對輸變電設備檢修中成本管理的重要性分析論文
前言
我國電力設備檢修維護執(zhí)行的是以預防性試驗規(guī)程為基礎的計劃檢修制度。在全國大區(qū)電網(wǎng)逐步實現(xiàn)互聯(lián)后,電網(wǎng)中輸變電設備數(shù)量劇增,以往采用的周期檢修和故障檢修,普遍存在著欠修或過修問題,對電網(wǎng)安全穩(wěn)定造成重大的威脅,導致設備維護資源的浪費,同時隨著設備維修工作量的大幅度上升也浪費了大量的人力物力。因此,傳統(tǒng)的檢修方式已不能滿足實際生產(chǎn)的需求。為此,基于設備狀態(tài)的狀態(tài)檢修應運而生。它從設備實際狀態(tài)出發(fā)來制定檢修計劃,大大減少了以往盲目進行的例行檢修工作。
1.輸變電設備壽命周期成本管理
輸變電設備壽命周期成本管理一般表達式是:
LCC=RDT&E+PROD+Q&S=ACPC+O&S (1)
式中:RDT&E表示研究與研制費用;PROD表示采購投資費用;ACPC表示采辦費用;Q&S表示使用與維護費用。
LCC涵蓋了三種含義:首先,輸變電設備壽命周期成本管理是一種實現(xiàn)包括建設期、使用期和翻新與拆除期等階段在內(nèi)的總造價最小化的方法。其思想和方法不只局限于工程項目建設前期的投資決策階段和設計階段,還進一步在施工組織設計方案的評價、工程合同的總體策劃和工程建設的其他階段中使用,尤其是考慮項目的運營與維護階段的成本管理。
其次,輸變電設備壽命周期成本管理的思想和方法可以指導企業(yè)自覺地、全面地從工程項目壽命周期出發(fā),在工程項目投資決策、可行性分析和項目備選方案評價等項目前期工作階段中,綜合考慮項目的建造造價和運營與維護成本,從而實現(xiàn)更為科學合理的投資決策。
最后,輸變電設備壽命周期成本管理是工程造價管理中設計階段的一種以控制成本為目的的手段,它能以貨幣值的形式計算出工程項目在壽命周期內(nèi)直接的、間接的、社會的、環(huán)境的所有成本,以確定設計方案的技術方法。在任何一個工程項目的設計過程中,不管使用什么方法,在確保設計質(zhì)量的前提下,綜合考慮工程項目的建造造價和運營與維護成本,實現(xiàn)壽命周期成本最優(yōu)化的目標。
在表達式(1)中,我們用M1表征采辦費用即生產(chǎn)建設成本,它與產(chǎn)品或工程項目的`功能大致成正比;用M2表征使用與維護費用,在產(chǎn)品或工程項目使用運營過程中,因受自然環(huán)境及人為因素影響M2與功能大致成反比。
因此,壽命周期成本便由生產(chǎn)建設成本M1、使用維護成本M2和固定成本C三部分組成,式(1)可具體表述為下式:
LCC=αG+β/G+C (2)
式中:α、β分別為生產(chǎn)建設成本和使用與維護費用對于產(chǎn)品或工程項目功能的比例系數(shù);C表示固定成本(對于某一產(chǎn)品或工程項目可視為固定不變)。將式(2)對G求導,令其等于零,得到LCC最小時的功能G,即:
G=β/α (3)
式(3)表明,產(chǎn)品或工程項目的功能是由其設計制造生產(chǎn)和使用維修共同實現(xiàn)的。由式(3)可得:
αG=β/G (4)
式(4)說明,當產(chǎn)品或工程項目的生產(chǎn)建設成本M1和使用維護成本M2相等時,其壽命周期成本最小,而壽命周期成本最小時的功能就是產(chǎn)品或工程項目的最適宜功能。同時,由式(2)可以看出任何一個產(chǎn)品或工程項目的功能值太小時,生產(chǎn)建設成本M1小而使用維護成本M2大;反之,功能值過大,生產(chǎn)建設成本M1大而使用維護成本M2小;兩種情況下都使壽命周期成本加大。
式(4)不僅闡述了產(chǎn)品或工程項目壽命周期成本最小化的實現(xiàn)方法,而且也表明了在輸變電設備狀態(tài)檢修時引入壽命周期成本管理的基本思路。
2.輸變電設備的狀態(tài)檢修
狀態(tài)檢修是指一種以設備監(jiān)測、診斷、評估提供的狀態(tài)信息為依據(jù)的預防性檢修,即根據(jù)設備的運行狀態(tài)和健康狀況而執(zhí)行檢修的預知性作業(yè)。實施基于狀態(tài)檢修技術的新型管理模式,在技術上能對設備故障進行預測。
隨著電力電子技術、傳感技術、信息處理技術、計算機和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展,在線監(jiān)測技術在廣泛使用這些先進技術的基礎上取得了較大突破,狀態(tài)檢修開始進入實用化階段。設備狀態(tài)檢修是根據(jù)先進的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術提供的設備狀態(tài)信息,判斷設備的異常,預知設備的故障,在故障發(fā)生前進行檢修的方式,即根據(jù)設備的健康狀態(tài)來安排檢修計劃,實施設備檢修。狀態(tài)檢修技術包含以可靠性為中心的檢修技術和預測檢修技術。
輸變電設備狀態(tài)檢修的實現(xiàn)應主要包括以下三個方面:(1)設備狀態(tài)信息收集;(2)設備狀態(tài)評價;(3)檢修策略制定。
國外的設備狀態(tài)檢修發(fā)展較早,在狀態(tài)檢修技術研究與實踐應用方面都已取得了顯著的成績,如美國、德國、日本、法國等國家,狀態(tài)檢修技術研究與實踐應用方面都有了較成功的經(jīng)驗。美國電力科學研究院就對電力設備的狀態(tài)檢修進行研究和應用。加拿大魁北克水電公司也開發(fā)了一套在線狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng),使維修人員不停機就能了解水電機組的狀態(tài)。日本發(fā)電設備檢修協(xié)會也對在日本核電站開展狀態(tài)檢修工作進行了專題研究,并在檢修中采用設備診斷和壽命評估技術。
電力系統(tǒng)輸變電設備朝高電壓、大容量的方向發(fā)展,社會對電力系統(tǒng)的安全可靠性指標的要求不斷提升。因此,從計劃檢修向狀態(tài)檢修模式的轉(zhuǎn)變,是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。
3.基于壽命周期成本管理的輸變電設備狀態(tài)檢修
對于輸變電設備而言,在狀態(tài)檢修工作流程中,首先是對設備的狀態(tài)進行評估和診斷,得到設備發(fā)生某一類型故障及其可能性后,再進行設備風險評估,最后結(jié)合不同維護方案,完成整個設備狀態(tài)檢修的風險決策。完整的設備狀態(tài)檢修決策流程如圖1所示。在輸變電設備的狀態(tài)檢修過程中結(jié)合壽命周期成本管理的思想和方法可以將輸電設備的使用與維護成本最小化。
在輸變電設備狀態(tài)檢修過程中,最重要的環(huán)節(jié)是對設備進行風險評估計算,目前對于設備風險的計算主要有定性和定量兩種方式,實際應用中往往兩者同時結(jié)合進行。設備風險可以從設備損失、人身環(huán)境損失、電力系統(tǒng)損失和社會損失等4個獨立的方面來進行計算。因此,設備總風險值可表示為:
(5)
其中:F(t)為單一設備故障引起的設備總風險;P(t)為設備缺陷引起設備故障發(fā)生的可能性;ki為4個因素在某種權重關系下的系數(shù);Si(t)為設備故障引起的不同后果;Li(t)為設備故障引起4個因素風險的可能性,t為某一時刻。式(5)中的求和符號是廣義上的求和,不是簡單的相加。
對于單個的輸變電設備,計算出它的設備總風險值后,就可以確定該設備是否進行狀態(tài)檢修了,假定第j 次狀態(tài)檢修費用系數(shù)為Wj,則該設備總的維護費用H為:
(6)
式中,j為該設備在退出運行前的檢修次數(shù)。
此時可將使用維護成本M2分解成設備使用折舊費Z和上面所用的維護費用H,可得到:
(7)
結(jié)合式(4)和式(7)則可得到該設備狀態(tài)檢修的次數(shù)j以及何時退出運行,即總的使用維護費用大于生產(chǎn)建設成本時,做到對單個設備的狀態(tài)檢修進行壽命周期成本管理。
對于關聯(lián)的n個輸變電設備,計算出他們的總風險值后,假設對其中的第i個設備的第j次狀態(tài)檢修的維護費用為Rij,則計算優(yōu)先檢修系數(shù)B:
(8)
其中,Fij(t)為第i個設備第j次的總風險值。
對于n個設備來說,B值最小的設備,則優(yōu)先進行狀態(tài)檢修。而傳統(tǒng)的風險決策往往利用風險矩陣,不規(guī)避風險需要付出的成本,直接利用風險程度的高低來進行檢修排序,在經(jīng)濟上極為不合理。這也是輸變電狀態(tài)檢修與壽命周期成本管理相結(jié)合的優(yōu)勢所在。
4.結(jié)論
本文針對目前電力系統(tǒng)中的輸變電設備大多采用計劃檢修體制,存在著臨時性維修頻繁、維修不足或維修過剩、盲目維修等嚴重問題,引入了狀態(tài)檢修的方式,并結(jié)合壽命周期成本管理進行了理論推導。提出了優(yōu)先檢修系數(shù)的概念,對怎樣合理安排電力設備的檢修,節(jié)省檢修費用、降低檢修成本提供借鑒和參考。
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