對(duì)輸變電設(shè)備檢修中成本管理的重要性分析論文
前言
我國(guó)電力設(shè)備檢修維護(hù)執(zhí)行的是以預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程為基礎(chǔ)的計(jì)劃?rùn)z修制度。在全國(guó)大區(qū)電網(wǎng)逐步實(shí)現(xiàn)互聯(lián)后,電網(wǎng)中輸變電設(shè)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(guò)修問(wèn)題,對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定造成重大的威脅,導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)資源的浪費(fèi),同時(shí)隨著設(shè)備維修工作量的大幅度上升也浪費(fèi)了大量的人力物力。因此,傳統(tǒng)的檢修方式已不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需求。為此,基于設(shè)備狀態(tài)的狀態(tài)檢修應(yīng)運(yùn)而生。它從設(shè)備實(shí)際狀態(tài)出發(fā)來(lái)制定檢修計(jì)劃,大大減少了以往盲目進(jìn)行的例行檢修工作。
1.輸變電設(shè)備壽命周期成本管理
輸變電設(shè)備壽命周期成本管理一般表達(dá)式是:
LCC=RDT&E+PROD+Q&S=ACPC+O&S (1)
式中:RDT&E表示研究與研制費(fèi)用;PROD表示采購(gòu)?fù)顿Y費(fèi)用;ACPC表示采辦費(fèi)用;Q&S表示使用與維護(hù)費(fèi)用。
LCC涵蓋了三種含義:首先,輸變電設(shè)備壽命周期成本管理是一種實(shí)現(xiàn)包括建設(shè)期、使用期和翻新與拆除期等階段在內(nèi)的總造價(jià)最小化的方法。其思想和方法不只局限于工程項(xiàng)目建設(shè)前期的投資決策階段和設(shè)計(jì)階段,還進(jìn)一步在施工組織設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)、工程合同的總體策劃和工程建設(shè)的其他階段中使用,尤其是考慮項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)階段的成本管理。
其次,輸變電設(shè)備壽命周期成本管理的思想和方法可以指導(dǎo)企業(yè)自覺(jué)地、全面地從工程項(xiàng)目壽命周期出發(fā),在工程項(xiàng)目投資決策、可行性分析和項(xiàng)目備選方案評(píng)價(jià)等項(xiàng)目前期工作階段中,綜合考慮項(xiàng)目的建造造價(jià)和運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本,從而實(shí)現(xiàn)更為科學(xué)合理的投資決策。
最后,輸變電設(shè)備壽命周期成本管理是工程造價(jià)管理中設(shè)計(jì)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(jì)算出工程項(xiàng)目在壽命周期內(nèi)直接的、間接的、社會(huì)的、環(huán)境的所有成本,以確定設(shè)計(jì)方案的技術(shù)方法。在任何一個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中,不管使用什么方法,在確保設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提下,綜合考慮工程項(xiàng)目的建造造價(jià)和運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本,實(shí)現(xiàn)壽命周期成本最優(yōu)化的目標(biāo)。
在表達(dá)式(1)中,我們用M1表征采辦費(fèi)用即生產(chǎn)建設(shè)成本,它與產(chǎn)品或工程項(xiàng)目的`功能大致成正比;用M2表征使用與維護(hù)費(fèi)用,在產(chǎn)品或工程項(xiàng)目使用運(yùn)營(yíng)過(guò)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(shè)成本M1、使用維護(hù)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(shè)成本和使用與維護(hù)費(fèi)用對(duì)于產(chǎn)品或工程項(xiàng)目功能的比例系數(shù);C表示固定成本(對(duì)于某一產(chǎn)品或工程項(xiàng)目可視為固定不變)。將式(2)對(duì)G求導(dǎo),令其等于零,得到LCC最小時(shí)的功能G,即:
G=β/α (3)
式(3)表明,產(chǎn)品或工程項(xiàng)目的功能是由其設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)和使用維修共同實(shí)現(xiàn)的。由式(3)可得:
αG=β/G (4)
式(4)說(shuō)明,當(dāng)產(chǎn)品或工程項(xiàng)目的生產(chǎn)建設(shè)成本M1和使用維護(hù)成本M2相等時(shí),其壽命周期成本最小,而壽命周期成本最小時(shí)的功能就是產(chǎn)品或工程項(xiàng)目的最適宜功能。同時(shí),由式(2)可以看出任何一個(gè)產(chǎn)品或工程項(xiàng)目的功能值太小時(shí),生產(chǎn)建設(shè)成本M1小而使用維護(hù)成本M2大;反之,功能值過(guò)大,生產(chǎn)建設(shè)成本M1大而使用維護(hù)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(xiàng)目壽命周期成本最小化的實(shí)現(xiàn)方法,而且也表明了在輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修時(shí)引入壽命周期成本管理的基本思路。
2.輸變電設(shè)備的狀態(tài)檢修
狀態(tài)檢修是指一種以設(shè)備監(jiān)測(cè)、診斷、評(píng)估提供的狀態(tài)信息為依據(jù)的預(yù)防性檢修,即根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和健康狀況而執(zhí)行檢修的預(yù)知性作業(yè)。實(shí)施基于狀態(tài)檢修技術(shù)的新型管理模式,在技術(shù)上能對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。
隨著電力電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在廣泛使用這些先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上取得了較大突破,狀態(tài)檢修開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用化階段。設(shè)備狀態(tài)檢修是根據(jù)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息,判斷設(shè)備的異常,預(yù)知設(shè)備的故障,在故障發(fā)生前進(jìn)行檢修的方式,即根據(jù)設(shè)備的健康狀態(tài)來(lái)安排檢修計(jì)劃,實(shí)施設(shè)備檢修。狀態(tài)檢修技術(shù)包含以可靠性為中心的檢修技術(shù)和預(yù)測(cè)檢修技術(shù)。
輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修的實(shí)現(xiàn)應(yīng)主要包括以下三個(gè)方面:(1)設(shè)備狀態(tài)信息收集;(2)設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià);(3)檢修策略制定。
國(guó)外的設(shè)備狀態(tài)檢修發(fā)展較早,在狀態(tài)檢修技術(shù)研究與實(shí)踐應(yīng)用方面都已取得了顯著的成績(jī),如美國(guó)、德國(guó)、日本、法國(guó)等國(guó)家,狀態(tài)檢修技術(shù)研究與實(shí)踐應(yīng)用方面都有了較成功的經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)電力科學(xué)研究院就對(duì)電力設(shè)備的狀態(tài)檢修進(jìn)行研究和應(yīng)用。加拿大魁北克水電公司也開(kāi)發(fā)了一套在線狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng),使維修人員不停機(jī)就能了解水電機(jī)組的狀態(tài)。日本發(fā)電設(shè)備檢修協(xié)會(huì)也對(duì)在日本核電站開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修工作進(jìn)行了專(zhuān)題研究,并在檢修中采用設(shè)備診斷和壽命評(píng)估技術(shù)。
電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備朝高電壓、大容量的方向發(fā)展,社會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的安全可靠性指標(biāo)的要求不斷提升。因此,從計(jì)劃?rùn)z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(shì)。
3.基于壽命周期成本管理的輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修
對(duì)于輸變電設(shè)備而言,在狀態(tài)檢修工作流程中,首先是對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估和診斷,得到設(shè)備發(fā)生某一類(lèi)型故障及其可能性后,再進(jìn)行設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,最后結(jié)合不同維護(hù)方案,完成整個(gè)設(shè)備狀態(tài)檢修的風(fēng)險(xiǎn)決策。完整的設(shè)備狀態(tài)檢修決策流程如圖1所示。在輸變電設(shè)備的狀態(tài)檢修過(guò)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(shè)備的使用與維護(hù)成本最小化。
在輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修過(guò)程中,最重要的環(huán)節(jié)是對(duì)設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算,目前對(duì)于設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算主要有定性和定量?jī)煞N方式,實(shí)際應(yīng)用中往往兩者同時(shí)結(jié)合進(jìn)行。設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)可以從設(shè)備損失、人身環(huán)境損失、電力系統(tǒng)損失和社會(huì)損失等4個(gè)獨(dú)立的方面來(lái)進(jìn)行計(jì)算。因此,設(shè)備總風(fēng)險(xiǎn)值可表示為:
(5)
其中:F(t)為單一設(shè)備故障引起的設(shè)備總風(fēng)險(xiǎn);P(t)為設(shè)備缺陷引起設(shè)備故障發(fā)生的可能性;ki為4個(gè)因素在某種權(quán)重關(guān)系下的系數(shù);Si(t)為設(shè)備故障引起的不同后果;Li(t)為設(shè)備故障引起4個(gè)因素風(fēng)險(xiǎn)的可能性,t為某一時(shí)刻。式(5)中的求和符號(hào)是廣義上的求和,不是簡(jiǎn)單的相加。
對(duì)于單個(gè)的輸變電設(shè)備,計(jì)算出它的設(shè)備總風(fēng)險(xiǎn)值后,就可以確定該設(shè)備是否進(jìn)行狀態(tài)檢修了,假定第j 次狀態(tài)檢修費(fèi)用系數(shù)為Wj,則該設(shè)備總的維護(hù)費(fèi)用H為:
(6)
式中,j為該設(shè)備在退出運(yùn)行前的檢修次數(shù)。
此時(shí)可將使用維護(hù)成本M2分解成設(shè)備使用折舊費(fèi)Z和上面所用的維護(hù)費(fèi)用H,可得到:
(7)
結(jié)合式(4)和式(7)則可得到該設(shè)備狀態(tài)檢修的次數(shù)j以及何時(shí)退出運(yùn)行,即總的使用維護(hù)費(fèi)用大于生產(chǎn)建設(shè)成本時(shí),做到對(duì)單個(gè)設(shè)備的狀態(tài)檢修進(jìn)行壽命周期成本管理。
對(duì)于關(guān)聯(lián)的n個(gè)輸變電設(shè)備,計(jì)算出他們的總風(fēng)險(xiǎn)值后,假設(shè)對(duì)其中的第i個(gè)設(shè)備的第j次狀態(tài)檢修的維護(hù)費(fèi)用為Rij,則計(jì)算優(yōu)先檢修系數(shù)B:
(8)
其中,Fij(t)為第i個(gè)設(shè)備第j次的總風(fēng)險(xiǎn)值。
對(duì)于n個(gè)設(shè)備來(lái)說(shuō),B值最小的設(shè)備,則優(yōu)先進(jìn)行狀態(tài)檢修。而傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)決策往往利用風(fēng)險(xiǎn)矩陣,不規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)需要付出的成本,直接利用風(fēng)險(xiǎn)程度的高低來(lái)進(jìn)行檢修排序,在經(jīng)濟(jì)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(shì)所在。
4.結(jié)論
本文針對(duì)目前電力系統(tǒng)中的輸變電設(shè)備大多采用計(jì)劃?rùn)z修體制,存在著臨時(shí)性維修頻繁、維修不足或維修過(guò)剩、盲目維修等嚴(yán)重問(wèn)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(jìn)行了理論推導(dǎo)。提出了優(yōu)先檢修系數(shù)的概念,對(duì)怎樣合理安排電力設(shè)備的檢修,節(jié)省檢修費(fèi)用、降低檢修成本提供借鑒和參考。
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