第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
抽水蓄能电站在电网中发挥了调峰填谷、紧急事故备用、调频、调相等重要作用。抽水蓄能电站具有启动迅速，运行灵活、可靠，对负荷的急剧变化可以做出快速反应，除调峰填谷外，还适合承担调频、调相、事故备用等任务，对保证电网安全稳定运行及消纳新能源方面起到重要作用。2016 年我国水电装机容量达到 33207 万千瓦，占全国总装机容量的 20.12%[1]。随着我国核电、风电、太阳能发电等新能源的快速发展，抽水蓄能作为一种技术成熟的大规模储能技术也日益受到重视。随着抽水蓄能电站总装机容量的不断增加，对保障电网安全稳定也更为重要。自 1982 年第一台抽水蓄能机组（以下简称为“蓄能机组”）投产以来，我国抽水蓄能电站已经过了 30 多年的发展历程，当前已在广东、华东、华北、华中、东北等地区均建设了一系列大容量、高水头的抽水蓄能电站。截止 2018 年底，广东省已有广州、惠州、清远和深圳等四座大型抽水蓄能电站，同时有阳江、梅州及肇庆等三座大型抽水蓄能电站正在建设中。
1.1.1.1 蓄能机组维修管理的重要性
根据国标《维修性 第 1 部分：应用指南》（GB/T 9414.1-2012）的定义，维修（maintenance）是指为保持或恢复产品处于能执行规定功能的状态所进行的所有技术和管理的活动，包括监督的活动。通常情况下“维修”与“检修”是同义词，在电力行业中也习惯称为“检修”。
设备维修管理是围绕设备维修所从事的管理活动，按时间顺序分类，主要包括维修决策、维修实施管理、维修总结及后评价。在决策阶段，主要考虑设备应采取的维修方式、维修的时机及维修任务等，以便于制定正确的、科学的维修计划。在实施阶段，则主要是现场施工管理，包括安全管理、质量控制、进度控制、成本控制、合同管理、信息管理、组织与协调等内容。在总结及后评价阶段，主要是回顾维修管理的策划及实施工作，总结经验教训，实现维修工作的闭环管理，促进维修管理持续改进，为后续维修决策与实施提出改进建议；对维修的全过程进行量化评价，有利于横向及纵向对比，找出亮点与不足，促进企业管理水平的改善。通过科学有效的设备维修管理，可以降低设备维修费用，提升维修效果，从而提升设备可靠性。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 维修决策国内外研究现状
查阅近年来国内外关于设备维修决策的理论研究及应用的成果，本文将设备维修决策概括为设备维修方式的决策、维修周期的优化、维修任务优化及机会维修决策、维修计划优化等以下四个方面的内容。
1.2.1.1 设备维修方式决策研究
维修方式是指所采取的维修工作的类型，而设备维修方式决策是指针对具体设备选择某种类型维修方式。设备维修方式按故障发生时间可以粗略划分为预防性维修和事后维修（也即是纠正性维修）。事后维修（故障维修））是最早的维修方式，这种维修是指设备在发生功能性故障无法正常运行时才进行维修。预防性维修则相对故障维修而言，是指为了预防设备功能故障而从事的维修。需要说明的是，更新改造由于一般都发生在维修期间，故经常被视为维修活动的一种类型，但从前面维修的定义上看，重新设计（更新改造）并不属于维修的范畴，因其改变了设备的原有功能，不应视为维修活动。
预防性维修主要有计划维修和状态维修两种模式。计划维修（SM，ScheduleMaintenance）又称为定期维修（TBM，Time Based Maintenance），是一种以时间为依据、预先确定检修工作的内容和周期的维修方式。状态维修（CBM，Condition BasedMaintenance）又称预知性维修（PDM，Predictive Diagnostic Maintenance），是一种以设备状态为基础、以预测设备状态发展趋势为依据的维修方式[8]。状态维修又分为点检状态维修、远程监测状态维修两种，点检状态维修是由检测人员利用简易检测设备定期检查，后期依靠设备在线监测系统自动采集设备运行数据并对故障趋势进行分析。状态维修的关键在于状态监测和故障诊断，均有较高的技术要求[9]。以上是对维修方式分类的一些研究，下面介绍关于设备维修方式决策方法的相关研究。
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第二章 相关概念与理论方法
2.1 引言
本文研究基于可靠性的蓄能机组维修决策，主要研究蓄能机组设备重要度评估、维修方式选择以及维修时机确定等三项内容。针对该研究内容，本章将介绍采取哪些理论和方法。应用可靠性理论可开展设备故障时间的定量分析。应用 RCM 理论可确定设备的维修方式及维修任务。应用决策理论中的一些方法，如层次分析法（AHP）、模糊综合评判模型、蒙特卡洛模拟和 BP 神经网络模型等，可进行定量分析并用于管理决策。
以可靠性为中心的维修（RCM，Reliability-Centered Maintenance）是 20 世纪 60 年代末起源于美国航空业的一种维修分析方法，其理论逐渐发展完善并且广泛应用于航空、核电、军工、船舶、化工等等众多领域。目前，RCM 已成为国际上通用的、用以确定资产预防性维修需求、优化维修制度的一种系统工程方法。我国军用标准《装备以可靠性为中心的维修分析》（GJB 1378A-2007）给出了 RCM 分析的定义：按照以最少的资源消耗，保持装备固有可靠性和安全性的原则，应用逻辑决断的方式确定装备预防性维修要求的过程。RCM 的基本思路是：（1）对系统进行功能与故障分析，明确系统内可能发生的故障、故障原因及其后果；（2）用规范化的逻辑决断方法，确定出针对各故障后果的预防性对策；（3）通过现场故障资料统计、专家评估、定量化建模等手段在保证安全性和完好性的前提下，以维修停机损失最小为目标优化系统的维修策略。所以 RCM 是一种方法或过程，用来确定必须完成哪些作业才能确保某种有形资产或系统能够继续完成用户所需的各种功能[82]。
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2.2 可靠性理论
2.2.1 可靠性相关概念
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3.1 引言..................................... 41
3.2 蓄能机组设备结构与特点................................. 41
第四章 蓄能机组设备维修方式决策.......................... 53
4.1 引言................................ 53
4.2 基于 RCM 的蓄能机组维修方式决策..........................53
第五章 蓄能机组设备维修时机决策................................... 67
5.1 引言.................................. 67
5.2 定期维修周期的确定........................... 67
第五章 蓄能机组设备维修时机决策
5.1 引言
蓄能机组设备维修方式包括了定期维修、状态维修、隐患检测和事后维修。在确定设备维修方式后，需进一步分析如何选择最佳维修时机。设备维修时机决策是针对预防性维修而言的，指在设备出现故障前，确定一个开展设备维修的最优时机，以满足决策目标的要求。针对不同的设备维修方式，维修时机的意义也不同，对于定期维修方式，确定维修时机即是确定最佳的维修周期；对于状态维修方式，确定维修时机即确定下一次开展维修的时机。事后检修方式则不需要考虑维修时机，故障后再实施维修。
本章主要解决对于蓄能机组零部件层次的设备，如何确定实现管理目标的最佳维修时机的问题，包括了确定定期维修周期、确定状态维修时机和选择隐患检测时机等三方面的内容，并分别进行了案例分析。
确定设备维修时机对于设备维修管理而言有重要意义。对于采取定期维修方式的设备，合理确定维修周期直接影响维修活动的效果；若定期维修周期制定过长，则易引起设备失修，导致起不到预防设备故障的作用；若定期维修周期过短，则会出现过度维修，造成不必要的资源浪费，同时也降低了设备可用性。对于采取状态维修方式的设备，不能确定好维修时机，则会丧失状态维修的优势，一是出现应修时未修，导致设备故障；二是出现设备状态良好时即实施维修，未充分利用设备寿命，造成维修浪费。
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第六章 结论
6.1 本文主要工作
目前在航空、化工、船舶、高铁、火电、核电等行业中，设备维修决策理论已取得较为丰富的研究成果，但涉及抽水蓄能行业的研究则较少。本文主要结合当前的设备维修决策理论，从蓄能机组设备维修管理角度，研究了设备重要度评估方法及应用；并结合可靠性理论，分别研究了确定设备维修方式和维修时机的方法及应用。
（1）研究了蓄能机组设备重要度评估方法。结合蓄能机组设备的结构与特点，将设备重要度评估的定性和定量评估方法应用于蓄能机组进行分析。重点介绍了基于层次分析法和蒙特卡洛模拟的设备重要度评估的两种定量分析方法，并分别进行了案例分析。通过对设备重要度进行定量评估，可找出蓄能机组中的关键设备，实现对设备管理的差异化，辅助设备管理者制定设备的运行策略和维修决策。因大型蓄能机组总体结构均比较相似，故本文的设备重要度评估结果对于蓄能机组具有的普适性。
（2）研究了三种蓄能机组的设备维修方式决策方法。一是基于经典 RCM 理论，确定蓄能机组设备维修方法，并以某机组主进水阀系统进行了案例分析。二是应用重要度对设备分为 A、B、C 三类，再利用相应的决策树确定蓄能机组设备的维修方式。三是应用了模糊综合评判法实现对蓄能机组设备的维修方式决策。其中，RCM 分析方法适用于系统（子系统）层级，可以合理确定维修方式及任务，但 FMEA 严重依赖设备维修管理人员的水平，分析过程较为复杂；决策树方法简化了维修方式选择的过程，适用于子系统、零部件层次，可以较快速的确定设备维修方式，该方法受设备重要度分类影响较大，决策过程也很主观，受经验影响较大；模糊综合评判法将决策过程定量化，在建立统一的评价模型后，仅在确定判断矩阵和模糊综合评判矩阵时，要解决专业人士判断，降低了评价结果受主观判断的影响，但评价模型能准确反映决策者的要求和设备的特点是提高方法有效性的关键。
参考文献（略）