火力發(fā)電廠(chǎng)檢修策略的研究與建模
點(diǎn)擊次數：3798 更新時(shí)間：2011-07-20
一般來(lái)講，火力發(fā)電廠(chǎng)的設備檢修涉及兩方面問(wèn)題:一是應該采用何種檢修技術(shù);二是該以怎樣的策略
指導檢修，即如何確定檢修的*時(shí)機與內容，如何通過(guò)科學(xué)的方式實(shí)現對整個(gè)檢修活動(dòng)的優(yōu)化管理。在以往的計劃經(jīng)濟體制下，發(fā)電廠(chǎng)機組檢修是由各省電力調度中心統籌安排的，由于這種方式很少專(zhuān)門(mén)考慮單個(gè)發(fā)電廠(chǎng)設備的實(shí)際狀況，不能適時(shí)安排檢修，導致電廠(chǎng)經(jīng)常性地出現檢修不足、檢修過(guò)剩、盲目檢修等現象。隨著(zhù)我國電力市場(chǎng)改革的不斷深化，各發(fā)電廠(chǎng)在生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)上的自主權將不斷擴大，使得發(fā)電廠(chǎng)考慮*化檢修成為可能，進(jìn)而檢修策略的研究也隨之變得越發(fā)重要。
檢修策略是一種復雜的優(yōu)化問(wèn)題，是指通過(guò)有選擇地對設備進(jìn)行檢修，使系統在保證能夠正常運行的
前提下實(shí)現檢修在經(jīng)濟上達到*[1]。真正能夠提高企業(yè)競爭力的檢修策略應具備以下2個(gè)條件:（1）系統
而周全地制定檢修計劃;（2）建立一套嚴密的檢修理論與模型，以保證檢修策略具有較強的科學(xué)性。國外發(fā)達國家早在20世紀70～80年代就已經(jīng)把這一課題看成電力檢修的核心問(wèn)題，并取得了大量的研究成果，而國內目前在檢修經(jīng)濟性方面的研究還處于起步階段。
文獻[2]介紹了一種國外以可靠性為中心的檢修（RCM）方式，它是根據系統可靠性指標確定*檢修周期的;文獻[3]則對周期性檢修提出了挑戰，認為應該根據實(shí)際需要安排檢修。在檢修策略方面，文獻[4]
介紹了一種基于RCM的借助于模糊推理理論制定檢修策略的方法;文獻[5]介紹了一種基于RCM的檢修策略，它的zui大特點(diǎn)在于:通過(guò)權衡檢修進(jìn)度、檢修質(zhì)量及檢修費用3個(gè)要素的重要程度，制定合適的檢修計劃，實(shí)現對整個(gè)檢修的*控制;文獻[6]、[7]針對如何選擇待修設備的問(wèn)題，分別介紹了確定設備檢修優(yōu)先級的方法，并提出應根據設備的檢修優(yōu)先級對其實(shí)施檢修;文獻[1]介紹了一種面向多狀態(tài)系統的具有可選性的優(yōu)化維修策略，其zui終目標是:在達到系統正常運行所要求的可靠性指標的條件下，使設備總的檢修費用zui少，或者在檢修費用固定的情況下，使得系統的可靠性指標達到zui大;文獻[8]介紹了一種利用區間算法和遺傳算法對檢修策略進(jìn)行優(yōu)化的方法。這些研究成果從不同角度對發(fā)電廠(chǎng)優(yōu)化檢修問(wèn)題做了論述，提出了大量行之有效的方法，但提出的模型大都沒(méi)有很好地結合發(fā)電廠(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)際，提出的檢修策略缺乏系統性。
本文把"設備"作為檢修策略研究的出發(fā)點(diǎn)，以設備之間在檢修特性上的差異為線(xiàn)索對檢修類(lèi)別作了重
新劃分，并為每種類(lèi)型的檢修構建了優(yōu)化模型。分別建立數學(xué)模型的優(yōu)勢在于，模型具有更強的針對性，對憂(yōu)化總是的考慮也更加系統和深入。
一、火力發(fā)電廠(chǎng)設備檢修的新策略
我國電力工業(yè)目前廣泛采用的定期檢修（TBM）模式是上個(gè)世紀50年代從前蘇聯(lián)引入的[9]。在這種模式下，檢修活動(dòng)通常被劃分為大修、中修、小修和日常檢修。大修一般4至6年安排1次，中修經(jīng)常安排在2次大修之間，而小修一般每年安排1次。同時(shí)，這3種檢修方式又具有明顯的計劃性，即檢修內容比較固定，極少根據設備的實(shí)際狀況確定檢修內容。多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種基于TBM的檢修策略明顯缺乏科學(xué)性，并帶有較大的盲目性。
新的檢修策略在深入考慮了火力發(fā)電廠(chǎng)各類(lèi)設備檢修特性的基礎上，把火電廠(chǎng)設備檢修劃分為4種類(lèi)型。
?。?）例行性集中檢修（RCR）對于系統中的某些設備，由于其檢修工藝比較復雜，檢修須在機組停運狀
態(tài)下進(jìn)行，且檢修周期長(cháng)于通常的運行間隔，一般無(wú)法在機組運行的自然間隔期間對其實(shí)施檢修。鑒于此，專(zhuān)門(mén)為這類(lèi)設備安排了RCR。在4種檢修類(lèi)型中，RCR的規模zui大，持續時(shí)間zui長(cháng)。
?。?）間隔性集中檢修（ICR）ICR在2次運行間隔中進(jìn)行，因此它不會(huì )犧牲機組的運行時(shí)間。檢修周期短于運行間隔的設備都可以在這個(gè)時(shí)段安排檢修。
?。?）日常預知性維護與檢修（DPMR）DPMR出現在系統運行的過(guò)程中，它的作用是保證系統始終運行在較高的可用性之下。凡是檢修活動(dòng)不會(huì )影響機組正常運行的設備都可以安排在系統運行期間檢修。應該指出的是，所謂不會(huì )影響機組正常運行包括兩種情況:一是設備的檢修對機組的正常運行沒(méi)有任何影響;二是設備的檢修會(huì )影響機組的發(fā)電能力，但由于某時(shí)段內機組正好運行在低負荷狀態(tài)，因此可以在此期間安排檢修。
?。?）突發(fā)事故下的檢修（AR）運行中的突發(fā)事故一般是由不可預知因素引發(fā)的，因此AR無(wú)論其檢修時(shí)間點(diǎn)、檢修對象還是處理方式都具有很大的不確定性。本文沒(méi)有對AR做過(guò)多討論，這里提出AR的概念主要是出于對檢修類(lèi)型劃分完整性的考慮。
圖1反映了RCR、ICR、DPMR3種檢修類(lèi)型的分布情況。
二、設備運行特性
2.1設備的使用壽命
對于每種設備，如果其出廠(chǎng)時(shí)質(zhì)量合格，那么它應有一個(gè)預期的使用壽命T*life-span。T*life-span表示這種設備在理想工作環(huán)境下（標準電壓、電流、溫度、濕度、壓力等），從初始運行時(shí)的狀況Sinit到工作能力*喪失（即失效）時(shí)的狀況Sincap所經(jīng)歷生命周期的期望值，如圖2所示。
然而針對某個(gè)確定設備來(lái)說(shuō)，它zui終的實(shí)際使用壽命與預期壽命往往存在較大差異。假設設備出廠(chǎng)前
制造工藝*符合標準，質(zhì)量也*合格，那么這種差異主要源于它們所處的工作環(huán)境。一般情況下，設備在運行中難免在某些隨機時(shí)段會(huì )遇到惡劣環(huán)境或者在某些隨機時(shí)刻遭受破壞性沖擊。如果設備遇到惡劣工作環(huán)境或遭受破壞性沖擊后并未立即失效，其狀況將沿著(zhù)新的狀況曲線(xiàn)S（t）變化（圖3），不妨將其稱(chēng)為狀況跳變（狀況跳變出現的時(shí)間為t1）。設備發(fā)生狀況跳變以后，如果沒(méi)有得到任何處理，那么它的預期壽命將會(huì )縮短。設備因遭受強烈破壞性沖擊而立即失效的情況（如圖4）是zui不希望看到的，因為它很可能會(huì )導致突發(fā)性事故，帶來(lái)的經(jīng)濟損失往往數額巨大。
2.2檢修對設備使用壽命的影響
在生產(chǎn)過(guò)程中，可以通過(guò)狀態(tài)監測與診斷系統了解設備是否發(fā)生狀況突變。對于發(fā)生突變的設備，在
檢修zui后期限（指能夠組織有效檢修的zui后時(shí)機）以前對其進(jìn)行檢修處理，可以改善設備的狀況曲線(xiàn)S（t）。
值得注意的是，修復與更換將產(chǎn)生不同的效果，更換后的設備將進(jìn)入新的生命周期（圖5）。圖5中t2為該周
期的起點(diǎn)。而對于那些經(jīng)過(guò)修復的設備，可以做這樣的假定:發(fā)生狀況突變的設備在得到及時(shí)修復后，其狀況曲線(xiàn)將回到突變前的模式（圖6），圖6中t2為設備及時(shí)恢復的時(shí)刻。
三、*化檢修的數學(xué)模型
3.lDPMR的優(yōu)化模型
DPMR優(yōu)化問(wèn)題的目標是:以zui少的維修費用來(lái)保證系統在運行過(guò)程中的可用性始終滿(mǎn)足要求。這類(lèi)檢修對象主要是那些不會(huì )因檢修而影響機組發(fā)電能力的設備。
當發(fā)現DPMR類(lèi)設備ui出現狀況突變時(shí)，要對ui實(shí)施檢修，優(yōu)化檢修的原則為:
如果,則更換ui,如果，則修復ui。
其中：Crepair-i表示修復ui所需的費用，Li為ui的預期壽命，li表示由狀態(tài)信息得到的ui的剩余壽命，ci為ui的單價(jià)。
3.2ICR的優(yōu)化模型
ICR的主要對象：因檢修而影響機組發(fā)電能力或檢修活動(dòng)必須在機組停運狀態(tài)下進(jìn)行的設備。
ICR優(yōu)化問(wèn)題的目標：以zui少的檢修費用保證系統在下一個(gè)生產(chǎn)周期內的可用性滿(mǎn)足要求。
ICR的檢修時(shí)機是機組的運行間隔，是由下一階段的發(fā)電任務(wù)所決定的確定量，設備之間在檢修策略的制定上基本不存在制約關(guān)系，通過(guò)分步尋求每個(gè)設備的*檢修方案就能找到間隔性集中檢修的整體*方案。
對于ICR類(lèi)設備ui來(lái)講，確定對ui的檢修方案實(shí)際上就是決定修與不修和換與不換的問(wèn)題。為了達到預期目標，應采取這樣的檢修原則：
?。?）如果，則對ui進(jìn)行更換；
?。?）如果，且，則對ui做任何處理；
?。?）如果，且，則分以下不2種情況考慮；
如果，則對ui進(jìn)行更換，如果，則對ui加以修復。
其中：為下一個(gè)生產(chǎn)周期的長(cháng)度，d；Amirr-i表示如不經(jīng)檢修，ui的可用性在下一個(gè)生產(chǎn)周期內可能達到zui小值；A*i為運行中ui的可用性需達到的zui小值；其它符號含義同DPMR優(yōu)化模型。
3.3RCR的優(yōu)化模型
RCR優(yōu)化問(wèn)題的核心是，如何確定此類(lèi)檢修的*時(shí)機，使得設備在其可用性滿(mǎn)足要求的前提下，在一個(gè)經(jīng)濟周期內的檢修費用zui少，其優(yōu)化模型應遵循如下原則。
?。?）在1個(gè)經(jīng)濟周期TRCR內，有選擇地在每個(gè)時(shí)段上安排一次例行性檢修或不安排例行檢修。
?。?）例行檢修過(guò)程中要對設備加以修復或更換，修復的目的是使設備的實(shí)際使用壽命晝逼近其預期使用壽命。
于是得到經(jīng)濟周期TRCR內例行性檢修總費用的期望值為：
式中NRCR——例行性集中檢修設備的數目；
——TRCR內的第i時(shí)段，1≤i≤Np；
Prepair——RCR所在時(shí)段序號構成的集合；
DRCR-j——被安排了例行性檢修的第j時(shí)段蛤例行檢修持續的天數（j∈Prepair）;
CRCR（）——URCR在內檢修費用的期望值；
Crepair-i（P）——ui在時(shí)段P內檢修費用的期望值（P∈Prepair）;
d——機組停運一天造成的經(jīng)濟損失。
3.3.2模型求解
3.3.2.1TRCR與Np的取值
經(jīng)濟周期TRCR可以根據本企業(yè)經(jīng)濟核算的習慣來(lái)確定，不妨令TRCR為15年。TRCR內的單個(gè)時(shí)間間隔的長(cháng)度實(shí)際上是TRCR上任意兩次相鄰臨時(shí)性檢修時(shí)間間隔的zui小可能取值，不妨取為6個(gè)月，則Np的取值為30（15年/6個(gè)月）。
3.3.2.2對Prepair的討論
由式（3）可以看出，每個(gè)Prepair將對應目標函數的1個(gè)取值，因此比較直觀(guān)的想法是：找到所有Prepair進(jìn)而得到目標函數所有可能的取值，*問(wèn)題將迎刃而解。
設備集URCR經(jīng)歷經(jīng)濟周期TRCR的過(guò)程，也可以看成在每個(gè)時(shí)段選擇檢修狀態(tài)（是否安排臨時(shí)性檢修（檢修））的過(guò)程，Np個(gè)時(shí)段檢修狀態(tài)組合便對應1個(gè)Prepair。例如：若“1”表示安排臨修，“0”表示不安排臨修，則一種可能的組合為：[1001...01]，對應的Prepair為：。很明顯，這樣的Prepairzui多有2Np個(gè)。
考慮到發(fā)電生產(chǎn)的確良實(shí)際情況，在選擇檢修狀態(tài)時(shí)應遵循這樣的原則：要保證URCR內任何設備ui不會(huì )在運行過(guò)程中因其達到預期壽命而失效。假設pn為本次檢修所屬時(shí)段，那么安排下次檢修的時(shí)段pn+1應該滿(mǎn)足這樣的關(guān)系：
3.3.2.3目標函數值的計算
目標函數式中的核心部分是Crepair-i（j），即ui在檢修時(shí)段j的預期花費。在某個(gè)確定的Prepair下，按照如下原則計算Crepair（j）（令當前檢修時(shí)段為pn）：
?。?）如果Li-ai（Pn）≤（Pn＋1-Pn）,則應更換ui,此時(shí)Crepair-i（Pn）=Ci;
?。?）如果Li-ai（Pn）>（Pn＋1-Pn）,則對ui作解體檢查，必要時(shí)加以修復，此時(shí)Crepair-i（Pn）=Ci（ai（Pn））;
其中：Li為ui的預期壽命，ai（Pn）為ui處在時(shí)段Pn時(shí)的運行年限，Ci為ui單價(jià)，Ci（ai）為ui在年*修復費用的期望值。
3.3.2.4求解過(guò)程
?。?）令Ctemp=∞,Ptemp=P0,J=0
?。?）J=J+1。如果J>2NP,進(jìn)到（5）；否則進(jìn)到（3）
?。?）枚舉2Np個(gè)Ptemp中的1個(gè)。n∈,驗證Prepir是否滿(mǎn)足：Pn+1≤[2（Li-ai（pn））],不滿(mǎn)足則回到（2）；滿(mǎn)足則進(jìn)到（4）。
?。?）計算目標函數值C*。如果C*≥Ctemp回到（2）；如果C*temp則Ctemp=C*;Ptemp=Prepair,回到（2）。
?。?）C*min=Ctemp,對應的Prepair=Ptemp。
四、結語(yǔ)
本文介紹了一種電力市場(chǎng)體制下火力發(fā)電廠(chǎng)的檢修策略，它打破了傳統的基于TBM檢修策略的束縛，以發(fā)電設備的運行特性和檢修特性為主要依據，對檢修類(lèi)型做了重新劃分，并分別給出了IRC、DPMR及RCR3種檢修的*模型。
?。?）DPMR優(yōu)化模型考慮的是日常檢修問(wèn)題，IRC優(yōu)化模型考慮的是當前運行間隔內的檢修問(wèn)題，它們的共同之處在于：1）模型中的設備信息都是來(lái)源于狀態(tài)監測與診斷系統的實(shí)時(shí)信息，說(shuō)明二者都屬于狀態(tài)檢修；）檢修時(shí)間點(diǎn)已經(jīng)確定，優(yōu)化的核心是決定修與不修、換與不換的問(wèn)題；3）設備之間不存在相互制約關(guān)系，通過(guò)分步尋求每個(gè)設備的優(yōu)化方案即可得到整體*方案。
?。?）RCR優(yōu)化模型考慮的是一個(gè)經(jīng)濟周期內的檢修問(wèn)題，帶有長(cháng)期規劃性質(zhì)。與前兩種模型相同的是，RCR同樣以經(jīng)濟性*作為檢修*問(wèn)題的研究目標，不同之處在于：RCR優(yōu)化模型中的設備信息主要來(lái)源于設備未來(lái)狀況評估系統；優(yōu)化的核心是尋找檢修時(shí)間在經(jīng)濟周期內的*分布，并確定每次檢修的內容。
指導檢修，即如何確定檢修的*時(shí)機與內容，如何通過(guò)科學(xué)的方式實(shí)現對整個(gè)檢修活動(dòng)的優(yōu)化管理。在以往的計劃經(jīng)濟體制下，發(fā)電廠(chǎng)機組檢修是由各省電力調度中心統籌安排的，由于這種方式很少專(zhuān)門(mén)考慮單個(gè)發(fā)電廠(chǎng)設備的實(shí)際狀況，不能適時(shí)安排檢修，導致電廠(chǎng)經(jīng)常性地出現檢修不足、檢修過(guò)剩、盲目檢修等現象。隨著(zhù)我國電力市場(chǎng)改革的不斷深化，各發(fā)電廠(chǎng)在生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)上的自主權將不斷擴大，使得發(fā)電廠(chǎng)考慮*化檢修成為可能，進(jìn)而檢修策略的研究也隨之變得越發(fā)重要。
檢修策略是一種復雜的優(yōu)化問(wèn)題，是指通過(guò)有選擇地對設備進(jìn)行檢修，使系統在保證能夠正常運行的
前提下實(shí)現檢修在經(jīng)濟上達到*[1]。真正能夠提高企業(yè)競爭力的檢修策略應具備以下2個(gè)條件:（1）系統
而周全地制定檢修計劃;（2）建立一套嚴密的檢修理論與模型，以保證檢修策略具有較強的科學(xué)性。國外發(fā)達國家早在20世紀70～80年代就已經(jīng)把這一課題看成電力檢修的核心問(wèn)題，并取得了大量的研究成果，而國內目前在檢修經(jīng)濟性方面的研究還處于起步階段。
文獻[2]介紹了一種國外以可靠性為中心的檢修（RCM）方式，它是根據系統可靠性指標確定*檢修周期的;文獻[3]則對周期性檢修提出了挑戰，認為應該根據實(shí)際需要安排檢修。在檢修策略方面，文獻[4]
介紹了一種基于RCM的借助于模糊推理理論制定檢修策略的方法;文獻[5]介紹了一種基于RCM的檢修策略，它的zui大特點(diǎn)在于:通過(guò)權衡檢修進(jìn)度、檢修質(zhì)量及檢修費用3個(gè)要素的重要程度，制定合適的檢修計劃，實(shí)現對整個(gè)檢修的*控制;文獻[6]、[7]針對如何選擇待修設備的問(wèn)題，分別介紹了確定設備檢修優(yōu)先級的方法，并提出應根據設備的檢修優(yōu)先級對其實(shí)施檢修;文獻[1]介紹了一種面向多狀態(tài)系統的具有可選性的優(yōu)化維修策略，其zui終目標是:在達到系統正常運行所要求的可靠性指標的條件下，使設備總的檢修費用zui少，或者在檢修費用固定的情況下，使得系統的可靠性指標達到zui大;文獻[8]介紹了一種利用區間算法和遺傳算法對檢修策略進(jìn)行優(yōu)化的方法。這些研究成果從不同角度對發(fā)電廠(chǎng)優(yōu)化檢修問(wèn)題做了論述，提出了大量行之有效的方法，但提出的模型大都沒(méi)有很好地結合發(fā)電廠(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)際，提出的檢修策略缺乏系統性。
本文把"設備"作為檢修策略研究的出發(fā)點(diǎn)，以設備之間在檢修特性上的差異為線(xiàn)索對檢修類(lèi)別作了重
新劃分，并為每種類(lèi)型的檢修構建了優(yōu)化模型。分別建立數學(xué)模型的優(yōu)勢在于，模型具有更強的針對性，對憂(yōu)化總是的考慮也更加系統和深入。
一、火力發(fā)電廠(chǎng)設備檢修的新策略
我國電力工業(yè)目前廣泛采用的定期檢修（TBM）模式是上個(gè)世紀50年代從前蘇聯(lián)引入的[9]。在這種模式下，檢修活動(dòng)通常被劃分為大修、中修、小修和日常檢修。大修一般4至6年安排1次，中修經(jīng)常安排在2次大修之間，而小修一般每年安排1次。同時(shí)，這3種檢修方式又具有明顯的計劃性，即檢修內容比較固定，極少根據設備的實(shí)際狀況確定檢修內容。多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種基于TBM的檢修策略明顯缺乏科學(xué)性，并帶有較大的盲目性。
新的檢修策略在深入考慮了火力發(fā)電廠(chǎng)各類(lèi)設備檢修特性的基礎上，把火電廠(chǎng)設備檢修劃分為4種類(lèi)型。
?。?）例行性集中檢修（RCR）對于系統中的某些設備，由于其檢修工藝比較復雜，檢修須在機組停運狀
態(tài)下進(jìn)行，且檢修周期長(cháng)于通常的運行間隔，一般無(wú)法在機組運行的自然間隔期間對其實(shí)施檢修。鑒于此，專(zhuān)門(mén)為這類(lèi)設備安排了RCR。在4種檢修類(lèi)型中，RCR的規模zui大，持續時(shí)間zui長(cháng)。
?。?）間隔性集中檢修（ICR）ICR在2次運行間隔中進(jìn)行，因此它不會(huì )犧牲機組的運行時(shí)間。檢修周期短于運行間隔的設備都可以在這個(gè)時(shí)段安排檢修。
?。?）日常預知性維護與檢修（DPMR）DPMR出現在系統運行的過(guò)程中，它的作用是保證系統始終運行在較高的可用性之下。凡是檢修活動(dòng)不會(huì )影響機組正常運行的設備都可以安排在系統運行期間檢修。應該指出的是，所謂不會(huì )影響機組正常運行包括兩種情況:一是設備的檢修對機組的正常運行沒(méi)有任何影響;二是設備的檢修會(huì )影響機組的發(fā)電能力，但由于某時(shí)段內機組正好運行在低負荷狀態(tài)，因此可以在此期間安排檢修。
?。?）突發(fā)事故下的檢修（AR）運行中的突發(fā)事故一般是由不可預知因素引發(fā)的，因此AR無(wú)論其檢修時(shí)間點(diǎn)、檢修對象還是處理方式都具有很大的不確定性。本文沒(méi)有對AR做過(guò)多討論，這里提出AR的概念主要是出于對檢修類(lèi)型劃分完整性的考慮。
圖1反映了RCR、ICR、DPMR3種檢修類(lèi)型的分布情況。
二、設備運行特性
2.1設備的使用壽命
對于每種設備，如果其出廠(chǎng)時(shí)質(zhì)量合格，那么它應有一個(gè)預期的使用壽命T*life-span。T*life-span表示這種設備在理想工作環(huán)境下（標準電壓、電流、溫度、濕度、壓力等），從初始運行時(shí)的狀況Sinit到工作能力*喪失（即失效）時(shí)的狀況Sincap所經(jīng)歷生命周期的期望值，如圖2所示。
然而針對某個(gè)確定設備來(lái)說(shuō)，它zui終的實(shí)際使用壽命與預期壽命往往存在較大差異。假設設備出廠(chǎng)前
制造工藝*符合標準，質(zhì)量也*合格，那么這種差異主要源于它們所處的工作環(huán)境。一般情況下，設備在運行中難免在某些隨機時(shí)段會(huì )遇到惡劣環(huán)境或者在某些隨機時(shí)刻遭受破壞性沖擊。如果設備遇到惡劣工作環(huán)境或遭受破壞性沖擊后并未立即失效，其狀況將沿著(zhù)新的狀況曲線(xiàn)S（t）變化（圖3），不妨將其稱(chēng)為狀況跳變（狀況跳變出現的時(shí)間為t1）。設備發(fā)生狀況跳變以后，如果沒(méi)有得到任何處理，那么它的預期壽命將會(huì )縮短。設備因遭受強烈破壞性沖擊而立即失效的情況（如圖4）是zui不希望看到的，因為它很可能會(huì )導致突發(fā)性事故，帶來(lái)的經(jīng)濟損失往往數額巨大。
2.2檢修對設備使用壽命的影響
在生產(chǎn)過(guò)程中，可以通過(guò)狀態(tài)監測與診斷系統了解設備是否發(fā)生狀況突變。對于發(fā)生突變的設備，在
檢修zui后期限（指能夠組織有效檢修的zui后時(shí)機）以前對其進(jìn)行檢修處理，可以改善設備的狀況曲線(xiàn)S（t）。
值得注意的是，修復與更換將產(chǎn)生不同的效果，更換后的設備將進(jìn)入新的生命周期（圖5）。圖5中t2為該周
期的起點(diǎn)。而對于那些經(jīng)過(guò)修復的設備，可以做這樣的假定:發(fā)生狀況突變的設備在得到及時(shí)修復后，其狀況曲線(xiàn)將回到突變前的模式（圖6），圖6中t2為設備及時(shí)恢復的時(shí)刻。
三、*化檢修的數學(xué)模型
3.lDPMR的優(yōu)化模型
DPMR優(yōu)化問(wèn)題的目標是:以zui少的維修費用來(lái)保證系統在運行過(guò)程中的可用性始終滿(mǎn)足要求。這類(lèi)檢修對象主要是那些不會(huì )因檢修而影響機組發(fā)電能力的設備。
當發(fā)現DPMR類(lèi)設備ui出現狀況突變時(shí)，要對ui實(shí)施檢修，優(yōu)化檢修的原則為:
如果,則更換ui,如果，則修復ui。
其中：Crepair-i表示修復ui所需的費用，Li為ui的預期壽命，li表示由狀態(tài)信息得到的ui的剩余壽命，ci為ui的單價(jià)。
3.2ICR的優(yōu)化模型
ICR的主要對象：因檢修而影響機組發(fā)電能力或檢修活動(dòng)必須在機組停運狀態(tài)下進(jìn)行的設備。
ICR優(yōu)化問(wèn)題的目標：以zui少的檢修費用保證系統在下一個(gè)生產(chǎn)周期內的可用性滿(mǎn)足要求。
ICR的檢修時(shí)機是機組的運行間隔，是由下一階段的發(fā)電任務(wù)所決定的確定量，設備之間在檢修策略的制定上基本不存在制約關(guān)系，通過(guò)分步尋求每個(gè)設備的*檢修方案就能找到間隔性集中檢修的整體*方案。
對于ICR類(lèi)設備ui來(lái)講，確定對ui的檢修方案實(shí)際上就是決定修與不修和換與不換的問(wèn)題。為了達到預期目標，應采取這樣的檢修原則：
?。?）如果，則對ui進(jìn)行更換；
?。?）如果，且，則對ui做任何處理；
?。?）如果，且，則分以下不2種情況考慮；
如果，則對ui進(jìn)行更換，如果，則對ui加以修復。
其中：為下一個(gè)生產(chǎn)周期的長(cháng)度，d；Amirr-i表示如不經(jīng)檢修，ui的可用性在下一個(gè)生產(chǎn)周期內可能達到zui小值；A*i為運行中ui的可用性需達到的zui小值；其它符號含義同DPMR優(yōu)化模型。
3.3RCR的優(yōu)化模型
RCR優(yōu)化問(wèn)題的核心是，如何確定此類(lèi)檢修的*時(shí)機，使得設備在其可用性滿(mǎn)足要求的前提下，在一個(gè)經(jīng)濟周期內的檢修費用zui少，其優(yōu)化模型應遵循如下原則。
?。?）在1個(gè)經(jīng)濟周期TRCR內，有選擇地在每個(gè)時(shí)段上安排一次例行性檢修或不安排例行檢修。
?。?）例行檢修過(guò)程中要對設備加以修復或更換，修復的目的是使設備的實(shí)際使用壽命晝逼近其預期使用壽命。
于是得到經(jīng)濟周期TRCR內例行性檢修總費用的期望值為：
式中NRCR——例行性集中檢修設備的數目；
——TRCR內的第i時(shí)段，1≤i≤Np；
Prepair——RCR所在時(shí)段序號構成的集合；
DRCR-j——被安排了例行性檢修的第j時(shí)段蛤例行檢修持續的天數（j∈Prepair）;
CRCR（）——URCR在內檢修費用的期望值；
Crepair-i（P）——ui在時(shí)段P內檢修費用的期望值（P∈Prepair）;
d——機組停運一天造成的經(jīng)濟損失。
3.3.2模型求解
3.3.2.1TRCR與Np的取值
經(jīng)濟周期TRCR可以根據本企業(yè)經(jīng)濟核算的習慣來(lái)確定，不妨令TRCR為15年。TRCR內的單個(gè)時(shí)間間隔的長(cháng)度實(shí)際上是TRCR上任意兩次相鄰臨時(shí)性檢修時(shí)間間隔的zui小可能取值，不妨取為6個(gè)月，則Np的取值為30（15年/6個(gè)月）。
3.3.2.2對Prepair的討論
由式（3）可以看出，每個(gè)Prepair將對應目標函數的1個(gè)取值，因此比較直觀(guān)的想法是：找到所有Prepair進(jìn)而得到目標函數所有可能的取值，*問(wèn)題將迎刃而解。
設備集URCR經(jīng)歷經(jīng)濟周期TRCR的過(guò)程，也可以看成在每個(gè)時(shí)段選擇檢修狀態(tài)（是否安排臨時(shí)性檢修（檢修））的過(guò)程，Np個(gè)時(shí)段檢修狀態(tài)組合便對應1個(gè)Prepair。例如：若“1”表示安排臨修，“0”表示不安排臨修，則一種可能的組合為：[1001...01]，對應的Prepair為：。很明顯，這樣的Prepairzui多有2Np個(gè)。
考慮到發(fā)電生產(chǎn)的確良實(shí)際情況，在選擇檢修狀態(tài)時(shí)應遵循這樣的原則：要保證URCR內任何設備ui不會(huì )在運行過(guò)程中因其達到預期壽命而失效。假設pn為本次檢修所屬時(shí)段，那么安排下次檢修的時(shí)段pn+1應該滿(mǎn)足這樣的關(guān)系：
3.3.2.3目標函數值的計算
目標函數式中的核心部分是Crepair-i（j），即ui在檢修時(shí)段j的預期花費。在某個(gè)確定的Prepair下，按照如下原則計算Crepair（j）（令當前檢修時(shí)段為pn）：
?。?）如果Li-ai（Pn）≤（Pn＋1-Pn）,則應更換ui,此時(shí)Crepair-i（Pn）=Ci;
?。?）如果Li-ai（Pn）>（Pn＋1-Pn）,則對ui作解體檢查，必要時(shí)加以修復，此時(shí)Crepair-i（Pn）=Ci（ai（Pn））;
其中：Li為ui的預期壽命，ai（Pn）為ui處在時(shí)段Pn時(shí)的運行年限，Ci為ui單價(jià)，Ci（ai）為ui在年*修復費用的期望值。
3.3.2.4求解過(guò)程
?。?）令Ctemp=∞,Ptemp=P0,J=0
?。?）J=J+1。如果J>2NP,進(jìn)到（5）；否則進(jìn)到（3）
?。?）枚舉2Np個(gè)Ptemp中的1個(gè)。n∈,驗證Prepir是否滿(mǎn)足：Pn+1≤[2（Li-ai（pn））],不滿(mǎn)足則回到（2）；滿(mǎn)足則進(jìn)到（4）。
?。?）計算目標函數值C*。如果C*≥Ctemp回到（2）；如果C*temp則Ctemp=C*;Ptemp=Prepair,回到（2）。
?。?）C*min=Ctemp,對應的Prepair=Ptemp。
四、結語(yǔ)
本文介紹了一種電力市場(chǎng)體制下火力發(fā)電廠(chǎng)的檢修策略，它打破了傳統的基于TBM檢修策略的束縛，以發(fā)電設備的運行特性和檢修特性為主要依據，對檢修類(lèi)型做了重新劃分，并分別給出了IRC、DPMR及RCR3種檢修的*模型。
?。?）DPMR優(yōu)化模型考慮的是日常檢修問(wèn)題，IRC優(yōu)化模型考慮的是當前運行間隔內的檢修問(wèn)題，它們的共同之處在于：1）模型中的設備信息都是來(lái)源于狀態(tài)監測與診斷系統的實(shí)時(shí)信息，說(shuō)明二者都屬于狀態(tài)檢修；）檢修時(shí)間點(diǎn)已經(jīng)確定，優(yōu)化的核心是決定修與不修、換與不換的問(wèn)題；3）設備之間不存在相互制約關(guān)系，通過(guò)分步尋求每個(gè)設備的優(yōu)化方案即可得到整體*方案。
?。?）RCR優(yōu)化模型考慮的是一個(gè)經(jīng)濟周期內的檢修問(wèn)題，帶有長(cháng)期規劃性質(zhì)。與前兩種模型相同的是，RCR同樣以經(jīng)濟性*作為檢修*問(wèn)題的研究目標，不同之處在于：RCR優(yōu)化模型中的設備信息主要來(lái)源于設備未來(lái)狀況評估系統；優(yōu)化的核心是尋找檢修時(shí)間在經(jīng)濟周期內的*分布，并確定每次檢修的內容。
