19

The Research of Optimal Maintenance Strategy for Condition-Based Maintenance Power Plant Equipment

Liu Jijun
（Taiyuan Institute of Technology，Taiyuan 030024，China）

With the introduction of the de-regulation and Power market，it becomes necessary for the Power industry to optimize the operation of their systems in order to achieve less investment in new facilities.Since this could Push the system to be exploited closer to its limits，reliability is Playing a more important role in this industry.It has been recognized as a feasible approach to adopt advanced management for facilities and equipments maintenance.In this thesis，an optimal maintenance system has been discussed and its implementation experimented which are aiming to integrate Planned and unplanned maintenance in DaQi Power Plant to maximize the Profit and minimize the outage of facilities.

optimal maintenance；condition-based maintenance；RCM；RBM

王映苗】

1672-2027（2012）01-0109-04

TM614

A

2011-10-14

劉繼軍（1983-），男，碩士，太原工業(yè)學院講師，主要從事電力系統(tǒng)及其自動化研究.

book=144,ebook=270