(1江苏方天电力有限公司 江苏南京 211102；2江苏省电力公司 江苏南京 210003；3中国矿业大学 江苏徐州 221116)
摘要：检修方式的选择对于自动化设备的可靠性具有很大的影响。本文通过对设备的寿命分布函数和故障的P－F间隔图形的分析，利用数学模型确立了在设备对应的各自寿命分布的情况下可以采用的检修方式，并且给出了状态检修的成本的方程求解，分析了寿命分布和定期检修周期的之间关系。
关键词：自动化设备；状态检修；定期检修周期；全生命；故障率
0 引言
正确的检修方式能够降低设备的故障频度和减少故障结果。对于自动化设备，太少的维修可能导致设备故障增多和系统运行性能的下降，从而导致可靠性的下降；但是大量维修可能会增加系统的可靠性，但对应着维修成本也会急剧上升。所以选择正确的检修方式对于提高设备的可用度具有重要的意义。
本文针对自动化设备的检修方式的选择，假设在已知设备的分布密度函数和预防维修费的情况下，对设备的寿命分布函数和故障的P－F间隔图形的分析，利用数学模型确立了在自动化设备对应的各自寿命分布的情况下可以采用的检修方式，并且给出了状态检修的成本的方程求解。
1 两种检修方式的对比
目前关于自动化设备的检修方式主要有两种：定期检修和状态检修。
1.1 定期检修
自动化设备当前采用的是定期检修，装置运行过程中发生故障则采用故障后维修。定期检修减少了设备发生故障的可能性。但是在确定检查修理周期时，目前仍然还是根据经验，同时虽然自动化每年会出相关自动化设备运行分析评价报告，但是报告本身没有对设备运行情况进行检测和定量分析。定期检修的检修周期是恒定的，很容易造成欠修和过修，同时也降低设备的可用度。
1.2 状态检修
状态检修是通过对设备状态的在线监测，通常监测选择参数去判别设备的损坏程度，在测量过程中尽可能的评估设备发展趋势以获得设备发生故障情况前的早期警告[2-4]。状态检修也存在一定的缺点，即需要大量的辅助数据来支撑设备状态的判断，也就是在应用方面存在成本高，对状态监测装置的要求很高，并且需要完整的辅助决策系统来判断设备的劣化情况。
2 P-F间隔图形的分析
根据预防维修的定义是指在装置未出现故障时进行维修以防止装置出现故障、保证装置正常运行的维修活动[1]。则可以得到下面的P-F间隔图形。图中P点表示装置性能已开始劣化，装置进入潜在故障期。F点表示设备已经丧失原有功能，发展为功能性故障。潜在故障的发现是通过在线监测对故障趋势进行汇总分析，进而识别装置健康状态。从P－F间隔图形来看，设备发生故障前会有一定的劣化过程。装置从潜在故障到功能故障的间隔期统称为P－F间隔。在这一间隔期内，设备的运行情况会逐渐变差，最合理的检修应该在该间隔内完成。
图1 P－F间隔图形
但是不同的自动化设备P－F间隔期差别很大，有的时间只有几天，有的长达几年。如果确定了间隔时间很短，这时因为设备状态变化分布范围小，故障率在短时间内增长很快，设备故障多发期的时间短，这时采用定期检修就比较合理，并且在设备故障率急剧增长前进行维修。而如果时间间隔很长，这时因为设备的状态变化分布范围大，设备故障多发期跨越较长的时间，故障率增长缓慢，很难判断合适的维修周期，设备发生随机故障的可能性较大，这时采用状态检修策略就比较合理。
3成本模型分析
3.1 常见情况下的寿命分布
一般来讲，故障率类型可分为如下三种情况，其对应的寿命分布也有列出：
（1）故障率恒定型 故障率恒定，不随时间变化，故障的发生由随机偶然事件引起。设备处于最佳状态。描述此类故障规律的寿命分布可用指数分布。
（2） 故障率减小型 故障率高，随使用时间的增长，故障率下降。设备属于早期状态。描述此类故障规律的寿命分布可用形状参数小于1的威布尔分布和超指数分布。
（3） 故障率增加型 经过稳定运行后就进入老化耗损阶段，故障率增加的很快。设备属于老化阶段。描述此类故障规律的寿命分布可用正态分布。上述三种情形刚好对应设备运行的寿命浴盆曲线。
3.2 建立成本模型
4 对应寿命分布情况检修方式的确定
当设备寿命分布符合威布尔分布和正态分布时，如果装置P－F故障间隔较短，装置的故障率在短期内上升很快，使装置的可靠度不能满足要求，这在P－F故障间隔内故障频度高的时间点处实现定期检修是一种有效地方式；如果P－F故障间隔大，装置的状态分布范围广，不能判断采用何种方式进行检修时，这时可以通过对比状态检修和定期检修的成本，考虑采用哪种检修方式比较合理。
5 结语
本文通过从设备故障的P－F间隔图形出发，利用数学模型分析了在设备对应的各自寿命分布的情况下可以采用的检修方式，并且考虑了状态检修成本的方程求解。
随着自动化技术日益发展，在自动化设备可靠性研究过程中也出现了很多新的检修方式，每个检修方式都有其一定的合理性，但是只有通过对预防维修周期的分析，才能真正为设备的检修方式的选择起到作用。
参考文献
[1] 高翔.继电保护状态检修应用技术[M].北京：中国电力出版社.2008.
论文作者:宋庆武1,吴海伟2,栾奇麒1,程孟晗3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：故障论文; 设备论文; 故障率论文; 间隔论文; 状态论文; 寿命论文; 方式论文; 《电力设备》2017年第26期论文;