基于等劣化理论和设备风险的检修策略的探讨

基于等劣化理论和设备风险的检修策略的探讨

李朝辉

（国网河北省电力有限公司辛集市供电分公司河北省石家庄市052360）

摘要：本文分析了等劣化理论，基于等劣化理论下对设备风险、维修的方法实行探析，现进行以下阐述。

关键词：等劣化理论；设备风险；检修策略

为降低设备风险概率，定期做好检修工作非常必要。为此本文在等劣化理论下，应对设备风险和维修实行定量分析，以便结合实际情况制定完善的设备风险检修措施，不断完善设备并确保设备的运行情况，延长设备的使用时间。

一、等劣化理论的相关分析

设备的可靠性，会受到较多因素所影响，如：负载因素、环境因素、检修方法等。因为检修过程中，无法保证设备为全新的状态，设备零部件容易发生受损、相互间作用情况，因此检修效果会受到直接的影响。等劣化理论主要包括：广义等劣化模型、等劣化模型两种。其中前者为临近小修周期平均没有故障工作时间MTBF指标、性能指标，等劣化速度可保持一致。r1、f、np分别表示临近小修周期可靠性劣化率、小修周期需求、小修周期数[1]。后者，为临近大修周期MEBF指标、性能指标的劣化速度保持统一，r2、i、n0分别表示临近大修周期可靠性劣化率、大修周期序号，以及有效大修周期数。等劣化理论表示，设备运行期间可靠性、运行性，会随着时间而发生较大变化。

二、基于等劣化理论下设备风险、维修的方法探析

（一）电力设备风险情况

为做好可靠性事故概率研究工作，比较容易对小概率事件不足的问题，为此当前需将风险概率引入到了电力系统中。IEEE，对于风险的定义为：设备故障所致后果、设备故障概率的乘积。由此说明，风险能将故障率、后果综合考虑，将其作为评判状态检修的参考，明确设备故障发生的几率。其中，风险、故障发生所造成的后果、故障发生率，分别以：Risk、L、P表示，即为P×L=Risk。

（二）设备检修方法

检修过程中，应充分考虑到所会出现的风险、降低风险的措施，以此节约成本并维护企业经济效益。因风险具有一定的经济属性，成本中的物质成本、人力成本，均能够转换为经济指标。

1、净效益检修方法

每次检修，均能够控制设备发生故障的几率、设备风险率。针对于此，应将设备风险降低量-检修成本，以此提高经济效益。不同的检修方法的收益比较，存在较大的差异性，效益最高的检修方法——最佳检修策略。其中，检修前风险、检修后风险、检修成本分别为：Risk1、Risk2、Cost，Risk1-Risk2-Cost=w。

2、效益/成本比检修方法

效益/成本比检修方法，能够借助效益、成本的比值，确保成本、风险降低量相统一，进而获得检修方法[2]。y=1，即为检修采取大修，y=0、T1、T2、t分别为检修采取小修、检修前服役年龄、检修后服役年龄、风险考核期，如：风险Risk时刻为T1，在t时间内就会累积一定风险。y×C1+（1-y）×C2=Cost，其中C1、C2分别为大修成本、小修成本。因为设备检修后服役年龄减小，所以会对检修效果构成一定影响，无法完全修复设备。因此，可引入役龄回退因子am，明确设备具体的役龄。大修，能够对设备整体修复、维护，将役龄回退因子设置为0.8；小修，即为设备部件和功能块检修/更换，可设置为0.5，役龄回退因子的综合方法为：0.5+0.3×y=am，检修后实际役龄：tbefore×（1-am）=tafter。T1为检修后设备的役龄，t1则为上一次检修后、安全检修间隔的表现，而t则表示获得的风险考核期。

约束条件：风险阈值约束方法——在上一次检修后至本次安全检修前，风险会随着故障发生率而变化，这时应该去本次安全检修前的时刻风险，将其控制在风险阈值内。风险阈值属于累积风险的阈值，本次研究所计算的风险，均为计算时刻后时间t内累积的风险，所以风险阈值非常大[3]。服役上限约束方法——不同设备均存在自身服役的上限，到达一定上限时就应该实行报废更换处理，确保设备服役年龄＜服役上限。

3、算例情况分析

因为最优化算法在设计方面比较简单，基础遗传算法、其他职能算法，均可通过优化方式处理问题。为降低设备的风险几率、节约成本，采用画图方式将设备存在的风险、效益、成本，以曲线图方式呈现，再结合设计图明确最优的解决方法。如：变压器对设备检修过程中，能够实现减少维修成本、故障成本的效果，进而制定设备检修方法，明确下一次检修、设备风险、设备效益/成本间的关系[4]。变压器的使用时间分布，可通过两个参数的威布尔分布显示。典型的分布参数包括：β=2.5、α1.1=14.8，变压器故障所致停电损失约为80.2万元变压器单次大修的费用在7.8万元左右，单次小修的费用为1.2万元左右。此外，变压器设计使用的时间、大修劣化率、小修劣化率分别为：35年、0.28、0.12.本次风险考核期选取时间为4.5年，变压器接受2次小修，最后一次检修后设备的实际服役年龄为2.5年。而变压器设备风险阈值、服役上限约束各为38万元、20年。

不确定量：上一次检修后、本次检修时间间隔t1，以及本次安排检修类别y。借助画图方法，显示出设备风险曲线、效益/成本比曲线。通过风险阈值约束、设备服役上限约束说明，可行区间需在设备风险阈值曲线的下方，设备服役上限曲线左侧。小修、大修效益/成本没有达到最大值，设备风险＞风险阈值，检修间隔t1经设备风险和设备风险阈值的曲线交点获得对应的t1值为1.98年。以往定期检修的时间为12个月、60个月，分别需实行设备小修、大修一次。这种检修方法的效益/成本比为1.082，和本次研究采取的方式，在效益/成本方面进行比较，存在较大的劣势[5]。针对于此，应用算例中延长设备检修间隔时间，防止出现定期检修过剩相关问题，严格约束风险阈值，找到检修中存在的不足。

结语：基于等劣化理论下，为做好设备风险分析工作、检修工作，需根据威布尔分布，对风险和检修工作实行定量分析，从而获得风险检修效益/成本，制定设备风险检修方法。

参考文献：

[1]邓旭阳，陈志光，李俊雄等.基于等劣化理论和设备风险的检修策略优化[J].电测与仪表，2017，54（5）：56-61.

[2]杨晓辉，尹玉君，寇晓适.基于风险评估的特高压受端电网输电设备检修策略研究[J].电力工程技术，2017，36（2）：72-75.

[3]卢磊.浅谈变电设备状态检修策略与应用研究[J].山东工业技术，2017（11）：178-178.

[4]蒋勇.基于风险的电网状态检修技术管理体系探析[J].科技尚品，2017（1）：220-221.

[5]张玉辉，苏迪，邵新强.浅论变电设备状态监测及状态检修策略的应用研究[J].工业，2017（1）：00169-00169.