基于状态检修的电厂设备优化检修策略研究

刘继军

（太原工业学院，山西 太原 030024）

基于状态检修的电厂设备优化检修策略研究

刘继军

（太原工业学院，山西 太原 030024）

随着“厂网分开、竞价上网”的电力市场制度的实施，发电企业需要在保证设备运行可靠前提下，降低设备的维修成本，从而增强企业的竞争力.因此过去采用的电厂计划检修、故障检修等方式将会逐步被优化检修方式取代.优化检修是一种以设备为中心，对设备检修、使用、维护为一体的方式，从而最终形成一套包含定期检修、状态检修、改进性检修和故障检修的优化检修模式.

优化检修；状态检修；RCM；RBM

0 引言

伴随着中国电力市场的快速发展，国内电力行业的竞争日趋激烈.可靠性与发电成本的平衡关系成为发电企业必须面临的课题.成本决定企业的兴衰、电价决定竞争的强弱、检修的优化决定发展，发电企业要想更好更快地发展必须有科学、合理的检修策略和体制.长期以来我国实行的检修体制是传统的以定期计划检修和事故检修为主的检修体制.这样的检修体制在一定阶段是适合我国国情的，一定时期内推动了我国电力行业的快速成长，然而随着如今发电设备向大容量、高参数、复杂化发展，发电设备的安全经济运行越来越重要，发电设备的维护也越来越复杂，维护费用甚至成为电厂的一项主要支出费用.传统的检修体制带来的检修问题主要表现为：频发性故障多、不必要的或保守的预防性检修多、对设备制造方过度依赖、检修目的不明确、同设备的检修经验积累不足、检修过度和浪费严重.这样的检修体制很明显不再适应未来的发展趋势，阻碍了电厂竞争能力的提升.因此对电厂设备实行更优化、更科学的检修体制，无论从发电厂的利益考虑还是从社会的需要出发，都迫在眉睫.

从2006年统计的国内200 MW火电机组非计划停运责任图分析来看，检修占的比重将近三分之一［1］.

2006年全国200MW机组非计划停运与责任原因分类

1 常见检修方式的介绍

1）定期检修：是以时间为基础的预防性检修方式.虽有一定的经验依据，但比较保守，且存在不科学，不经济等弊病.单一的定期检修致使设备“过修”或“欠修”，并造成维修费用的上升、设备利用率下降、管理人员技术僵化、新技术的应用得不到充分的发挥，不可避免地使发电成本提高.

2）事故检修：是当设备发生故障或失效后，进行的非计划性维修.它是一种最原始的检修方式，这种检修方式避免了因对设备检修造成的人力物力方面的消耗，但对于发、供电设备来说，重要设备一旦出了问题，造成的损失也许将远远超过设备使用寿命期间的检修费用.

3）状态检修：是以设备状态为基础，以预测设备状态的发展趋势为依据的检修方式.它的重要特点就是依靠先进的监测装置和各种诊断技术及点检数据进行决策.状态检修的决策是建立在各种科学分析之上的.

4）改进性检修：是为了消除设备的先天性缺陷或频发故障对设备的局部结构或零件的设计加以改进，并结合检修过程，实施的一种检修方式.

2 优化检修的思路及优势

优化检修是指发电机组检修应在定期检修的基础上，逐步扩大状态检修的比例，最终形成一套融定期检修、状态检修、改进性检修和事故检修为一体的优化检修模式，达到提高设备可靠性和降低检修成本的目的.优化检修的目的在于使设备处于良好状态，能安全、经济、连续稳定、优质地向社会提供所需要的电、热，保持最低的故障率，同时使日常维修和大、小修费用最低.优化检修首先是一种设备管理模式，体现了以设备为中心的管理思想，建立设备主人责任制度，体现设备使用和维护、检修一体的管理理念，优化检修的定义应包含检修模式优化、检修计划优化、检修成本优化等三方面的内容.其中检修模式优化指通过对设备重要性的分类，对不同的设备或同一设备的不同故障采取不同的设备维护策略，检修计划优化指系统规范的安排主辅机的检修项目，产生以设备为主体的检修滚动计划，检修成本优化指检修决策的成本分析，如某些检修项目在对安全影响不大的情况下，何时检修和采取什么检修方案，从经济的角度来进行比较等.

本文主要对检修模式方面进行研究.

优化检修是一项综合工程，有助于促进电力企业的发展，具体体现在以下几个方面：

1）形成现代化的管理理念和机制，提高火电厂检修、运行的基础管理水平.

2）加深对系统及设备工作原理、故障原因、风险程度、维修方式的认识.

3）进行科学的检修需求决策，科学地确定维修类别和级别，合理安排检修项目、检修间隔和检修工期，有效降低检修成本，提高设备可用性.

4）积极采用有效的监测手段和分析诊断技术，准确掌握机组设备状态，保证设备的安全、可靠和经济运行.

5）在企业中营造科学决策、改革创新的氛围.

6）提高企业信息化水平.

目前优化检修主要有：RCM和RBM两种策略.

3 可靠性为中心的检修策略（RCM）

RCM（Reliability Centered Maintenance）是一种用于优化维修策略的工具.它向用户提供一个逻辑图，按照这个逻辑图，它让用户根据故障后果的不同，根据故障模式的技术特点不同，按照状态监测、定期维护、定期更换、定期试验、纠正性维修、设计变更等维修类型的顺序，选择合适的维修类型来管理设备的故障模式，从而提高设备的可靠性，降低维修成本.以可靠性为中心的维修的目的是通过预防性维修工作，以最少的资源消耗来保持设备可靠性的固有水平.也就是说，在保证设备R（t）≥K（K是某个可以接受的最低可靠性水平）的约束条件下寻求实现费用最少的途径.

随着我国电力系统向超高压、远距离、大容量、大机组、高自动化水平方向发展，组成系统的设备越来越复杂，对人员素质的要求越来越高，影响电力系统可靠性的因素越来越难以预测，与此同时，现代科学技术的发展使国民经济各部门对电力系统可靠性的要求日益提高，这使得电力系统安全可靠问题变得越来越突出，从可靠性的观点看，发电设备是可修复系统，因此其可靠性与维修性紧密相关，检修的策略及检修决策与发电设备的可靠性管理与评价紧密相关.而以可靠性为中心的维修方式，是一种先进的维修优化方法，是用于分析设备的维修需求，决策最佳的维修方式.RCM的特点在于它提供了一种系统的框架，能够将不同的先进技术融合在一起，包括新的决策支持工具，如FMEA，新的维修技术，如定期视情作业、定期检修、隐患检查、必须重新设计等.成功的经验已经表明，实施RCM能够提高设备的可利用率和可靠性，保证设备安全高效运行，同时使维修工作量和维修经费大幅减少.

4 基于风险评价的检修策略（RBM）

RBM系统是通过对发电设备的风险评估，科学合理地选择检修方式，形成一套融定期检修、状态检修及事故检修为一体的优化检修方式.其根本目的是确保设备可靠性，降低发电成本.风险维修是基于风险分析和评价而制订维修策略的方法.风险维修也是以设备或部件处理的风险为评判基础的维修策略管理模式.

风险维修在制订维修策略时，要综合考虑下列成本：

1）直接成本.包括日常维护成本（CbS），预测与预防维修成本（CPm）以及纠正性即改善维修成本（Ccm）.

2）间接成本（Cindirect）.包括组织、管理、后勤支持成本.

3）故障后果成本 （Criskes）.包括健康、环境与安全成本，生产、服务的延误成本，设备、材料损坏成本以及信誉损失成本.

风险维修旨在这些成本的综合之中，寻求最小值来确定维修策略.风险维修追求最小总成本见图2.1999年，关西电力运用RBM方法，独立开发了RBM检修标准制定系统，并实际应用到关西火力发电厂［2］.

图2 风险维修追求最小总成本示意图

5 状态检修的分析

鉴于状态检修是优化检修的主要取向和最重要组成部分，而基于设备状态评价的状态检修相对于以计划检修和事故检修为主的传统检修体制具有明显的优点，归纳起来主要有以下几点：

1）提高设备的安全性.对发电机组实施状态检修，由于尽早地识别机器运行所存在的故障和缺陷，从而及时制定机组的检修计划和机组的合适运行方式，避免故障进一步扩大和重大事故的发生.另外，实施状态检修，可以使设备的总体故障率下降，避免了计划检修方式下处于稳定运行下的机组由于不必要检修干扰带来的设备总体故障率的增加.

2）提高设备的利用率.由于对机组实施了状态检修，使得机组检修的次数和非计划停机次数减少，从而大大提高设备的利用率.

3）减少维修时间和维修费用.通过采用状态检修技术，可以减少设备的重大故障及由此产生的维修费用，废除例行的计划检修.推迟主要设备大修的时间，降低维修所需的人力、物力，从而达到降低成本增加效益的目的.

4）提高设备寿命.由于发电机组结构相当复杂，每次拆装都会损伤一部分零件，因此检修过剩会导致设备总体寿命的下降；同时，检修不足引发的设备故障也会对发电机组的寿命产生负面影响.采用状态检修体制可以有效地防治检修过剩和检修不足，从而提高了设备的寿命.通过以上分祈可以看出，状态检修相对于传统的检修体制有着不可比拟的优点，能够带来较大的经济效益.

美国对典型电站开展状态检修的统计，推行状态检修的投资及回报的累积数据参见图3［3］.

图3 推行状态检修的投资及回报的累计数据

然而电力设备实施状态检修是一项复杂的系统工程，它是通过现代维修管理技术，以先进的设备状态监测和诊断技术为基础，应用系统工程的方法进行综合分析判断，从而查明设备内部状况，掌握缺陷性质，预测隐患的发展趋势和设备寿命，而合理安排检修项目、检修间隔，它是一种真正意义上的“按需检修”方式，也称为预知检修.

发电厂状态检修的主要步骤为：发电厂评估、检修的管理制定、检修的技术支持研究、检修的完善.需要重点考虑的策略有：点检的实施、采用能掌握的成熟技术、数据积累和利用、打造行业共享平台.

6 优化检修策略下检修方式的选择

优化检修的关键在于根据不同的故障类型选择最有效的检修方法.所谓最有效是指这种检修方法不仅可行，而且与其他的检修方法相比，技术经济性最佳，效果最好.第一步是判断是否了解所研究和设备的寿命与可靠性之间的关系，如果掌握了系统或设备故障规律，可选择考虑定期检修，对故障概率毫不了解的情况下安排定期检修不但无益而且有害.第二步判断定期检修的可行性，如果某些设备或部件故障随时间的劣化过程是随机的，则无法确定它们的检修间隔，对某些设备或部件应考虑应采用状态检修方式.第三步判断选用状态检修的可行性，如果不能完全确定故障部位和原因，则找不到适合状态检修的工作.第四步判断是否为隐蔽性故障.第五步采用故障查找主动维修方式.第六步对安排的所有维修项目进行有效性比较，对于有效的项目安排检修计划.第七步对于不适合检修的项目，考虑是否修改计划，对于可不进行修改的项目，作出事故风险预测.

目前，我国对于优化检修还未有相关标准，世界各国采用的检修体制也不尽相同、各有利弊.美国的检修体制是围绕生产的检修体制，它以生产为中心，为生产服务.日本很重视现代管理方法在企业生产中的综合应用，推行的是全员生产维修体制.英国以设备综合工程学为基础，以设备综合管理为目标，把检修融入到设备的终身管理中，根据设备寿命的不同和所处的运行周期采用不同的检修方式.德国采用集约型和粗放型两类检修体制.集约型检修以预防性检修为主，以发挥设备潜力和延长设备寿命为目标；粗放型检修则以故障检修为主，适用于事故不严重设备.瑞典的检修体制综合性较强，以先进的监测和检修技术为核心，是比较优化的检修体制，但过度突出经济取向是其不足.以法国为代表的欧盟各国采用以预防检修为主的检修体制，以追求设备可靠性、可用率以及运行检修费用最小为核心.

由此可见，各发达国家都根据各自的国情和电厂发展情况及设备状态采用了相应的检修方式.他们的检修体制各有自己的特点和优势，都有值得我国借鉴的地方.

7 结论

通过对不同检修方法及检修策略的分析以及对国外检修体制的了解可知，对我国的电厂检修体制必须针对各地区各电厂的实际情况采取不同的步骤，逐步实现以状态检修为主、RBM、RCM相结合的优化检修.

［1］陈 刚.沙角电厂机组动力设备状态检修实施［J］.中国电力，2006（6）：38-40

［2］王 晶，高 峰，束洪春.电力设备状态检修技术研究综述［J］.电网技术，2000，（8）：48-52

［3］程惠涛，张志明.火力发电厂状态检修实施策略［J］.山东电力技术，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

刘继军（1983-），男，硕士，太原工业学院讲师，主要从事电力系统及其自动化研究.

book=144,ebook=270