一般來講，火力發(fā)電廠的設(shè)備檢修涉及兩方面問題:一是應(yīng)該采用何種檢修技術(shù);二是該以怎樣的策略
指導(dǎo)檢修，即如何確定檢修的*時機與內(nèi)容，如何通過科學的方式實現(xiàn)對整個檢修活動的優(yōu)化管理。在以往的計劃經(jīng)濟體制下，發(fā)電廠機組檢修是由各省電力調(diào)度中心統(tǒng)籌安排的，由于這種方式很少專門考慮單個發(fā)電廠設(shè)備的實際狀況，不能適時安排檢修，導(dǎo)致電廠經(jīng)常性地出現(xiàn)檢修不足、檢修過剩、盲目檢修等現(xiàn)象。隨著我國電力市場改革的不斷深化，各發(fā)電廠在生產(chǎn)和經(jīng)營上的自主權(quán)將不斷擴大，使得發(fā)電廠考慮*化檢修成為可能，進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(fù)雜的優(yōu)化問題，是指通過有選擇地對設(shè)備進行檢修，使系統(tǒng)在保證能夠正常運行的
前提下實現(xiàn)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(yīng)具備以下2個條件:（1）系統(tǒng)
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題，并取得了大量的研究成果，而國內(nèi)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(jù)系統(tǒng)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(zhàn)，認為應(yīng)該根據(jù)實際需要安排檢修。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大特點在于:通過權(quán)衡檢修進度、檢修質(zhì)量及檢修費用3個要素的重要程度，制定合適的檢修計劃，實現(xiàn)對整個檢修的*控制;文獻[6]、[7]針對如何選擇待修設(shè)備的問題，分別介紹了確定設(shè)備檢修優(yōu)先級的方法，并提出應(yīng)根據(jù)設(shè)備的檢修優(yōu)先級對其實施檢修;文獻[1]介紹了一種面向多狀態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)正常運行所要求的可靠性指標的條件下，使設(shè)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(tǒng)的可靠性指標達到zui大;文獻[8]介紹了一種利用區(qū)間算法和遺傳算法對檢修策略進行優(yōu)化的方法。這些研究成果從不同角度對發(fā)電廠優(yōu)化檢修問題做了論述，提出了大量行之有效的方法，但提出的模型大都沒有很好地結(jié)合發(fā)電廠的生產(chǎn)實際，提出的檢修策略缺乏系統(tǒng)性。
本文把"設(shè)備"作為檢修策略研究的出發(fā)點，以設(shè)備之間在檢修特性上的差異為線索對檢修類別作了重
新劃分，并為每種類型的檢修構(gòu)建了優(yōu)化模型。分別建立數(shù)學模型的優(yōu)勢在于，模型具有更強的針對性，對憂化總是的考慮也更加系統(tǒng)和深入。
一、火力發(fā)電廠設(shè)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）模式是上個世紀50年代從前蘇聯(lián)引入的[9]。在這種模式下，檢修活動通常被劃分為大修、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，這3種檢修方式又具有明顯的計劃性，即檢修內(nèi)容比較固定，極少根據(jù)設(shè)備的實際狀況確定檢修內(nèi)容。多年的生產(chǎn)實踐證明，這種基于TBM的檢修策略明顯缺乏科學性，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)電廠各類設(shè)備檢修特性的基礎(chǔ)上，把火電廠設(shè)備檢修劃分為4種類型。
?。?）例行性集中檢修（RCR）對于系統(tǒng)中的某些設(shè)備，由于其檢修工藝比較復(fù)雜，檢修須在機組停運狀
態(tài)下進行，且檢修周期長于通常的運行間隔，一般無法在機組運行的自然間隔期間對其實施檢修。鑒于此，專門為這類設(shè)備安排了RCR。在4種檢修類型中，RCR的規(guī)模zui大，持續(xù)時間zui長。
?。?）間隔性集中檢修（ICR）ICR在2次運行間隔中進行，因此它不會犧牲機組的運行時間。檢修周期短于運行間隔的設(shè)備都可以在這個時段安排檢修。
?。?）日常預(yù)知性維護與檢修（DPMR）DPMR出現(xiàn)在系統(tǒng)運行的過程中，它的作用是保證系統(tǒng)始終運行在較高的可用性之下。凡是檢修活動不會影響機組正常運行的設(shè)備都可以安排在系統(tǒng)運行期間檢修。應(yīng)該指出的是，所謂不會影響機組正常運行包括兩種情況:一是設(shè)備的檢修對機組的正常運行沒有任何影響;二是設(shè)備的檢修會影響機組的發(fā)電能力，但由于某時段內(nèi)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。
（4）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(yù)知因素引發(fā)的，因此AR無論其檢修時間點、檢修對象還是處理方式都具有很大的不確定性。本文沒有對AR做過多討論，這里提出AR的概念主要是出于對檢修類型劃分完整性的考慮。
圖1反映了RCR、ICR、DPMR3種檢修類型的分布情況。
二、設(shè)備運行特性
2.1設(shè)備的使用壽命
對于每種設(shè)備，如果其出廠時質(zhì)量合格，那么它應(yīng)有一個預(yù)期的使用壽命T*life-span。T*life-span表示這種設(shè)備在理想工作環(huán)境下（標準電壓、電流、溫度、濕度、壓力等），從初始運行時的狀況Sinit到工作能力*喪失（即失效）時的狀況Sincap所經(jīng)歷生命周期的期望值，如圖2所示。
然而針對某個確定設(shè)備來說，它zui終的實際使用壽命與預(yù)期壽命往往存在較大差異。假設(shè)設(shè)備出廠前
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(shè)備在運行中難免在某些隨機時段會遇到惡劣環(huán)境或者在某些隨機時刻遭受破壞性沖擊。如果設(shè)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，其狀況將沿著新的狀況曲線S（t）變化（圖3），不妨將其稱為狀況跳變（狀況跳變出現(xiàn)的時間為t1）。設(shè)備發(fā)生狀況跳變以后，如果沒有得到任何處理，那么它的預(yù)期壽命將會縮短。設(shè)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，因為它很可能會導(dǎo)致突發(fā)性事故，帶來的經(jīng)濟損失往往數(shù)額巨大。
2.2檢修對設(shè)備使用壽命的影響
在生產(chǎn)過程中，可以通過狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)了解設(shè)備是否發(fā)生狀況突變。對于發(fā)生突變的設(shè)備，在
檢修zui后期限（指能夠組織有效檢修的zui后時機）以前對其進行檢修處理，可以改善設(shè)備的狀況曲線S（t）。
值得注意的是，修復(fù)與更換將產(chǎn)生不同的效果，更換后的設(shè)備將進入新的生命周期（圖5）。圖5中t2為該周
期的起點。而對于那些經(jīng)過修復(fù)的設(shè)備，可以做這樣的假定:發(fā)生狀況突變的設(shè)備在得到及時修復(fù)后，其狀況曲線將回到突變前的模式（圖6），圖6中t2為設(shè)備及時恢復(fù)的時刻。
三、*化檢修的數(shù)學模型
3.lDPMR的優(yōu)化模型
DPMR優(yōu)化問題的目標是:以zui少的維修費用來保證系統(tǒng)在運行過程中的可用性始終滿足要求。這類檢修對象主要是那些不會因檢修而影響機組發(fā)電能力的設(shè)備。
當發(fā)現(xiàn)DPMR類設(shè)備ui出現(xiàn)狀況突變時，要對ui實施檢修，優(yōu)化檢修的原則為:
如果,則更換ui,如果，則修復(fù)ui。
其中：Crepair-i表示修復(fù)ui所需的費用，Li為ui的預(yù)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。
3.2ICR的優(yōu)化模型
ICR的主要對象：因檢修而影響機組發(fā)電能力或檢修活動必須在機組停運狀態(tài)下進行的設(shè)備。
ICR優(yōu)化問題的目標：以zui少的檢修費用保證系統(tǒng)在下一個生產(chǎn)周期內(nèi)的可用性滿足要求。
ICR的檢修時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(shè)備之間在檢修策略的制定上基本不存在制約關(guān)系，通過分步尋求每個設(shè)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類設(shè)備ui來講，確定對ui的檢修方案實際上就是決定修與不修和換與不換的問題。為了達到預(yù)期目標，應(yīng)采取這樣的檢修原則：
?。?）如果，則對ui進行更換；
?。?）如果，且，則對ui做任何處理；
（3）如果，且，則分以下不2種情況考慮；
如果，則對ui進行更換，如果，則對ui加以修復(fù)。
其中：為下一個生產(chǎn)周期的長度，d；Amirr-i表示如不經(jīng)檢修，ui的可用性在下一個生產(chǎn)周期內(nèi)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)化問題的核心是，如何確定此類檢修的*時機，使得設(shè)備在其可用性滿足要求的前提下，在一個經(jīng)濟周期內(nèi)的檢修費用zui少，其優(yōu)化模型應(yīng)遵循如下原則。
?。?）在1個經(jīng)濟周期TRCR內(nèi)，有選擇地在每個時段上安排一次例行性檢修或不安排例行檢修。
?。?）例行檢修過程中要對設(shè)備加以修復(fù)或更換，修復(fù)的目的是使設(shè)備的實際使用壽命晝逼近其預(yù)期使用壽命。
于是得到經(jīng)濟周期TRCR內(nèi)例行性檢修總費用的期望值為：
式中NRCR——例行性集中檢修設(shè)備的數(shù)目；
——TRCR內(nèi)的第i時段，1≤i≤Np；
Prepair{p1,p2,...,pm}——RCR所在時段序號構(gòu)成的集合；
DRCR-j——被安排了例行性檢修的第j時段蛤例行檢修持續(xù)的天數(shù)（j∈Prepair）;
CRCR（）——URCR在內(nèi)檢修費用的期望值；
Crepair-i（P）——ui在時段P內(nèi)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(jù)本企業(yè)經(jīng)濟核算的習慣來確定，不妨令TRCR為15年。TRCR內(nèi)的單個時間間隔的長度實際上是TRCR上任意兩次相鄰臨時性檢修時間間隔的zui小可能取值，不妨取為6個月，則Np的取值為30（15年/6個月）。
3.3.2.2對Prepair的討論
由式（3）可以看出，每個Prepair將對應(yīng)目標函數(shù)的1個取值，因此比較直觀的想法是：找到所有Prepair進而得到目標函數(shù)所有可能的取值，*問題將迎刃而解。
設(shè)備集URCR{u1,u2,...,uNRCR}經(jīng)歷經(jīng)濟周期TRCR的過程，也可以看成在每個時段選擇檢修狀態(tài)（是否安排臨時性檢修（檢修））的過程，Np個時段檢修狀態(tài)組合便對應(yīng)1個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(yīng)的Prepair為：{1，4，...,Np}。很明顯，這樣的Prepairzui多有2Np個。
考慮到發(fā)電生產(chǎn)的確良實際情況，在選擇檢修狀態(tài)時應(yīng)遵循這樣的原則：要保證URCR內(nèi)任何設(shè)備ui不會在運行過程中因其達到預(yù)期壽命而失效。假設(shè)pn為本次檢修所屬時段，那么安排下次檢修的時段pn+1應(yīng)該滿足這樣的關(guān)系：
3.3.2.3目標函數(shù)值的計算
目標函數(shù)式中的核心部分是Crepair-i（j），即ui在檢修時段j的預(yù)期花費。在某個確定的Prepair下，按照如下原則計算Crepair（j）（令當前檢修時段為pn）：
（1）如果Li-ai（Pn）≤（Pn＋1-Pn）,則應(yīng)更換ui,此時Crepair-i（Pn）=Ci;
?。?）如果Li-ai（Pn）>（Pn＋1-Pn）,則對ui作解體檢查，必要時加以修復(fù)，此時Crepair-i（Pn）=Ci（ai（Pn））;
其中：Li為ui的預(yù)期壽命，ai（Pn）為ui處在時段Pn時的運行年限，Ci為ui單價，Ci（ai）為ui在年*修復(fù)費用的期望值。
3.3.2.4求解過程
?。?）令Ctemp=∞,Ptemp=P0,J=0
（2）J=J+1。如果J>2NP,進到（5）；否則進到（3）
?。?）枚舉2Np個Ptemp中的1個。n∈{1,...,NP-1},驗證Prepir是否滿足：Pn+1≤[2（Li-ai（pn））],不滿足則回到（2）；滿足則進到（4）。
（4）計算目標函數(shù)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(yīng)的Prepair=Ptemp。
四、結(jié)語
本文介紹了一種電力市場體制下火力發(fā)電廠的檢修策略，它打破了傳統(tǒng)的基于TBM檢修策略的束縛，以發(fā)電設(shè)備的運行特性和檢修特性為主要依據(jù)，對檢修類型做了重新劃分，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題，IRC優(yōu)化模型考慮的是當前運行間隔內(nèi)的檢修問題，它們的共同之處在于：1）模型中的設(shè)備信息都是來源于狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的實時信息，說明二者都屬于狀態(tài)檢修；）檢修時間點已經(jīng)確定，優(yōu)化的核心是決定修與不修、換與不換的問題；3）設(shè)備之間不存在相互制約關(guān)系，通過分步尋求每個設(shè)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經(jīng)濟周期內(nèi)的檢修問題，帶有長期規(guī)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*問題的研究目標，不同之處在于：RCR優(yōu)化模型中的設(shè)備信息主要來源于設(shè)備未來狀況評估系統(tǒng)；優(yōu)化的核心是尋找檢修時間在經(jīng)濟周期內(nèi)的*分布，并確定每次檢修的內(nèi)容。
