搞好电力设备维修是保障电力安全经济运行的一项最基本的任务。传统维修是依据检修规程、制度、标准,事先确定一个固定时间间隔进行定期检修。随着新技术、新材料、新设备应用和近二、三十年来维修理论的发展,运用以可靠性为中心的维修(RCM)方法取得了较显著的成果,而我国电力行业可能是刚起步。本文愿以此抛砖引玉,与同行共同探讨。
一、传统维修与可靠性维修在认识上的不同
一是传统维修观念认为预防性维修能够提高设备的固有可靠性水平,而可靠性维修理论和实践证明预防性维修不能提高设备的固有可靠性水平,最多只能保持或达到设备的固有可靠性水平。二是传统维修观念认为设备故障的发生和发展都与使用时间有直接的关系,因此定期检修是对付故障的普遍方法,而根据德雷尼克定律,可修复的复杂设备,其故障率随着时间的增加趋于常数,在寿命内故障率趋于稳定。三是传统维修观念认为,预防性维修能避免故障的发生且能改变故障的后果,而可靠性维修认为预防性维修不能避免故障的发生和改变故障的后果,只有改变设计才能直接改变故障的后果。四是传统维修观念认为,维修做得愈多,愈能防止故障的发生,可靠性维修理论认为只有维修效果能把故障的概率降到可接受的水平时,才需要做预防性维修。五是传统维修观念认为设备维修应由维修部门来完成,认为他们熟悉维修工作,而事实上一个完善的设备维修大纲只有通过使用部门和研制部门长期共同协作才能完成,因为设备在设计、制造时就应当考虑到如何防止严重故障的出现。
二、可靠性维修的一般特点与方法
1.从可靠性维修观念来看,电力系统有如下特点:一是电力系统是一个可维修系统,系统中任何一个设备出现故障,都将影响系统的正常运行。但故障设备可以通过维修,使其恢复正常,重新投入使用。二是电力系统是一个连续运行的系统,其可靠性指标中的设备故障率、可用度是最重要的考核指标。三是随着电力系统的发展完善,系统具有一定冗余度,这使设备故障的后果,往往变安全性为经济性,因此设备的预防性检修发生的费用和故障的经济损失,需要进行认真地分析。四是电力系统的设备联系广大客户并广布于地理区域,这种系统结构也直接影响设备的管理方式,从而对设备的可用度产生影响。
2.电力设备的故障特点。电力设备的故障主要分电气和机械两大类。电气方面的故障主要表现在开路、短路、放电闪络,绝缘材料的磨损、老化,导体接触不良、发热,运行参数越限,电气特性变差,输出、输入出错、参数动作不正确等等。机械方面的故障主要有支持件断裂,构件破损变形、材料老化,漏液、漏气,转动件磨损,传动件拒动、误动、卡涩、运转异常等等。电机、开关、变压器、互感器、避雷器、组合电器等均属于复杂设备,他们的故障过程都服从德雷尼克定律:可修复的复杂设备,不管其故障寿命分布类型如何,故障件修复或更新之后的故障率随时间的增大而趋于常数。即:
limλ(t)=1/MTBF
t→∞
复杂设备的故障定律的物理意义是,故障由许多不同故障模式造成,而每一个故障模式会在不同的时间发生,具有随机性,若出现了故障就及时排除,即可靠性得到更新,那么故障件的更新也是随机的,因而使得设备总的故障率为常数。这是我们对电力设备能够进行预防性维修的理论依据。
3.关于供电设备可用性指标。可靠性维修理论认为,一切维修活动最终目的是保持和恢复设备的固有可靠性,即根据设备的可靠性状况,以最少的维修费用来制定维修内容、类型、级别和维修间隔期。尽可能保持、恢复设备的固有可用性。
1)可用性。可用性指设备在任一随机时刻需要和开始执行任务时,处于可工作和可使用状态的程度;指系统或设备在规定的条件使用时,具有或维持规定功能的能力。可用度是时间的函数,分稳态可用度和瞬时可用度,在维修工程中更实用的是稳态可用度。在实际工作中,有三种稳态可用度:固有可用度Ai=μ/(入+μ)=MTBF/(MTBF+MTTR)。式中:MTBF为两次维修间隔的平均时间,MTTR为平均维修时间,入为故障率,μ为修复率。Ai仅与工作时间和修复性维修时间有关,反映了设备固有的属性(即故障率入与修复率μ)。可达可用度Aa=工作时间/(工作时间+预防性维修时间+修复性维修时间)。与Ai相比,Aa考虑了预防性维修时间,即在功能故障之前所进行的预防性维修活动。使用可用度Ao=工作时间/(工作时间+预防性维修时间十修复性维修时间+延误时间)。与Aa相比,Ao考虑到因管理上差异和地域上差距造成管理上和维修资源上的延误时间。Ao真实反映了设备的实际可使用的时间。
2)影响可用性的因素。一般情况下,Ao<Aa<Ai,设备管理应当努力做到使Ao接近Aa、Aa接近Ai,从而尽可能提高设备的可用性。影响Ao有如下主要因素:一是产品的维修性。结构的组合式,模块化、标准化程度,安装拆卸的简易性,故障的检测手段,诊断与自诊断能力等,直接影响产品维修性。二是维修作业方式与范围。是模块、组合件更换,还是零部件、元件检测更换,还是检修或是彻底维修(大修)等。三是维修作业环境。设备场所是否具有良好的维修条件,其环境、工具和试验仪器是否良好等。四是维修人员的能力。五是维修管理的水平。
4.供电设备维修的类型和目的。供电设备维修可分为预防性维修、修复性维修和改进性维修。预防性维修又可分为定时检测、定时修理、视情修理和定时更换。
1)预防性维修。传统观念上定时检测、定时修理是根据预防性检修试验规程和厂商的一些规定所确定的项目、时间间隔及试验标准,来确定检修间隔期和工作项目、内容等。可靠性维修所采用的定时检测、定时修理是按可靠性维护理论,从设备的功能和性能出发、分析其故障、隐患后果,结合设备运行的历史和现状,按可靠性维修理论确定设备定期检测和修理的间隔期。这种间隔期不同于传统的计划检修的间隔期,检测或修理的内容也不完全相同。可靠性维修强调设备的功能和性能,并着眼于故障后的防患,制定出可靠性维修大纲来具体指导检修作业。定时更换。可靠性维修认为,设备的正常运行故障率恒定,维修不能提高设备可靠性,当设备达到耗损期时,维修的费用高于故障后果的损失费用与修理费用之和,则不必做定期维修而应采用定期报废更换的方式,才是经济、安全的。视情维修。大量的故障不是瞬时发生的,总有一段出现异常的时间,采用观察监控设备的运行状态,抓住设备的故障迹象并跟踪分析,适时地进行维修。视情况维修,预先不规定设备的使用时间,充分利用设备寿命,把维修工作量降到最低,是一种最经济的预防性维修,它是目前正在兴起的状态检修。
一、传统维修与可靠性维修在认识上的不同
一是传统维修观念认为预防性维修能够提高设备的固有可靠性水平,而可靠性维修理论和实践证明预防性维修不能提高设备的固有可靠性水平,最多只能保持或达到设备的固有可靠性水平。二是传统维修观念认为设备故障的发生和发展都与使用时间有直接的关系,因此定期检修是对付故障的普遍方法,而根据德雷尼克定律,可修复的复杂设备,其故障率随着时间的增加趋于常数,在寿命内故障率趋于稳定。三是传统维修观念认为,预防性维修能避免故障的发生且能改变故障的后果,而可靠性维修认为预防性维修不能避免故障的发生和改变故障的后果,只有改变设计才能直接改变故障的后果。四是传统维修观念认为,维修做得愈多,愈能防止故障的发生,可靠性维修理论认为只有维修效果能把故障的概率降到可接受的水平时,才需要做预防性维修。五是传统维修观念认为设备维修应由维修部门来完成,认为他们熟悉维修工作,而事实上一个完善的设备维修大纲只有通过使用部门和研制部门长期共同协作才能完成,因为设备在设计、制造时就应当考虑到如何防止严重故障的出现。
二、可靠性维修的一般特点与方法
1.从可靠性维修观念来看,电力系统有如下特点:一是电力系统是一个可维修系统,系统中任何一个设备出现故障,都将影响系统的正常运行。但故障设备可以通过维修,使其恢复正常,重新投入使用。二是电力系统是一个连续运行的系统,其可靠性指标中的设备故障率、可用度是最重要的考核指标。三是随着电力系统的发展完善,系统具有一定冗余度,这使设备故障的后果,往往变安全性为经济性,因此设备的预防性检修发生的费用和故障的经济损失,需要进行认真地分析。四是电力系统的设备联系广大客户并广布于地理区域,这种系统结构也直接影响设备的管理方式,从而对设备的可用度产生影响。
2.电力设备的故障特点。电力设备的故障主要分电气和机械两大类。电气方面的故障主要表现在开路、短路、放电闪络,绝缘材料的磨损、老化,导体接触不良、发热,运行参数越限,电气特性变差,输出、输入出错、参数动作不正确等等。机械方面的故障主要有支持件断裂,构件破损变形、材料老化,漏液、漏气,转动件磨损,传动件拒动、误动、卡涩、运转异常等等。电机、开关、变压器、互感器、避雷器、组合电器等均属于复杂设备,他们的故障过程都服从德雷尼克定律:可修复的复杂设备,不管其故障寿命分布类型如何,故障件修复或更新之后的故障率随时间的增大而趋于常数。即:
limλ(t)=1/MTBF
t→∞
复杂设备的故障定律的物理意义是,故障由许多不同故障模式造成,而每一个故障模式会在不同的时间发生,具有随机性,若出现了故障就及时排除,即可靠性得到更新,那么故障件的更新也是随机的,因而使得设备总的故障率为常数。这是我们对电力设备能够进行预防性维修的理论依据。
3.关于供电设备可用性指标。可靠性维修理论认为,一切维修活动最终目的是保持和恢复设备的固有可靠性,即根据设备的可靠性状况,以最少的维修费用来制定维修内容、类型、级别和维修间隔期。尽可能保持、恢复设备的固有可用性。
1)可用性。可用性指设备在任一随机时刻需要和开始执行任务时,处于可工作和可使用状态的程度;指系统或设备在规定的条件使用时,具有或维持规定功能的能力。可用度是时间的函数,分稳态可用度和瞬时可用度,在维修工程中更实用的是稳态可用度。在实际工作中,有三种稳态可用度:固有可用度Ai=μ/(入+μ)=MTBF/(MTBF+MTTR)。式中:MTBF为两次维修间隔的平均时间,MTTR为平均维修时间,入为故障率,μ为修复率。Ai仅与工作时间和修复性维修时间有关,反映了设备固有的属性(即故障率入与修复率μ)。可达可用度Aa=工作时间/(工作时间+预防性维修时间+修复性维修时间)。与Ai相比,Aa考虑了预防性维修时间,即在功能故障之前所进行的预防性维修活动。使用可用度Ao=工作时间/(工作时间+预防性维修时间十修复性维修时间+延误时间)。与Aa相比,Ao考虑到因管理上差异和地域上差距造成管理上和维修资源上的延误时间。Ao真实反映了设备的实际可使用的时间。
2)影响可用性的因素。一般情况下,Ao<Aa<Ai,设备管理应当努力做到使Ao接近Aa、Aa接近Ai,从而尽可能提高设备的可用性。影响Ao有如下主要因素:一是产品的维修性。结构的组合式,模块化、标准化程度,安装拆卸的简易性,故障的检测手段,诊断与自诊断能力等,直接影响产品维修性。二是维修作业方式与范围。是模块、组合件更换,还是零部件、元件检测更换,还是检修或是彻底维修(大修)等。三是维修作业环境。设备场所是否具有良好的维修条件,其环境、工具和试验仪器是否良好等。四是维修人员的能力。五是维修管理的水平。
4.供电设备维修的类型和目的。供电设备维修可分为预防性维修、修复性维修和改进性维修。预防性维修又可分为定时检测、定时修理、视情修理和定时更换。
1)预防性维修。传统观念上定时检测、定时修理是根据预防性检修试验规程和厂商的一些规定所确定的项目、时间间隔及试验标准,来确定检修间隔期和工作项目、内容等。可靠性维修所采用的定时检测、定时修理是按可靠性维护理论,从设备的功能和性能出发、分析其故障、隐患后果,结合设备运行的历史和现状,按可靠性维修理论确定设备定期检测和修理的间隔期。这种间隔期不同于传统的计划检修的间隔期,检测或修理的内容也不完全相同。可靠性维修强调设备的功能和性能,并着眼于故障后的防患,制定出可靠性维修大纲来具体指导检修作业。定时更换。可靠性维修认为,设备的正常运行故障率恒定,维修不能提高设备可靠性,当设备达到耗损期时,维修的费用高于故障后果的损失费用与修理费用之和,则不必做定期维修而应采用定期报废更换的方式,才是经济、安全的。视情维修。大量的故障不是瞬时发生的,总有一段出现异常的时间,采用观察监控设备的运行状态,抓住设备的故障迹象并跟踪分析,适时地进行维修。视情况维修,预先不规定设备的使用时间,充分利用设备寿命,把维修工作量降到最低,是一种最经济的预防性维修,它是目前正在兴起的状态检修。
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