Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук.
Иваново, Ивановский государственный энергетический университет
имени В.И. Ленина, 2005 – 390 с.
Специальность 05.14.02 – Электростанции и электроэнергетические
системы
Цель работы:
Развитие теории и создание практических методов, обеспечивающих эффективную эксплуатацию и совершенствование ремонта электрооборудования электростанций и подстанций по техническому состоянию. Научная новизна:
1. Разработана методика программно-аналитического расчета и прогнозирования показателей эксплуатационной надежности электрооборудования, которая позволяет количественно оценить показатели безотказности, ремонтопригодности и долговечности, с учетом результатов оценки технического состояния и мониторинга за режимами работы, а также эксплуатационных факторов, влияющих на сработку ресурса.
2. Разработаны основные принципы системы технического обслуживания и ремонта оборудования электростанций и подстанций по техническому состоянию. Обоснована методика выбора рациональной стратегии проведения ремонта электрооборудования.
3. Усовершенствованы известные и разработаны новые методы и модели определения срока и объема проведения профилактических ремонтов для различных стратегий и видов электрооборудования с учетом результатов диагностирования. При этом учитывается объем заменяемых и ремонтируемых сборочных единиц электрооборудования в зависимости от степени развития дефекта и соответствующего для его восстановления перечня работ. Модели позволяют оптимизировать межремонтные периоды электрооборудования с учетом оценки технического состояния и показателей эксплуатационной надежности, а также повысить обоснованность выполняемых операций и качество ремонта.
4. Разработана обобщенная модель процесса эксплуатации электрооборудования, позволяющая реализовать комплексный подход к управлению техническим состоянием и выбрать рациональную стратегию управления процессом эксплуатации различных технологических групп электрооборудования на основе матричного метода по критерию минимума штрафной функции.
5. Разработаны методы и математические модели формирования планов-графиков работ по техническому обслуживанию и текущему ремонту электрооборудования с учетом результатов диагностирования. Методы формируют приоритетные списки электрооборудования, требующего проведения технического обслуживания и ремонта на текущий и следующие плановые периоды.
6. Разработана математическая модель принятия решений о замене электрооборудования или целесообразном сроке его сверхнормативной эксплуатации до физического износа и потери работоспособности, позволяющая обоснованно выбирать объемы и очередность техперевооружения на энергообъектах.
7. Разработана математическая модель оптимального распределения объема работ между собственным и привлеченным ремонтным персоналом.
8. Создано алгоритмическое, информационное и программное обеспечение оптимальной организации и более эффективного функционирования системы технического обслуживания и ремонта электрооборудования по фактическому техническому состоянию. Практическая ценность:
– Практическое значение полученных результатов состоит в реализации новой технологии управления техническим состоянием электрооборудования электростанций и подстанций, обеспечивающей более высокую эксплуатационную надежность оборудования путем совершенствования системы технического обслуживания и ремонта в условиях реформирования энергоремонтного производства.
– Полученные математические модели оценки надежности электрооборудования с учетом результатов контроля за режимами работы и основными воздействующими факторами позволяют определить эксплуатационные показатели безотказности, ремонтопригодности и долговечности конкретной единицы электрооборудования в процессе эксплуатации с учетом характера возникновения отказов и различных режимов работы, а также наметить мероприятия, обеспечивающие повышение надежности оборудования, и обоснованно перейти к организации системы технического обслуживания и ремонта с учетом технического состояния.
– Разработанный метод и математическая модель выбора варианта замены Электрооборудования или продолжения его эксплуатации до физического износа или полной потери работоспособности на основе определения предельного срока продления позволяют обоснованно подходить к выбору оптимальных объемов и очередности технического перевооружения объектов электроэнергетики.
– Разработанные методы, математические модели, алгоритмы и компьютерные программы используются рядом генерирующих и сетевых компаний, а также ремонтных предприятий для совершенствования и оптимизации системы технического обслуживания и ремонта, что позволяет уменьшить число отказов и повысить надежность электроснабжения потребителей. Содержание:
ГЛАВА
1. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ РЕМОНТОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.
Исследования в области обеспечения надёжности электрооборудования.
Оценка показателей эксплуатационной надёжности электрооборудования электростанций и подстанций.
Анализ существующей системы ремонта электрооборудования электростанций и подстанций.
Обоснование необходимости совершенствования системы планово-предупредительного ремонта.
Методы диагностирования электрооборудования.
Основные принципы организации системы ремонтов.
Выводы по первой главе.
ГЛАВА
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ.
Постановка задачи.
Сбор и обработка информации для оценки технического состояния и прогнозирования надежности электрооборудования.
Обобщенная модель расхода ресурса электрооборудования с учетом действия эксплуатационных факторов.
Разработка обобщенной модели определения эксплуатационной надёжности электрооборудования с учётом основных воздействующих факторов.
Разработка и исследование модели прогнозирования надёжности для различных типов электрооборудования с учетом технического состояния на примере высоковольтных электродвигателей.
Расчет надежности и стратегия профилактики электрооборудования.
Исследование влияния неопределенности информации о техническом состоянии электрооборудования на точность определения показателей эксплуатационной надёжности и периодичности ремонтов.
Оценка ремонтопригодности электрооборудования с учетом результатов диагностирования.
Выводы по второй главе.
ГЛАВА
3. МЕТОДЫ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СИСТЕМЫ РЕМОНТОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ.
Постановка задачи определения оптимальной периодичности и объёма ремонтных работ.
Математические модели формализации затрат для различных стратегий организации ремонта электрооборудования
Классификация стратегий ТОиР.
Расчет оптимальной продолжительности межремонтного периода для различных стратегий и видов электрооборудования.
Методика определения объёма ремонтных работ с учетом технического состояния.
Методика выбора рациональной стратегии ремонтов электрооборудования.
Выводы по третьей главе.
ГЛАВА
4. МЕТОДЫ И МОДЕЛИ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕМОНТОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ.
Общая характеристика задачи планирования технического обслуживания и ремонта электрооборудования.
Оперативное управление техническим состоянием электрооборудования.
Разработка матричного метода управления процессом эксплуатации электрооборудования с учетом технического состояния.
Метод и математическая модель формирования плана-графика работ по техническому обслуживанию электрооборудования с учетом результатов диагностирования.
Метод и математическая модель формирования плана-графика текущих ремонтов электрооборудования с учетом результатов диагностирования.
Разработка автоматизированной системы обеспечения ремонтов энергообъекта.
Выводы по четвертой главе.
ГЛАВА
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРИНЯТИЯ ОБОСНОВАННЫХ РЕШЕНИЙ ПО СВЕРХНОРМАТИВНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ВЫБОРУ ФОРМ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТОВ С УЧЕТОМ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ.
Разработка методики принятия решений по замене электрооборудования или продлению его срока службы.
Определение предельных сроков продления эксплуатации для электрооборудования различных типов и классов напряжения.
Оценка погрешности принимаемых решений и чувствительности математической модели определения предельного срока эксплуатации электрооборудования к изменению точности задания параметров исходных данных.
Разработка схемы принятия решений по определению очередности технического перевооружения энергообъектов.
Разработка методики оптимизации распределения объемов работ между собственным и привлеченным ремонтным персоналом при выборе форм проведения ремонтов с учетом технического состояния.
Выводы по пятой главе.
Развитие теории и создание практических методов, обеспечивающих эффективную эксплуатацию и совершенствование ремонта электрооборудования электростанций и подстанций по техническому состоянию. Научная новизна:
1. Разработана методика программно-аналитического расчета и прогнозирования показателей эксплуатационной надежности электрооборудования, которая позволяет количественно оценить показатели безотказности, ремонтопригодности и долговечности, с учетом результатов оценки технического состояния и мониторинга за режимами работы, а также эксплуатационных факторов, влияющих на сработку ресурса.
2. Разработаны основные принципы системы технического обслуживания и ремонта оборудования электростанций и подстанций по техническому состоянию. Обоснована методика выбора рациональной стратегии проведения ремонта электрооборудования.
3. Усовершенствованы известные и разработаны новые методы и модели определения срока и объема проведения профилактических ремонтов для различных стратегий и видов электрооборудования с учетом результатов диагностирования. При этом учитывается объем заменяемых и ремонтируемых сборочных единиц электрооборудования в зависимости от степени развития дефекта и соответствующего для его восстановления перечня работ. Модели позволяют оптимизировать межремонтные периоды электрооборудования с учетом оценки технического состояния и показателей эксплуатационной надежности, а также повысить обоснованность выполняемых операций и качество ремонта.
4. Разработана обобщенная модель процесса эксплуатации электрооборудования, позволяющая реализовать комплексный подход к управлению техническим состоянием и выбрать рациональную стратегию управления процессом эксплуатации различных технологических групп электрооборудования на основе матричного метода по критерию минимума штрафной функции.
5. Разработаны методы и математические модели формирования планов-графиков работ по техническому обслуживанию и текущему ремонту электрооборудования с учетом результатов диагностирования. Методы формируют приоритетные списки электрооборудования, требующего проведения технического обслуживания и ремонта на текущий и следующие плановые периоды.
6. Разработана математическая модель принятия решений о замене электрооборудования или целесообразном сроке его сверхнормативной эксплуатации до физического износа и потери работоспособности, позволяющая обоснованно выбирать объемы и очередность техперевооружения на энергообъектах.
7. Разработана математическая модель оптимального распределения объема работ между собственным и привлеченным ремонтным персоналом.
8. Создано алгоритмическое, информационное и программное обеспечение оптимальной организации и более эффективного функционирования системы технического обслуживания и ремонта электрооборудования по фактическому техническому состоянию. Практическая ценность:
– Практическое значение полученных результатов состоит в реализации новой технологии управления техническим состоянием электрооборудования электростанций и подстанций, обеспечивающей более высокую эксплуатационную надежность оборудования путем совершенствования системы технического обслуживания и ремонта в условиях реформирования энергоремонтного производства.
– Полученные математические модели оценки надежности электрооборудования с учетом результатов контроля за режимами работы и основными воздействующими факторами позволяют определить эксплуатационные показатели безотказности, ремонтопригодности и долговечности конкретной единицы электрооборудования в процессе эксплуатации с учетом характера возникновения отказов и различных режимов работы, а также наметить мероприятия, обеспечивающие повышение надежности оборудования, и обоснованно перейти к организации системы технического обслуживания и ремонта с учетом технического состояния.
– Разработанный метод и математическая модель выбора варианта замены Электрооборудования или продолжения его эксплуатации до физического износа или полной потери работоспособности на основе определения предельного срока продления позволяют обоснованно подходить к выбору оптимальных объемов и очередности технического перевооружения объектов электроэнергетики.
– Разработанные методы, математические модели, алгоритмы и компьютерные программы используются рядом генерирующих и сетевых компаний, а также ремонтных предприятий для совершенствования и оптимизации системы технического обслуживания и ремонта, что позволяет уменьшить число отказов и повысить надежность электроснабжения потребителей. Содержание:
ГЛАВА
1. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ РЕМОНТОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.
Исследования в области обеспечения надёжности электрооборудования.
Оценка показателей эксплуатационной надёжности электрооборудования электростанций и подстанций.
Анализ существующей системы ремонта электрооборудования электростанций и подстанций.
Обоснование необходимости совершенствования системы планово-предупредительного ремонта.
Методы диагностирования электрооборудования.
Основные принципы организации системы ремонтов.
Выводы по первой главе.
ГЛАВА
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ.
Постановка задачи.
Сбор и обработка информации для оценки технического состояния и прогнозирования надежности электрооборудования.
Обобщенная модель расхода ресурса электрооборудования с учетом действия эксплуатационных факторов.
Разработка обобщенной модели определения эксплуатационной надёжности электрооборудования с учётом основных воздействующих факторов.
Разработка и исследование модели прогнозирования надёжности для различных типов электрооборудования с учетом технического состояния на примере высоковольтных электродвигателей.
Расчет надежности и стратегия профилактики электрооборудования.
Исследование влияния неопределенности информации о техническом состоянии электрооборудования на точность определения показателей эксплуатационной надёжности и периодичности ремонтов.
Оценка ремонтопригодности электрооборудования с учетом результатов диагностирования.
Выводы по второй главе.
ГЛАВА
3. МЕТОДЫ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СИСТЕМЫ РЕМОНТОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ.
Постановка задачи определения оптимальной периодичности и объёма ремонтных работ.
Математические модели формализации затрат для различных стратегий организации ремонта электрооборудования
Классификация стратегий ТОиР.
Расчет оптимальной продолжительности межремонтного периода для различных стратегий и видов электрооборудования.
Методика определения объёма ремонтных работ с учетом технического состояния.
Методика выбора рациональной стратегии ремонтов электрооборудования.
Выводы по третьей главе.
ГЛАВА
4. МЕТОДЫ И МОДЕЛИ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕМОНТОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ.
Общая характеристика задачи планирования технического обслуживания и ремонта электрооборудования.
Оперативное управление техническим состоянием электрооборудования.
Разработка матричного метода управления процессом эксплуатации электрооборудования с учетом технического состояния.
Метод и математическая модель формирования плана-графика работ по техническому обслуживанию электрооборудования с учетом результатов диагностирования.
Метод и математическая модель формирования плана-графика текущих ремонтов электрооборудования с учетом результатов диагностирования.
Разработка автоматизированной системы обеспечения ремонтов энергообъекта.
Выводы по четвертой главе.
ГЛАВА
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРИНЯТИЯ ОБОСНОВАННЫХ РЕШЕНИЙ ПО СВЕРХНОРМАТИВНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ВЫБОРУ ФОРМ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТОВ С УЧЕТОМ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ.
Разработка методики принятия решений по замене электрооборудования или продлению его срока службы.
Определение предельных сроков продления эксплуатации для электрооборудования различных типов и классов напряжения.
Оценка погрешности принимаемых решений и чувствительности математической модели определения предельного срока эксплуатации электрооборудования к изменению точности задания параметров исходных данных.
Разработка схемы принятия решений по определению очередности технического перевооружения энергообъектов.
Разработка методики оптимизации распределения объемов работ между собственным и привлеченным ремонтным персоналом при выборе форм проведения ремонтов с учетом технического состояния.
Выводы по пятой главе.