基于數據分析的電力設備檢修精細化管理

張凡志，周 龍，程聲櫻，陳強進

（1.浙江浙能電力股份有限公司臺州發電廠，浙江臺州 318016；2.浙江浙能電力工程技術有限公司，浙江寧波 315040）

0 引言

設備的壽命是有限的，它與設計、制造條件、運行工況和檢修維護等多種因素有關。發電企業結合自身特點，推行精細化管理，要從整體、全局上進行設備管理的分析，需要充分發揮數據分析的威力，對設備建立臺帳，規范記錄設備管理的重要信息，做好設備技術狀況和原始資料的積累、檢修技術資料、材料和備品備件的準備。

加強使用及分析設備數據的能力，靈活運用發電機組各設備可獲取的數據，充分挖掘出有價值的數據，有利于合理控制設備檢修項目，以合理的費用實施檢修，避免欠修或者過修，達到修后設備安全穩定運行的效果，從而維持良好的設備狀態。

1 設備檢修的數據分析內容

發電廠設備管理人員的工作內容包括設備檢修、故障分析處理和備品備件管理等。設備檢修隨著生產力的發展和科技的進步而不斷演變，包括事后檢修、計劃性檢修、狀態檢修等方式。各種檢修方式本身并無先進、落后之分，針對不同的設備和故障規律，將其應用于適當的場合，可以選擇其一或者兼而用之：①事后檢修是當設備發生故障或其他失效時進行的非計劃性檢修，適用于對生產影響較小的非重點設備、有冗余配置的設備或采用其他檢修方式不經濟的設備；②以鍋爐受熱面管為例的部分設備部件，其隨著運行時間的增加，損耗（磨損）成線性上升，直至失效（管壁厚不能滿足強度需要），該類設備部件損耗有一定的規律，并且不方便隨時停機進行檢修，采用計劃性檢修；③以撈渣機鏈條為例的部分設備部件，其損耗量亦與運行時間的增加呈正相關，但是可以在機組運行過程中對其進行更換，通過檢測其總伸長量、磨損程度等數據，可以采用狀態檢修。在檢修中，并非檢修范圍越大、頻率越高，修后的故障越少。因為發電設備每次檢修拆解之后，原運行和使用狀態會發生變化，各部件需要重新磨合，如大修后轉動機械的沖轉振動、磨合。

增強積累、使用及分析設備數據的能力，靈活運用發電機組的各設備中獲取的數據，才能使收集到的各種數據真正派上用場，而不僅僅是在數量上的堆積。設備臺帳是整個系統的基礎數據核心，除了記錄基本的設備信息，包括名稱、型號、技術參數、電廠標識系統（簡稱KKS）編碼等內容；還可以將故障信息、隱患信息等缺陷內容通過KKS 編碼關聯起來，為設備管理人員故障分析、檢修決策提供重要的數據支持。

在設備臺帳的基礎上，結合歷史缺陷記錄情況、檢修工單、物資領用等數據內容，結合故障預警及狀態監測系統對重要發電設備的分析，確定重點檢修項目，尤其在機組短時調停的時候，針對性地列出檢修項目。在列檢修項目時，對同類設備的檢修，可以按照加權等級的方法按照緊要程度進行分類分級，抓住關鍵少數，有的放矢，在有限的檢修時間內，確定設備檢修優先級。

設備檢修優先級=基準×（1+∑K）。其中，∑K 為故障難度系數之和，K 為難度系數，與溫度、壓力、結構位置、檢修時間、機組運行時間等因素有關，各設備管理人員可以根據所管轄設備確定難度系數，通過數據抓住檢修關鍵。

設備故障是有一定的規律的（圖1），重視對積累的歷史數據的匯總分析，科學、高效地對檢修策略進行評估，保障并不斷提升設備運行的可靠性。在數據采集和分析的基礎上，通過先進的狀態監測和診斷手段、可靠性評價手段以及壽命預測手段，判斷設備的狀態，識別故障的早期征兆，對故障部位及其嚴重程度、故障發展趨勢作出判斷，并根據分析診斷結果，在設備性能下降到一定程度或故障將要發生之前主動實施維修。

圖1 設備故障的浴盆曲線

企業資源計劃系統（簡稱ERP 系統）中提供了多種其他數據查詢和統計分析報表功能，統計ERP 平臺缺陷信息，關聯設備臺帳數據，對于能夠即時處理的缺陷及時消缺，也可以根據發電設備的實際情況，轉為月度或者臨時計劃處理。在進行缺陷處理時，需要使用領取物資工作單，從而得知消除缺陷所使用的物資；通過工作票，可以間接得知消缺使用的人員和工作時間。通過ERP 系統的，對設備、人員、工作時間、使用物資等情況，得到數據，和后續的同類過程進行比較，具有重要的參考價值。

在設備數據分析的基礎上，推動成本管控、ERP 使用的重要作用，獲得與物資管理系統、人力資源系統、施工調度系統、財務系統的集成方法，實現檢修資源的綜合管理。

2 數據分析應用于設備檢修

2.1 運用于定期檢查

在進一步完善發電設備數據分析的過程中，可以將數據分析用于定期檢查。將部分定期檢查結合設備數據分析，具有以下優點：①定期檢查僅靠目視檢查和儀器檢測，無法判斷設備狀態，而通過設備數據分析，可以對發電機組運行的所有設備的狀態進行判斷，從而提高了檢測精度；②需要目視檢查和儀器檢測的項目，有些需要增加設備數據分析，可以縮短檢查所需要的費用和時間，又能確認設備的運行是否異常。以汽水管道閥門為例，一些閥門有較小泄漏，由于外部有保溫覆蓋，無法通過現場紅外測溫儀測溫來獲得是否泄漏的信息，若結合閥門后管道溫度測點的數據，有時比現場測溫更準確。

充分考慮員工在ERP 或者管理信息系統（簡稱MIS）錄入的設備缺陷，對于出現頻率高的缺陷加強關注，在目視檢測、儀器檢測的基礎上增加數據分析，通過量化的手段提高員工認識。

2.2 零部件的替換周期最佳化

將實際運行或試驗結果（比如機組運行數據、鍋爐性能試驗、金屬試驗等數據）與原有設計值對照。以鍋爐燃燒器為例，處于爐膛不同標高的燃燒器投用頻次不同，而且存在一次風風管內煤粉風速不同，導致燃燒器內部導流裝置磨損程度不同，通過現場檢查可以發現差異，結合運行數據統計數據，進行分析結果，可以更科學地確定更換周期，從而更好地實現檢修項目列項和備品備件采購。

在發電設備使用的零部件中，有些需要根據廠家推薦的運用時間替換，有些需要在尚未完全老化之前進行替換。對于這樣的零件，通過進行數據分析，有益于判斷因運行工況和運行時間而造成的老化，從而確定最佳的替換周期。以繼電器為例，其使用壽命與其工作次數有關，通過對其工作次數進行了統計和分析，根據分析結果，對工作次數少的大、中繼電器適當延長替換周期，每年額可以大幅降低檢修成本。

2.3 同類零部件的可替代化

設備本身具有相似性和一定程度的可替代性。以電站管道閥門為例，同等溫度、壓力、通徑，基本可以確定閥門材質，通過整理設備臺帳，類比同級別工作條件（溫度、壓力、介質和環境腐蝕性等因素）的管道，增加可替代性，結合汽水兩相流程度（磨損等因素）、操作頻率，基本可以確定哪些需要高頻次地更換。

而且，通過增加同類型的設備（比如通用的管道、閥門和焊材等物資），可以減少庫存備品（管道、閥門、焊材等通用物資），使備品備件采購數量更加合理化，增加可替代性，有效減低庫存。不論是批量采購還是零星采購，其采購流程有很大的相似性，但是通過批量采購，不僅能提高議價權和采購效率，降低采購時間，還能減輕采購人員工作量。從備件使用者、需求者的角度來考慮，備品的廣泛通用性和可用性，也在一定程度上減少了申報各種不同零部件所耗費的時間。

2.4 設備檢修成本管控

設備檢修成本管控的包括設備檢修管理、備品備件管理和設備數據管理三個方面。設備的檢修成本管控，還要結合發電企業設備的特點，以及發電設備的數據分析實際情況，深入分析檢修規程、維修內容的確定。針對檢修工作存在的問題，綜合分析，給出設備檢修過程中成本管控的方法與措施。嚴格管控設備的檢修過程，并優化檢修策略，減少故障率，減少備件消耗，降低維修費用。

對于備品備件的費用控制，從備件采購者、庫存管理者的角度，備件庫存管理的目標是在盡可能少的庫存水平和盡可能少的資金占用情況下，保證并提高備品備件供應保障水平。但是，從備品備件使用者、需求者的角度來考慮，需要保持一定的備品備件儲備率，有必要從設備管理與備件管理出發，分析設備維修模式的發展、備件儲備與設備維修模式的關系。

現有ERP 等信息化管理系統對物資管理實現了物資自動平衡利庫，還可以實現同集團不同企業間的通用物資的聯合儲備，在一定程度上降低了各企業庫存資金的占用。

做好設備數據管理，在充分分析數據的基礎上，推進檢修項目科學立項，避免“欠修”的發生，并減少“過修”的發生，保持設備處于的健康安全穩定的狀態，也會從源頭上降低生產成本。

3 結論

加強對設備的數據分析，有利于實現設備檢修的精細化管理，降低備品備件率，提高設備的可靠性和降低維修費用，從而實現從源頭上降低生產成本。發電企業現有企業資源計劃系統、故障預警及狀態監測系統、管理信息系統等信息化手段，其功能及側重點各有不同，但都是以數據為基礎，如果巧妙地共享和集成、降低孤立性，必將使數據在設備管理的作用提升至新高度。