基于帕累托法則的發(fā)電企業(yè)計量器具管理及應(yīng)用

何群 HE Qun；徐志向 XU Zhi-xiang；梁建 LIANG Jian；范小濤 FAN Xiao-tao

（國網(wǎng)四川綜合能源服務(wù)有限公司，成都 610071）

0 引言

發(fā)電企業(yè)的計量器具種類繁多，數(shù)量龐大，對發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營起到非常重要的作用。怎樣維護(hù)、管理這些計量器具一直困擾著企業(yè)的管理者?！盃顟B(tài)檢修”的提出意在通過狀態(tài)監(jiān)測手段，診斷設(shè)備健康狀況，確定設(shè)備是否需要檢修或最佳檢修時機(jī)[1-4]，減輕維護(hù)大量計量設(shè)備的困難。但是，憑現(xiàn)有的檢測手段和數(shù)據(jù)分析手段，很難準(zhǔn)確的判斷某一計量器具是否需要檢修或什么時間需要檢修，大多數(shù)企業(yè)為保險起見，采用的仍然是計劃檢修，效率極低，最終沒有解決發(fā)電企業(yè)數(shù)量龐大的計量器具的管理問題。

1 帕累托法則（Pareto principle）簡介

1.1 什么是帕累托法則

帕累托法則是由意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家帕累托提出來的。它強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵少數(shù)決定事件發(fā)展態(tài)勢。這個定律的靈感源自帕累托在自家花園里對豌豆樹的觀察，他發(fā)現(xiàn)他們家百分之八十的豌豆是由百分之二十的豌豆樹產(chǎn)生的，也就是說幾顆最出色的豌豆樹帶來了最多的果實(shí)。帕累托專門寫了論述這個現(xiàn)象的文章，得出了帕累托定律。帕累定律雖然只是經(jīng)驗的觀察和統(tǒng)計學(xué)上的一些發(fā)現(xiàn)，但是隨著這個定律的流傳，人們發(fā)現(xiàn)好像不管是在經(jīng)濟(jì)上，企業(yè)管理上，生活上都在印證這個觀點(diǎn)。這個定律啟示我們?nèi)绻隳苷业侥莻€20%起決定性作用的因素，然后把更多的時間、精力投入在這20%里面，就能產(chǎn)生放大無數(shù)倍的效果[5-10]。把帕累托法則應(yīng)用到生產(chǎn)管理上，一定能給企業(yè)的管理帶來重大的改觀。

1.2 帕累托法則的數(shù)學(xué)依據(jù)

從帕累托法則的起源和定義來看，我們可以假設(shè)X是服從參數(shù)為λ 的指數(shù)分布，α>0，則有：Y=αex

其中λ>0 為索引參數(shù)，α 為最小值參數(shù)，因為P{Y>α}=1?？梢酝茖?dǎo)出Y 的概率分布為：P（Y>y）=（y/α）＾（-λ）

這就是帕累托法則。進(jìn)一步可以得到Y(jié) 的分布函數(shù)為：FY（y）=1-P（Y>y）=1-αλy-λ，y≥α

對y 求導(dǎo)，得到Y(jié) 的密度函數(shù)：fY（y）=λαλy-（λ+1），y≥α

由于fY（y）為正時（即y≥α 時），Y 的密度函數(shù)等于一個常數(shù)乘以y 的冪函數(shù)，所以帕累托分布實(shí)際上是冪定律分布的一種，是由兩個數(shù)量a 和λ 參數(shù)化的冪定律分布，它的特點(diǎn)和性質(zhì)符合冪定律分布的特點(diǎn)和性質(zhì)[11]。如圖1所示為冪定律分布的示意圖。

圖1 冪定律分布示意圖

圖1 說明大部分的結(jié)果和產(chǎn)出實(shí)際上都是源于少部分的原因和付出；冪定律分布對期望的分析沒有實(shí)際意義。

對于fY（y），我們分別取λ 為1、2、3，當(dāng)α=1 時可以得到帕累托分布在隨參數(shù)λ 變化時的函數(shù)圖象，如圖2所示。

圖2 帕累托分布隨參數(shù)λ 變化的走勢圖

由圖2 可見，隨著參數(shù)λ 的變化，分布曲線的形狀在發(fā)生變化，進(jìn)一步說明帕累托法則中的20%和80%并不是一個絕對的比例，它可能是各種極端的數(shù)據(jù)。

1.3 ABC 分類法（Activity Based Classification）簡介

ABC 分類方法是帕累托法則的一種應(yīng)用策略，它的實(shí)質(zhì)就在于抓住事物最重要的內(nèi)容，把不同的事物區(qū)分開來，通過對被管理的事物進(jìn)行分組，實(shí)現(xiàn)有區(qū)別地管理[12-16]。ABC 分類法根據(jù)重要程度將研究的事物分成A、B、C 三類，A 類為管理的重點(diǎn)，B 類為管理的次重點(diǎn)，C 類為一般，實(shí)現(xiàn)區(qū)別管理，以提高效率。

2 發(fā)電企業(yè)計量器具的分類建議

隨著發(fā)電機(jī)組容量的不斷增大，發(fā)電廠計量器具的種類和數(shù)量都在不斷增加。用ABC 分類法來管理計量器具可以提高生產(chǎn)效率，但是對計量器具進(jìn)行分類并非易事。當(dāng)我們在處理計量器具的時候，計量器具的數(shù)量、種類以及性能等指標(biāo)都是可以量化的因素，而計量器具在生產(chǎn)過程中的重要性卻是不可量化的，他需要專業(yè)人員經(jīng)過分析判斷來確定。這里根據(jù)多年對發(fā)電企業(yè)的技術(shù)監(jiān)督經(jīng)驗，結(jié)合國家法律、法規(guī)規(guī)定，給出發(fā)電企業(yè)計量器具分類的建議。

2.1 A 類計量器具

①電廠最高計量標(biāo)準(zhǔn)和用于量值傳遞的計量器具。②《中華人民共和國計量法》規(guī)定的用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護(hù)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生等屬強(qiáng)制管理范圍的計量檢測設(shè)備。③參與機(jī)組過程控制或直接關(guān)系機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備。

2.2 B 類計量器具

①重要的監(jiān)視、記錄計量器具。②用于電廠內(nèi)部核算的能源、物資管理用計量器具。③固定安裝在裝置上，數(shù)據(jù)要求較高，但平時不允許拆裝，實(shí)際檢定周期必須和設(shè)備檢修同步的計量器具。

2.3 C 類計量器具

①電廠生產(chǎn)工藝過程、質(zhì)量檢驗、經(jīng)營管理、能源管理中裝置上固定安裝不易拆卸，而又無嚴(yán)格準(zhǔn)確度要求的指示用計量器具。②計量器具性能穩(wěn)定，可靠性高而使用又不頻繁，量值不易改變的計量器具。③國家沒有檢定和校驗要求的計量器具。④政府標(biāo)準(zhǔn)計量部門不開展檢定工作，電廠無處送檢，自己又不能檢定的計量檢測設(shè)備[17-21]。

3 計量器具的分類管理方法建議

在完成了企業(yè)計量器具的分類之后，需要對不同類別的計量器具進(jìn)行區(qū)別管理，怎樣管理計量器具才能實(shí)現(xiàn)效率、利益的最大化，這里給出建議：A 類計量器具中凡是強(qiáng)制檢定的計量器具按國家的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行管理。其他A類計量器具的檢定按照國家計量檢定規(guī)程規(guī)定的最長檢定周期進(jìn)行，每個檢定周期進(jìn)行100%的檢定。B 類計量器具和C 類計量器具在每個檢定周期實(shí)行抽檢，B 類計量器具在每個檢定周期的抽檢率為50%，C 類計量器具的抽檢率為10%，未被抽檢的需檢查運(yùn)行是否正常。對于在設(shè)備運(yùn)行時無法停運(yùn)進(jìn)行檢定的，可以結(jié)合機(jī)組年度檢修或設(shè)備定期維護(hù)工作進(jìn)行檢定，同時建立檢定輪換計劃和檢定臺賬，確保所有計量器具被正常抽檢。

如果能夠把發(fā)電企業(yè)的計量器具的統(tǒng)計、分類做好，利用ABC 分類管理法來管理電廠的計量器具，電廠大概有70%到90%的計量器具都不需要完全按照規(guī)程、規(guī)范要求的檢定周期去開展定期檢定工作，工作量將大大減少并且質(zhì)量可控。

4 發(fā)電企業(yè)計量器具分類管理實(shí)例

我們以國家開發(fā)投資公司某水力發(fā)電廠為例，看看發(fā)電廠計量器具的管理現(xiàn)狀。該水力發(fā)電廠裝機(jī)6×60 萬千瓦，屬于國內(nèi)較大型的水利發(fā)電廠。電廠目前除強(qiáng)制檢定的計量器具和標(biāo)準(zhǔn)表每年定點(diǎn)送檢外，在年度機(jī)組C 級檢修和設(shè)備定期維護(hù)中，對所有用于過程控制和顯示的變送器、測量開關(guān)、交采裝置等器具進(jìn)行全部檢定，檢定范圍大，缺乏重點(diǎn)。計量器具每年頻繁拆裝，常常出現(xiàn)接線端子滑絲、接口螺紋磨損等現(xiàn)象，造成計量器具部件損壞。專業(yè)人員疲于繁雜的維護(hù)、檢定工作，完全沒有辦法顧及更多的技術(shù)管理工作，由于抓不住重點(diǎn)，實(shí)際根本無法保證設(shè)備、機(jī)組的安全運(yùn)行。

帕累托法則啟發(fā)我們，發(fā)電廠計量器具雖然很多，但是總有一部分計量器具對電廠的生產(chǎn)、經(jīng)營以及安全起重要的作用，通過合理分配時間和力量到重要程度不同的計量器具上將會完全改變狀況。為便于計量器具的統(tǒng)計和管理，下面按照該錦屏一級水力發(fā)電廠設(shè)置的專業(yè)班組來劃分發(fā)電廠的各個系統(tǒng)，分系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計并分類。約定標(biāo)準(zhǔn)裝置及試驗設(shè)備劃歸電氣專業(yè)，電能計量裝置劃歸監(jiān)控專業(yè)，充分考慮計量器具的重要性進(jìn)行分類：

①機(jī)械系統(tǒng)壓力容器安全閥、調(diào)速器壓力罐壓力表、筒閥壓力罐壓力表劃為A 類計量器具。氣系統(tǒng)壓力表、高壓油減載裝置壓力表劃為B 類計量器具。

②電氣專業(yè)GIL 系統(tǒng)線路CT，GIS 系統(tǒng)500kV 母線PT、封閉母線系統(tǒng)PT、CT 以及水廠液位傳感器劃為B 類計量器具。

③自動化專業(yè)調(diào)速器控制系統(tǒng)變送器、機(jī)組調(diào)速油壓控制系統(tǒng)、機(jī)筒閥油壓控制系統(tǒng)的壓力開關(guān)、壓力變送器劃為A 類計量器具，勵磁系統(tǒng)變送器、調(diào)速器控制系統(tǒng)DIS 綜合顯示表、調(diào)速器接力器開、關(guān)機(jī)腔壓力變送器、機(jī)組直流系統(tǒng)變送器、筒閥控制系統(tǒng)傳感器劃為B 類計量器具；大壩表孔閘門、泄洪洞閘門、中孔閘門及弧形門水封控制系統(tǒng)壓力開關(guān)及變送器劃歸A 類，底孔閘門壓力開關(guān)及變送器、低壓空壓機(jī)控制系統(tǒng)、中壓空壓機(jī)控制系統(tǒng)壓力開關(guān)及變送器劃為B 類計量器具。

④監(jiān)控專業(yè)的電能量采集裝置中，主變及線路側(cè)電能表劃為A 類計量器具，發(fā)電機(jī)出口、廠高變側(cè)電能表劃為B 類計量器具；發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、測溫系統(tǒng)LCU 以及遠(yuǎn)程柜多功能變送器、調(diào)速器事故低油壓開關(guān)、分段關(guān)閉電磁閥投、退壓力開關(guān)劃歸A 類，調(diào)速器壓力變送器、筒閥油壓裝置壓力變送器劃歸B 類；機(jī)組高壓油控制系統(tǒng)壓力開關(guān)、變送器、機(jī)組測速制動系統(tǒng)1YK、2YK 風(fēng)閘壓力開關(guān)劃歸A 類，測速裝置及氣源壓力變送器劃歸B 類；機(jī)組主軸密封冷卻水壓力變送器、主軸密封水壓力開關(guān)劃歸A類，導(dǎo)葉開度傳感器、機(jī)組水輪機(jī)儀表盤蝸殼進(jìn)口壓力變送器、蝸殼壓差變送器、尾水出口壓力變送器劃歸B 類；機(jī)組測溫端子箱上導(dǎo)瓦、上導(dǎo)油槽、推力瓦、油槽下導(dǎo)瓦、推力瓦、推力瓦間、水導(dǎo)瓦、水導(dǎo)油溫RTD 劃歸B 類；機(jī)組自動化元件端子箱大軸補(bǔ)氣水壓力開關(guān)劃歸A 類，大軸補(bǔ)氣水壓力變送器劃歸B 類；機(jī)組及主變技術(shù)供水壓力開關(guān)、機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)的噪聲傳感器劃歸A 類，機(jī)組及主變技術(shù)供水控制系統(tǒng)，機(jī)組及主變技術(shù)供水壓力變送器、公用LCU、GISLCU 多功能變送器劃為B 類計量器具。

⑤繼電保護(hù)專業(yè)發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)勵磁變、高廠變溫控箱、400V 控制系統(tǒng)400V 段溫控箱、主變冷卻器控制系統(tǒng)主變冷卻器水流量計、進(jìn)水壓力計、主變油面溫度計、主變繞組溫度計、主變油位計、通信系統(tǒng)電池電壓變送器劃為B 類計量器具。

當(dāng)確定了A 類和B 類計量器具后，其他計量器具就都劃歸C 類計量器具了。如表1 所示，為該發(fā)電廠全廠計量器具的分類統(tǒng)計表。

表1 某6×60 萬千瓦水力發(fā)電廠計量器具分類統(tǒng)計表

從表1 可以看到，全廠的計量器具總和為4696 只，其中A 類計量器具占總數(shù)的7%，B 類計量器具占總數(shù)的18%，C 類計量器具占總數(shù)的74%，和帕累托分布非常一致。帕累托法則的效率體現(xiàn)在花百分之二十的力氣實(shí)現(xiàn)某件事百分之八十的效果，然后可以花剩下百分之八十的力氣實(shí)現(xiàn)另外四件事百分之八十的效果，那么花百分之百的力氣就能實(shí)現(xiàn)正常情況百分之四百的效果。所以，它是“事半功兩倍”的管理方法。并且這個原則還約束你不要戀戰(zhàn)，追求局部的更好甚至完美，有可能花費(fèi)巨大的資源和時間。所以完全有理由把工作的重點(diǎn)放在A 類計量設(shè)備上，B 類和C 類計量設(shè)備的管理可以付出少很多的代價。

5 結(jié)語

將帕累托法則的基本思想應(yīng)用到發(fā)電企業(yè)計量管理中，可以使發(fā)電企業(yè)的管理效率和效益大大提高。實(shí)踐證明，發(fā)電廠采納了ABC 分類管理法進(jìn)行管理不容易出現(xiàn)安全事故，并且專業(yè)人員可以從繁雜的日常維護(hù)工作中解脫出來，去完成一些更重要的工作，使專業(yè)工作和技術(shù)管理工作效率得到提升，從而提高了發(fā)電廠的技術(shù)管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。但是，也有一些企業(yè)受設(shè)備、人員等各種因素的影響采納起來比較困難。本文的實(shí)例和歸納的方法希望能為這些發(fā)電企業(yè)的技術(shù)管理工作提供一些思路，改進(jìn)目前的管理狀況，更加適應(yīng)市場的需求，確保發(fā)電企業(yè)安全、經(jīng)濟(jì)、高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。