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用户电力设施检修维护薄弱的原因
(1)电力设施建成投产后,需要经常、定期地进行维护、修理、试验、调整,而这些工作技术复杂、所需检测设备多、精度高,人员的技术水平以及必备专业证书等条件,是用户无力自行解决的。由于用户在人才、技术、设备、经验等方面存在欠缺,加上维修资金不落实,因此检修维护水平低是用户电力设施存在的最大问题,成为中压系统管理最薄弱的环节。
(2)部分企业为了节约成本、减少支出、获取最大的利润空间,其电力设施不找有资质的单位设计施工,而是承包给那些业务水平不高的无资质单位设计施工,使得厂房内的线路布置、配电柜的设计、用电设备的安装极不规范。
企业负责人安全意识不强,主观上或客观上忽视电气设备的检修和维护,对设备缺陷存在侥幸心理,不愿花力气进行整改。《中华人民共和国电力法》第四章第三十二条规定:用户用电不得危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序,对危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序的,供电企业有权制止。部分用户却认为,供电公司是企业,用你的电给你钱,没有权利指手划脚,对供电企业送达的电力设施安全隐患整改通知置若罔闻。
用户电力设施检修维护薄弱的危害
(1)用户电力设施直接与电网的中压系统相连接,一旦用户内部发生故障,保护装置不能正确动作,则会引起电网上一级保护动作,扩大事故范围,影响其他用户用电。例如,2008年一年间因某铸造厂电力设备运行事故,越级动作导致供电企业某35kV线路跳闸4次,造成同一线路上的大量企业、居民用电受影响;某钢厂冶炼中频炉谐波严重超标,拒不改造设备,造成为其供电的某变电站电抗器接连损坏;据某供电企业统计分析10kV线路跳闸或接地故障50%以上由用户电力设施引起。
(2)用户为公用事业单位。一旦发生故障,不仅影响其正常工作,甚至会给社会秩序带来较大影响。2009年8月11日,成都双流国际机场110kV变电站低压侧10kV母联开关着火,造成母联开关两侧母线皆失电,机场停电达5小时的重大事故。事后据专家分析是母联断路器插接头故障惹的祸,母联断路器上下接线端子由于动静触头接触不紧造成;事故后,维修值班人员不熟悉设备,束手无策,坐等来支援的供电企业专业人员解决。
(3)用户为高危企业,因故障停电会带来较大危害。比如化工行业的企业,由于存在大量的高压、高温设备与有毒物料,突然停电会带来火灾、爆炸或严重环境污染事故等危险。
(4)用户为大客户。这些用户承担着供电企业较大比重的电量销售任务,如果发生电力设施故障,减少售电量较多,直接影响供电企业的经济效益。如某供电企业供电区域内,自备变压器用户的用电量占该供电企业售电量的60%以上。
加强用户电力设施的检修维护
(1)根据《中华人民共和国电力法》第九章第六十五条规定:对违反第三十二条规定,危害供电、用电安全或者扰乱供电、用电秩序的,由电力管理部门责令改正,给予警告;情节严重或者拒绝改正的,可以中止供电,并处五万元以下的罚款。众所周知,一般县级政府没有设置专门的电力管理机构,更无精力对众多企业电力设施安全运行实施有效监督检查。鉴于供电企业无行政管理职能,需由各级政府明确具体的电力监管机构及职责,从社会公共安全的角度建立行政强制措施,健全相关政策法规及制度标准,加大电力用户电力设施的检查治理力度,督促用户按照规程要求做好电力设施的运行维护和管理工作。依照《中华人民共和国安全生产法》,强化安全生产监督机构职能,切实履行安全生产监管责任,规范电力设施安全管理,用铁的制度确保电网安全稳定运行。
(2)供电企业应加强与政府职能部门的沟通,及时将发现的重大安全隐患向主管部门汇报,借以引起主管领导高度重视,建立隐患整治工作协调机制。以县级供电企业为例,针对整治工作中的重点和难点,认真研究协调督促整改工作,将未整改的重大安全隐患,以公司函的形式恳请电力管理、安全监督部门督促用户消除安全隐患,并上报分管工业和安全的县领导。对限期拒不进行电力设施安全隐患整改的,由电力监管机构实施行政处罚,借助执法部门的力量,确保隐患得到完全排除,最大限度减少用户原因引起的电网事故。供电企业应充分发挥自身的优势,及时利用各种方式向用户介绍安全经验和教训,传播先进技术,推广先进设备。发现用户电力设施存在缺陷或电气事故隐患,及时告知用户,并以书面形式送达整改通知,通知书的内容应规范、具体,包括隐患现状、隐患危害、防范建议,协助用户制订有效的整改措施。在每年春、秋季检修期间,根据停电计划向用户送达同步检修通知单,引导用户定期检查设备运行状况,做到防患于未然。
(3)用户应不断加强供用电规程和电气技术的学习和理解,加强电气操作人员培训,建立运行维护管理制度,提高电气运行安全责任心,认真做好电力设施定期检修和试验的计划安排与实施,做好设备日常巡视和临检工作。吸取事故教训,切实加强电气设备的运行维护与管理,确保其安全稳定运行。要制定切实可行的事故防范措施,落实事故处理预案,确保整改措施落实到位。深刻认识安全与效益的辨证关系,在保证安全的前提下,获取合理的利润空间,走可持续发展道路。
(4)部分用户可以采取社会化、专业化途径来加强维护工作,即电力设施代维护。维护内容包括:电力变压器及其他充油电器、各种电压等级开关、断路器及其他设备的检修,架空线路、电力电缆线路、开闭站、配电室的运行巡视、维护管理、处理故障、定期试验调整、设备技术鉴定等。由用户选择维修市场中具有相应资质的维修企业并与之建立维修关系、签订维修合同,使电气设备有完好的检修维护机制。电力管理部门须保证用户有选择权、知情权,并在平等基础上和维修企业签订公平的合同;维修价格关系到各方权益,从维护用户权益和借鉴其他维修市场的经验来看,应按项目定价并明码标示,接受用户及管理部门的监督。供电企业应充分发挥自身具有的人才、技术、资金、设备、经验以及备品备件等优势,大力开展电力设施检修和维护服务。
(5)供电企业应严格执行《供用电合同》,加强用户电力稽查。
随着炼化装置的停工检修周期的加长,对供电的可靠性和安全性提出了更高的要求,传统的预防性试验和检修方式愈来愈显示出许多不足。
1.电力设备预防性试验和检修的现状
独山子电网现有2座热电厂,2座110kV变电站,6座35kV变电站,主变容量达到了约600MVA.在安排历年电网的检修计划时,采用了一年一度的春季预防性试验和检修制度,贯彻“到期必修,修必修好”的方针。预防性试验实际上包含三部分内容,即电力设备的检修和绝缘试验及继电保护装置的调校,以下简称预试。作为例行的定期检修,春季预试已经成为独山子电网的一件大事,由于预试期间倒闸操作频繁、时间跨度长、风险大,从独山子石化公司领导、职能部门到相关班组都高度重视。职能部门从2月份就开始编制计划,各基层单位也在人员、仪器、工具、配件等方面充分准备。预试时间为3~7月,历时约4月之久。在此期间,试验检修人员加班加点,极为辛苦。另外还要有电力调度、运行人员等一大批人员付出可观的劳动。以2003年为例,据不完全统计,电网倒闸操作1560次,检修变压器218台,线路65条,高压开关柜565台。
多年来,独山子石化公司严格执行电力设备预防性试验规程,检修规程和保护装置的检验条例,发现了许多电力设备缺陷,通过及时消缺保证了电力设备和系统的安全运行。但是,预试这一定期维护体制在运行中也暴露出很多弊端。
预防性试验的目的之一是通过各种试验手段诊断电力设备的绝缘状况。电力设备的绝缘部分是薄弱环节,最容易被损坏或劣化。绝缘故障具有随机性、阶段性、隐蔽性。绝缘缺陷大多数发生在设备内部,从外表上不易观察到。微弱的绝缘缺陷,特别是早期性绝缘故障,对运行状态几乎没有影响,甚至绝缘预防性试验根本测试不到。受试验周期的限制,事故可能发生在2次预防性试验的间隔内。这就决定了定期的预防性试验无法及时准确及早发现绝缘隐患。
预防性试验包括破坏性试验(如直流耐压、交流耐压等)和非破坏性试验(如绝缘电阻、绕组直流电阻、介质损耗等)、非破坏性试验中,一般所加的交流试验电压不超过10kV,这比目前的35~220kV电网的运行电压低很多。在运行电压下,设备的局部缺陷已发生了局部击穿现象,而在预防性试验中仍可顺利过关,但这种局部缺陷在运行电压下却不断发展,以致在预防性试验周期内可能导致重大事故。显然,随着电压等级的升高,预防性试验的实际意义已减弱。另一方面,破坏性试验则可能引入新的绝缘隐患,由于试验电压都数倍于设备的额定电压,且这种高压对绝缘造成的不同程度的损伤是不可逆转的,长此以往必将缩短电力设备的使用寿命。
计划性的预试的重要依据是试验和检修周期。虽然对设备状态不佳的设备进行了必要的预试,但对设备运行情况良好的设备按部就班进行,不仅增加设备维护费用,而且由于检修不慎或者频繁拆装反而缩短了使用寿命,降低了设备利用率。经验表明,有些初始状态和运行状态都很好的设备,经过带有一定盲目性的试验和检修后,反而破坏了原有的良好状态。
可见这种不考虑设备运行状态的定期检修,带有很大的盲目性。不仅造成了大量的人力、物力、财力的浪费,同时也增加了运行人员误操作、继电保护及开关误动作的几率。通过对几年来发生的电气事故原因的分析,发现预防性试验期间是电气责任事故多发期。
完整的计算机管理系统要包括对工作单的管理,定期实施标准检修项目,制定标准检修规程并针对可靠性、可用性的缺陷管理记录状态,监测和离线检测的结果。另外,还有计算机管理系统服务的设备台账、库存以及采购管理和人力日程等资源管理。
(1)设备管理:主要包括建立电力设备台账,管理与设备相关的图纸和文档,记录设备的历史信息以及相关费用,建立主设备与子设备之间、安装位置以及设备与位置之间的从属关系,对设备的维护成本进行汇总,分析采样数据,形成电力维护工作单,管理设备存在的缺陷,对设备进行故障分析,建立完备的设备维护知识库。
(2)工作单管理:作为计算机维护管理系统的核心部分,工作单管理主要用于对维护管理的全过程进行跟踪。包括工作单的申请和建立,工作单的审批与启动,查询工作单上午执行情况并完成工作单。可以根据电力设备及具体操作的位置产生对应的工作单,可以对设备维护费用的预算以及实际维护费用的差异进行详细比较,记录并建立设备维护历史档案。
(3)预防性维护:这是计算机维护管理系统在没有建立起完善的状态监测与诊断系统前最常用的一种维护手段。为了防止电力设备由于发生故障而突然停机,要定期地安排大小型检修计划。可以依照时间或者某一项仪表读数产生相应的预维护工作单,并自动协调多种因素,最后集成多项电力设备检修规程。
(4)库存管理:管理库存以及非库存的物资材料,当库存量低于某一个下限值时,可以自动地从其他仓库调配或者直接从厂商处订购,这个下限值叫做重订购点。根据工作单所需要的备品备件的预定时间以及采购交货时间产生的采购定单,最佳采购数量则是根据经济订货数量来确定的。对购进的物资记录其采购成本,包括平均采购成本以及最新采购成本等。在过程中自动跟踪设备备件的库存量,并定期进行分类盘点。通常库存物资管理采用ABC分类法,将电力设备的维护检修工作所需的物资按照单价的高低、需求量、采购难易程度以及重要程度进行分类。通常A类物品占10%,资金占用70%,B类物品占20%,资金占用20%,而C类物品占70%,资金则占10%。这就需要对A类物品重点控制并尽可能减少库存,加大利用率,而对C类物品则可以使用简单易行的方法来管理。
(5)采购管理:主要工作是针对仓库以及工作单中所需的物资材料,建立相应的采购申请与订单,并自动根据提交的采购申请建立相对应的采购定单,分析供应商及制造商的质量记录,选择对应的供应商与制造商,自动采购双向及三向匹配,并定义税率与多种货币的汇率。
(6)电力设备检修规程的管理:主要包括制定各设备的详细检修规程,并对每一项检修作业制定标准化的规范操作步骤以及所需要的备品备件数量、人工以及技术水平、工具器具质量等,当工作单中引用某一作业规范时,其资源的估计以及操作步骤全都会复制到工作单中,并自动检索各个标准作业步骤的最新使用频率以及所用成本等信息,给非标准作业提供作业数据与模板。
(7)员工管理:主要包括对系统维护人员的技术工种与水平等相关信息进行维护,记录好每人的出勤、休假以及加班工作情况和相对应的个人单位时间报酬,详细记录工作单中人力资源的实际使用情况。并建立相应的日程,建立设备检修人员的工作日程,记录每位员工的出勤及工作情况,根据日程来安排突发事故的检修计划。
2电力维护管理系统的设计
计算机维护管理系统采用的是客户端对服务器方式进行多用户共同工作,系统软件在开放设计上具有很大的特色,例如窗口上的字体可以根据用户的不同需要进行调整自由,而数据库表中的各列长度和缺省值等也可以重新进行设定。系统还预留了和财务系统的接口,对于设备的维护费用,可以直接使用指定财务科目代码。并能通过继承的方式自定义数据库表与应用窗口,而在应用程序中还可以挂接非计算机维护管理系统的应用以及各类文档。
3结语
目前,我国的风力发电设备在管理方面还没有形成相对比较完善的体系,在实际的运行中,主要是依据相关的发电设备的评价和规则来进行制定。其中存在的指标类型有很多,包括可利用率、运行系数以及利用系数等等。具体来说主要表现在以下几个方面:
1.1风电机组运行状态
要想对风电机组的运行状况进行深入了解,需要对其运行的实际状态进行分析。
1.2风电设备管理指标
1.2.1单台风电机组可利用率。具体来说,在风电机组可利用率的计算中,要严格按照科学的计算公式来进行,如下所示:单台风电机组的可利用率=可用小时数/统计期间小时数×100%从这一公式中可以看出,单台风电机组的可利用率和可用的时间以及统计期间的时间和经过维修之后的使用寿命之间存在着密切的联系。只有相关的数据进行掌握,然后通过精密地计算,才能够实现风电机组运行的安全性和可靠性。另外,在对其进行检修和维护的过程中,需要对相关的故障问题进行分析,因为,故障问题的出现会直接影响到风电设备的可用效率,进而对管理指标的建立产生严重的影响。
1.2.2单台机组运行系数。单台机组的运行系数主要是在固定的周期范围内,机组的运行状态和所用时间之间的关系。在对这一参数进行计算的过程中,需要充分考虑到电网系统的整体状态,同时还应该将不通风速作用下的电网系统运行状态考虑到其中。和单台机组的可利用率相比,单台机组的运行系数完全可以反应机组调度情况。
1.2.3单台机组利用系数。这一参数就是指单台机组的发电量在经过折合之后运行的时间,这一系数可以对设备的运行强度进行反应。同时,机组的磨损情况也可以通过这一参数来进行预测。可见,在对风电企业的发电设备进行管理和控制的过程中,对电台机组的利用系数进行计算和预算具有较大的实际作用。
1.2.4单台机组的处理系数。这一系数和单台机组的可以利用率相对,更能够对机组的运行效率和实际的产能情况进行反应。另外,还可以根据风速和风量的大小来进行具体的区别。由于单台机组的的处理系数涉及到机组运行中产生的其他不同的系数,所以具有较大的复杂性。需要工作人员对这一问题加强重视,同时根据已有的系数和运行情况来对不符合机组运行的部分进行细致得调节和改进。充分应用单台机组的处理系数,提升设备管理指标体系的科学性。
1.2.5单台机组非计划停运有关指标。具体来说,从单台机组的分计划停运方面可以看出,主要涉及到的参数类型主要有以下几种:单台机组非计划停运系数、停运效率、发生率等等。从这些参数中可以看出计划停运和非计划停运的具体状态,从而对发电设备管理指标体系的建立提供重要的依据。
2对现行风力发电设备管理指标的改进及分析
2.1完善风力发电设备管理指标的价值化评价
现行风力发电设备管理指标重实物形态、轻价值形态评价。因此,应该由原来单一的为保证完成生产任务转向为实现企业总的经营目标,由原来以技术指标为主的考核内容转向为技术与经济相结合的考核内容。设备资产保值增值率的计算应考虑设备实际完好率对于期末设备总净值的影响。设备利润率指标数值越大,说明单位设备资金额取得的经济效果越明显,它是企业设备管理工作在保证与推动有效生产情况下对企业经济效益所起综合作用的具体体现。
2.2功效系数法在风力发电设备管理指标体系中的应用
设备管理水平的提升就是寻求最佳平衡点。可以对多指标进行加权综合评判,按照相互矛盾指标的重要程度加权,评价其综合指标值。也可以寻求相互矛盾指标各自的最佳点来评价。
2.2.1评价指标的无量纲处理。首先通过数学变换对设备管理各项评价指标进行无量纲处理。这样做的目的是将各项评价指标的实际值分别转化为可以同度量的设备管理指标分数。只有这样才能把多个异量纲的评价指标综合成一个总评价值。
2.2.2按各评价指标分数及其对应的权重,应用加权几何平均法计算出设备管理指标体系综合分数,然后依据档次标准,对企业设备管理工作作出整体评价。
2.3其他设备管理指标的有益补充
设备现场管理考核指标。反映设备生产现场的维护水平,包括反映生产现场6S活动开展和水平的指标,以及6S活动过程中发现的“6源”问题的解决情况。设备维修管理指标。例如,设备维修成本指标:备件资金周转率、维修费用占生产成本比;设备维修质量指标:设备大修返修率、维修计划的准确率、带缺陷运行机组比率等。
3结束语
随着20世纪初物联网技术概念的产生,RFID技术也得到快速的发展和广泛的应用。RFID是一种非接触式的自动识别技术,它通过无线电信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需与识别对象建立物理连接,可工作于各种油渍、灰层和辐射等恶劣环境。基本的RFID系统由标签、读写器和天线组成。标签是数据的载体,它和读写器之间通过微波天线实现射频信号的空间耦合,根据时序关系实现能量的传递和数据的交换。射频信号的耦合分为两类:电感耦合和电磁反向散射耦合。电感耦合方式适合用于中、低频工作的近距离射频识别系统,电磁反向散射耦合方式适用于高频、微波工作的远距离射频识别系统。RFID技术与条形码识别技术相比具有很多优势,RFID读取数据无需光源,具有穿透性,只要在读写器、阅读器作用范围之内标签数据就可被读取;RFID标签支持数据的反复写入,可动态地更新标签数据;读写器可识别高速运动的物体,可读取数个标签信息。项目利用RFID技术的自动识别和反复读写的特点,全面考虑设备基本信息、功能、位置、状态等设备信息,研究手持终端设备与管理平台的数据传输机制,研究电力仪器设备管理流程,开发适用于电力企业的仪器设备管理平台,实现资产入库、检定、借出、调拨、报废等全寿命周期状态信息的判别和跟踪。
2基于RFID的电力仪器设备管理
平台框架体系如图2所示,基于RFID的电力仪器设备管理平台分为4层结构,分别为采集对象层、终端采集层、数据接口层、数据层和应用层,包括管理主站、手持读写器、发卡器和UHF标签四大部分。采集对象层由贴有RFID标签的各种仪器设备构成。根据电力企业仪器设备多用于电磁环境的特点,标签选用UHF(UltraHighFrequency,超高频)抗金属标签。这种标签具有无源、识别距离远、防金属干扰的特点。数据采集层包括手持读写器和发卡器两大部分,通过手持读写器可执行仪器设备的入库、借出、调拨、检定、维修和报废等业务,完成的数据结果通过数据同步功能传输到数据接口层;发卡器用于标签的制作,将初始化数据写入RFID标签中,建立仪器设备与标签的对应关系。数据接口层负责数据采集层和数据层之间的通讯,一方面将在读取标签信息时,将对应的设备资产信息同步到手持读写器中;另一方面,将手持读写器读取到的标签数据写入到资产数据表中。数据层包括资产数据、基础数据、用户数据和运行数据。其中资产数据包括ERP设备资产信息、自购资产信息以及其他各种仪器设备的资产信息,是整个平台的核心数据。基础数据主要包括组织机构和设备厂家等档案信息,是系统运行的支撑性数据。用户数据保存有整个平台使用用户的信息。运行数据包括审计数据、设备运行过程数据等用户和资产状态变化产生的历史数据,主要用于设备的状态回溯以及系统的数据审计。应用层主要实现数据的统计查询、资产入库、检定、借出、调拨、报废等业务的在线审批。
3RFID电力仪器设备管理流程
仪器设备管理包括资产的登记、入库、借出、调拨、维修、报废、检定、盘点等操作,包含设备从购置投入使用到报废退出使用的全过程。
1)仪器设备登记
各部门在领用设备后填写资产信息表,包括设备名称、厂商、出厂日期、领用人、使用年限等信息,系统将根据资产信息生成资产编码分类;通过发卡器将资产编码分类写入UHF标签中,并通过标签打印机打印标签纸,最后将UHF标签和标签纸贴到对应设备,完成资产登记操作。
2)仪器设备入库
完成资产登记后,使用手持读写器扫描UHF标签,并把设备状态置为“可用”,填写保存地点,并同步到后台数据库,完成资产入库。
3)仪器设备周期检定
仪器设备分为计量仪器设备和非计量仪器设备(即功能性仪器设备)两大类。系统根据设备检定周期,提前以标红的形式提醒到期需检定的计量仪器设备,各使用部门每年须根据需要列出标准仪器设备、计量仪器设备、计量器具的检定计划,并上报审批。经过检定后,计量类仪器设备有“合格(绿色)”、“限用(黄色)”、“停用(红色)”3种状态标识。通过手持读写器设置检定状态。功能性仪器设备有“完好(绿色)”“停用(红色)”2种状态标识。设备管理用通过RFID手持设备设置检定状态。
4)仪器设备修理
对于需修理的仪器设备,通过手持读写器将状态置为“修理”,设备修理完好后,再将状态置为“可用”。
5)仪器设备借用
借出人在系统内填写《仪器借出登记表》,需经借出部门批准。借出后通过手持读写器将状态设置“借出”,归还后将设备状态置为“可用”。仪器设备的借用周期上限为20天,到期不归还应提醒。
6)仪器设备调拨
调出部门列出转移仪器设备清单,并使用手持读写器将设备状态置为“调出”,并在系统中上传《固定资产调拨单》,调入部门利用手持读写器进行入库操作。
7)仪器设备报废
仪器设备满足报废条件,可提出报废申请,填写《资产报废审批表》,其审批通过后,通过手持读写器将资产状态置为“报废”。
8)资产盘点
实现新增盘点任务、更新盘点任务、查看盘点任务详细内容等。使用手持读写器对资产快速和准确清查,将数据终端的数据与数据库中的数据进行核对,对正常或异常的数据做出处理,得出固定资产的实际情况。
4平台关键技术及实现
资产管理平台能够准确高效运转,需要一套完整的RFID编码机制,以保障资产设备和编码的唯一对应和一套数据维护管理机制,以保证资产实物与管理平台数据的一致。
4.1资产编码资产
编码不仅需要考虑资产的固定信息,如编号、属性、类别等,同时需兼顾动态信息的体现,如设备状态、检定状态灯,以方便资产设备状态的跟踪和设备盘点。RFID标签编码中固定信息站7个字节,状态信息占1个字节,共计8个字节。其中设备状态用于跟踪设备全生命周期内的状态变更,包括初始化、可用、借出、维修、检定、报废。检定状态用于标记设备周期送检结果,包括合格、限用、停用、完好。标签信息在资产登记以及设备状态变更时,通过发卡器写入。通过标签打印机将RFID标签打印并贴于每个设备物体上。
4.2数据同步与传输
RFID手持读写器对设备状态进行修改后,需要将设备信息实时同步到数据管理主站中,目前尚没有用于设备数据管理的标准通信机制,因此需要设计一套手持终端与数据管理后台之间的通讯规约以实现实时、高效、准确的数据传输。为此项目采用如下关键技术:一是在手持读写器中部署SQLite嵌入式数据库,在读写器与管理主站无法网络连接的情况下,保证在离线的情况下也可以执行仪器设备的业务操作;二是采用基于业务驱动的数据同步机制,即业务都由管理主站发起,待与手持读写器数据同步完成后,由手持读写器执行业务操作,并返回业务结果。平台数据同步架构分为3层:手持读写器层、数据接口层和管理平台层。手持读写器层采用Android操作系统,支持SQLite嵌入式数据库,可存储设备档案数据、设备资产数据和设备业务数据,数据结构与管理主站的数据结构一致,便于数据同步。数据接口层是数据同步的中间件,一方面与管理主站建立数据库连接,另一方面与手持读写器建立socket连接,可独立部署在客户端,也可作为一个模块部署在管理主站中。管理主站中负责设备档案数据、设备资产数据和设备业务数据的管理,可新增、删除和修改设备信息,也可发起借出、维修、检定、报废等业务流程。手持读写器与管理主站的数据同步流程如下:
1)采用C/S结构,手持读写器作为客户端,数据接口作为服务器端。手持读写器开机后自动与数据接口建立socket连接,发起数据同步请求,数据接口与管理平台建立数据库连接,并将管理主站中的数据同步到本地SQLite数据库中。
2)同步数据成功后,读取设备业务数据,并以业务推送的方式在手持读写器上显示,提醒操作人员。业务人员根据提醒开展资产入库、检定、借出、调拨、报废等业务等操作。由于业务申请在管理平成,领用人、部门、归还日期等操作附加数据不需要在手持读写器上填写,只需填写设备可用、借出、检定等状态数据,简化了操作人员的工作量。
3)业务操作完成后,手持读写器发起业务数据同步请求,数据接口接到同步请求后,打开数据库连接,并将业务数据同步到管理平台中。数据同步成功后,关闭socket会话和数据库连接。
5结语
TPM(TotalProductiveMaintenance),中文翻译为“全面生产保养”,是一种以设备为中心展开效率化改善的制造管理技术,即全效率、全系统和全员参加生产维修活动,提高设备的全面性能,与全面品质管理(TQM)、精益生产(LeanProduction)并称为世界级三大制造管理技术。TPM的特点是三个“全”,即全效率、全系统和全员参加。全效率:指设备寿命周期费用评价和设备综合效率。全系统:指生产维修系统的各个方法都要包括在内。全员参加:指设备的计划、使用、维修等所有部门都要参加,尤其注重的是操作者的自主小组活动。TPM的目标是四个“零”,即停机为零、废品为零、事故为零、速度损失为零。停机为零:指计划外的设备停机时间为零。废品为零:指由设备原因造成的废品为零。事故为零:指设备运行过程中事故为零。速度损失为零:指设备速度降低造成的产量损失为零。现代社会水利水电工程的劳动作业主力军均为机电设备,做好设备管理,是项目成本、工期、质量三大控制目标实现的强力保障,笔者选择中国葛洲坝集团第二工程有限公司承建的“两河口电站泄水工程项目”作为研究对象,分析TPM管理在项目施工设备管理中的意义、方法和技巧。
2两河口电站泄水工程项目
两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上,为雅砻江中、下游的“龙头”水库,水库总库容为107.67亿m3,调节库容65.6亿m3,电站装机容量3000MW,多年平均年发电量110亿kwh。泄洪建筑物与中后期导流建筑物均布置在左岸,从左至右分别为深孔泄洪洞、放空洞(即4#导流洞)、漩流竖井泄洪洞(由3#导流洞改建)、洞式溢洪道和5#导流洞。泄水工程项目施工设备共计240余套,原值1.14亿元,分矿山类、工程机械类、混凝土类、机动车辆类、电气类共5类,分别划入支护队、机械队、拌和队、小车队、综合队进行运维管理,机电物资部作为主管部门,其它部门协同管理,直接参与施工设备管理操作人员在150余人,管理难度大,管理要求高。
3项目施工设备TPM管理应用
两河口电站泄水工程项目从投标至目前的施工阶段,一直引进并应用TPM管理方式,从设备的配置策划、采购管理、安装调试、管理、运行管理、事故管理、点检管理、维修管理、报废管理、资产管理10方面展开TPM管理应用,坚持动态控制、全员参与,取得了很好的经济效益。
3.1施工设备TPM管理准备阶段
根据投标文件和合同文件要求,结合两河口电站泄水工程实际情况,成立施工设备TPM管理小组,确定设备管理目标,明确设备管理主要风险点,作出科学合理的设备配置与管理计划,做好TPM管理的教育培训。认真开展TPM引进宣传和人员培训,主要是向项目全员宣传TPM的好处和可以创造的效益,教育员工要树立“团结一致、项目资产人人有责”的概念,打破“操作只管操作,维修只管维修”的思维习惯。如支护队的矿山类设备主要是大型进口设备,品牌主要是阿特拉斯、山特维克等台车,原值高,修复周期长,操作、维修要求极高,这要求从使用和保养环节,现场工程部、机电物资部、支护队都要参与到设备管理中,群策群力,只有这样设备完好率和利用率才能有保障。成立两河口电站泄水工程设备TPM管理小组,范围从项目领导级到操作级,层层指定负责人,赋予权利责任,对TPM的推行进行指导、培训、解决现场问题。两河口电站泄水工程地处高原藏区,独特的地理人文条件,加之地质情况复杂,在设备的管理和使用过程中,要让大家明确掌握设备管理的关键点、风险隐患点、利润点,做出合理的设备运维安排。如冬季冰雪天气和春季大风天气极为突出,要求小车队、机械队、综合队要对特殊气候条件下的设备管理做出合理部署,项目其他人员全部参与到设备管理中,集思广益,保证设备的安全和完好率。建立两河口电站泄水工程设备TPM策略和目标。TPM的目标主要表现在三个方面:目的是什么、量达到多少、时间表,也就是让项目全员明白什么时间在那些指标上达到什么水平,设备管理意义是什么,矿山类、工程机械类、混凝土类、机动车辆类、电气类设备管理和使用的核心是什么,难点有哪些,怎么才能出效益为现场施工生产做好服务保障,做到设备管理人人参与人人有责。建立两河口电站泄水工程项目设备TPM推进总计划,逐步实现“零化管理”,实现设备“零灾害、零不良、零故障”,将所有损失在事先加以预防。确定两河口电站泄水工程推行TPMVol.24,No.8,2017的三要素:提高工作技能、改进精神面貌、改善操作环境。明确项目部设备TPM开展步骤:TPM引进宣传和人员培训、建立设备TPM管理小组、制定TPM基本方针和目标、制定TPM推进总计划、制定提高设备综合效率的措施、建立自主维修体制和小组自主维修、建立维修计划和维修部门日常工作规章、开展提高操作和维修技能的分层次培训、建立设备策划与集中采购小组,制定两河口电站泄水工程项目更高的设备TPM管理目标。
3.2施工设备TPM管理应用阶段
此阶段主要是按照两河口电站泄水工程项目目标和TPM管理要求,加强过程控制,采用动态管理,层层落实各项措施,步步深入开展工作,主要开展以下五个方面的工作。1)制定提高设备综合效率的措施,成立各项小组,项目小组按照厂队划分,成立一个以机电物资部为主的统筹管理小组,以支护队、机械队、拌和队、小车队、综合队为主的五分小组。项目小组有计划地选择不同种类的关键设备,抓住典型,总结经验,起到以点带面的作用。支护队以保持设备完好率、利用率为主,机械队以设备稳定性、经济性为主,拌和队以设备稳定性、可靠性为主,小车队以车辆安全性、及时性为主,综合队以设备安全性、可靠性为主,共同抓好设备的利用率,控制好设备的成本,做好设备运维,提高设备利润。2)树立“设备管理人人有责”的信心和思想。思想上重视,在两河口电站泄水工程项目全员形成一股主人翁意识,把项目设备当成自身的财产,想办法多操心,积极主动地参与到项目设备管理,推行5S活动,并在5S的基础上推行自主维修“五步法”:①重视设备清洁。②建立标准。③规范保养。④建立自检标准。⑤主动维修,及时考核。3)做好维修计划。维修计划指的是设备管理部门和厂队的日常维修计划。由生产经理、机物经理、机电物资部、工程部、厂队召开每日例会,随时解决生产中出现的问题,随时安排及调整维修计划。每月定期召开设备单机核算专题会议,对每个厂队每台设备逐一核算,分析其存在的问题,指定解决办法,在后续执行过程中,逐步反馈并调整,使设备的完好率、利用率、利润率逐步提升。如支护队的进口设备,按照设备性能和采购周期,提前储备配件耗材,部分配件可以采用现场加工件,以降低设备维修成本。小车队车辆冬季按照安全原则,提前配置防滑链,路面铺洒工业盐,项目全员重视行车安全。根据两河口电站泄水工程项目实际情况和设备特点,设立三类设备维修体制:①维修预防,提倡在设备策划和采购阶段就认真考虑设备的可靠性和维修性问题。从策划、采购上提高设备素质,从根本上防止故障和事故的发生,减少和避免维修。两河口电站泄水工程项目地处藏区高原,冬季气温最低零下18°,选购设备一定要适应高原寒冷气候,避免出现设备水土不服而造成资金浪费和设备完好率、利用率低下。②预防维修,是以检查为基础的维修,利用状态监测和故障诊断技术对设备进行预测,有针对性地对故障隐患加以排除,避免和减少停机损失,分定期维修和预知维修两种方式。根据项目施工作业性质和环境特点,调整设备日常维护方式和周期,保证设备完好率。如机械队设备主要是CAT、Volvo挖掘机和山推推土机,因边坡开挖粉尘极大,项目通过实地测试和全员参与,共同制定一个适应两河口电站泄水工程边坡开挖工程机械保养手册,并优化升级设备发动机空气过滤系统,保证设备可以在粉尘环境下平稳工作。③改善维修,是不断利用先进的工艺方法和技术,修正设备的某些缺陷,提高设备的先进性可靠性维修性,保证设备的完好率。如钻机队设备是阿特拉斯、山特维克等欧洲产地设备,耐寒性良好,但是对油品质量要求很高。甘孜州地区燃油和油品质普遍不高,为保证设备发动机、油路的完好,统一升级设备油路过滤系统,从一开始就把故障因素降到最低。4)提高操作和维修技能的培训。对厂队设备操作人员的维修技能进行培训,对项目全员进行设备管理和维护培训,因材施教,层层培训。如两河口电站泄水工程项目工区电网全部采用最新的成套电气设备和最新的电网检测与控制设施,设备进场前后对项目全员进行认知培训,安装和使用过程中重点培训操作和维护,做到安全管理和故障快速判定解决,使电网在运行过程中可靠稳定安全。5)建立设备初期的管理程序。设备前期管理要考虑维修预防和无维修设计,在设备选型、策划、采购、安装、调试及试运行阶段,根据项目特征,做好设备可靠性可行性评估,保证设备性价比达到最高水平。如两河口电站泄水工程项目混凝土设计180万方,施工期32个月,混凝土月生产强度巨大,在受场地限制和成本投入方面,全员参与,在混凝土拌和生产系统的设计选型论证和采购过程中,综合协调成本、工效、管理因素,最终选定郑州三和的HL240-2S3000RL拌和楼,在后续的拌和楼运维过程中证明,该混凝土拌合系统选型成功,达到了预期目标。总之在TPM中,鼓励项目全员从简单问题开始,做好工作数据收集和整理,工作一开始时就取得TPM设备管理的初步成功,重视经验和成效的推广,认识、熟悉、应用、掌握TPM,重视计划和过程控制,并将TPM在设备管理中的成功经验积极推广到两河口电站泄水工程项目其它方面,为实现项目目标提供有力支持与保障。
4TPM管理在施工设备管理中的作用
施工设备管理是两河口电站泄水工程项目管理工作的核心之一,设备完好率有保证,施工进度质量才能有保障,同时也是项目成本管理的需要。1)使工程项目从传统的“经验管理”向“科学管理”方向过渡。设备管理工作作为工程项目管理的重要环节,也应随着建设行业的发展而不断优化和创新,从传统的“经验管理”逐步向“科学管理”过渡,建立一套符合两河口电站泄水工程项目实际情况的设备管理体系。2)提高工程项目中的设备预防维修水平。通过设备巡查、点检、诊断修复,做好数据分析和单机核算,按照TPM管理方法实现设备劣化趋势管理,找出设备状态的劣化规律,并将此规律作为进行预知维修的重要依据。3)在工程项目内提倡设备主动维修。通过磨损检测、振动检测、温度测试、inventor建模等技术的综合运用,提倡主动维护,实现设备磨损的数据化控制,减少或避免设备故障。4)造就高素质的工程项目设备管理以及维修人才。随着工程建设行业的发展,设备管理与维护工作都会涉及到很多的新技术,对设备管、用、养、修的相关人员加大力度进行培养,实践“培训教育先行”。5)提升工程项目设备管理的创新。随着工程项目规模和施工难度的不断增加,设备管理工作也必须不断创新和提升。管理创新和技术创新是推动设备管理不断进步的制胜法宝,TPM管理是设备管理创新的大平台,同时也是工程建设推广四新技术的需要。
5结语
1.1故障分析法
①全方位故障检测法:全方位故障检测法的方法属于SDH传输设备查找和定位故障的最有效的方法。全方位故障检测法,就是通过对整个线路运行通道进行的一种全方位检测,然后依照定位来确切具体地查处所存在的问题。全方位故障检测法比较实用,可以多次是使用这个方法解决多处存在的问题。在进行全方位故障检测时,通常采取以下步骤:首先要对整个通道进行采样,也就是从多个有故障或存在问题的站点中选出其中一个站点,然后在这个站点的多个可能有问题的通道中选出一个,经过分析后画出这个业务一个方向上的路径图,标出业务源和所经过的一些站点等信息,最后采用逐段检测的方法就可以定位出故障的站点和单板。②信号指示信息分析方法:信号指示信息分析法就是在网络管理的总站取到相关设备的相关信息,包括了性能参数、运行工况和设备的网络运行状况等,根据相关信息对设备进行维护和故障排除工作。具体的实施方案:首先通过网管来获取一些重要的指示信息和性能的信息,综合有效汇总之后,进行故障定位工作,以便于迅速、有效地解决存在的故障。同时能够全面的了解全网设备历史的或当前的与设备有关的重要信息,这对以后有效预防此类故障有重要意义。③等效部件代换方案:等效部件代换方案就是在SDH传输设备在运行过程中出现问题时,使用一个工作正常的物体去替换一个工作有问题的物体,如果替换后,设备工作重新恢复正常,那么问题就在此处。此方法能够达到迅速、准确定位故障的效果、排除设备故障的目的。等效部件代换的方法以其快捷、简便,被广泛应用。
1.2故障处理手段
在SDH设备运行时,如果出现问题,要根据分析故障的原则和各种故障定位分析法,对故障进行准确定位,然后采用有效的、有针对性的方法进行故障处理。在处理过程中,要根据实际情况,进行确切的分析和研究,通过查阅相关资料,找到合适的解决方案。在处理故障过程中,要不断发掘问题的本原,抓住问题的关键,这样才能处理好以后可能出现的各类问题。
二、电力系统通信光纤设备的有效维护
2.1维护内容
在电力系统的实际运行过程中要对设备进行维护的主要内容有针对光缆设备、配线架和电源等设备的维护。以下是详细的设备维护内容:①保证系统设备运行:在电力系统通信光纤的实际运用过程中,相应的通信设备要保障时刻处于一个正常工作的运行环境中。例如:可以把电力系统中的供电和传输设备的工作直流电压要求控制在-48V±20%,使其允许的详细电压保持在-38.4到-57.6V的对应范围内;SDH网管监控系统和电力系统的本地维护终端所使用的计算机都是相对应的设备,在运行使用过程中,禁止用在其他地方,进行有效阻拦病毒的侵害。②故障排除:要求在实际的系统维护中进行有效地故障分析和处理,确切地说,就是要依照具体的故障信息和告警指示信息,经过排查后定位设备的故障位置,合理及时找出相应的设备故障原因,尽量在短时间内完成设备故障解决,确保电力系统通信光纤设备的正常运行。③集中维护:电力系统通信光纤设备在进行有效维护的时候,普遍使用的维护方法是集中法,就是需要相应部门要建立个系统运行维护中心,把设备运行维护所需要的主要监控、维护仪器和设备运维人员集中在一个站点上,对人员减少配置。
2.2设备的环境要求
为了让SDH光传输设备能有一个干净整洁的工作环境可以很好的工作,工作人员必须清理好机房的卫生环境,要求工作人员定期进行清洁和整理。比如,工作人员要定期清扫室内垃圾或定期清除设备上的灰尘。维护好设备的环境,使设备能够更好地工作,而且也会使设备延长使用寿命。同时,要确保设备有良好的工作条件和保持室内的温湿度。首先要保证传输设备的工作在直流电压-48-20%~-48+20%,电压的范围保证在-38.4~-57.6。最后要确保设备机房内的温湿度保持在最佳状态。
2.3设备和网管的巡视查看
定期对设备和网管进行有效率的巡视查看,有助于及时发现故障并对故障进行处理,这是很重要的,及时发现问题的同时也能够减少各类损失。
三、总结
电厂机械设备管理工作属于电厂运营过程中的关键因素之一。以往,电厂机械设备管理工作主要通过定岗检修或定岗管理等方式对设备进行管理,虽然该方式可以从设备监控、设备操作和设备维修等方面提升工作人员对设备的关注程度和管理程度,但这种管理方式存在比较明显的缺陷。比如,因没有第三方对管理工作进行监控,常出现电厂设备事故或安全隐患等,这是因为传统模式下的账目管理方式存在一些缺陷,导致设备零件供应方面的管理力度较弱,影响了电厂机械设备的管理质量。因此,必须不断完善电厂机械设备管理,改革措施和方针,通过计算机条码技术等当前比较先进的科学技术,研发数据库中的数据,以提升设备管理工作的质量,从而保证电厂设备运营管理的日常维护效率和供电能力。
2电厂机械设备管理方式
2.1完善电厂机械设备管理体系
电厂机械设备管理体系的科学性会对设备管理工作功能的发挥产生直接影响,因此,需要从完善管理体系的角度出发,提升设备的综合管理能力,保证设备功能可有效发挥。我国的各大电厂管理体系之间存在一定的区别,企业必须从自身的实际情况入手,对管理体系进行评测,深层次掌握电厂机械设备管理工作的水平,掌握设备的管理结构和管理方式,了解管理中存在的问题,将测评结果作为主要依据,根据现代机械设备的管理理论,遵循科学性、先进性和体系适应性等多方面原则,对电厂原有的设备管理体系进行完善,促使电厂机械设备管理工作可更加适应电厂未来的发展方向。在上述过程当中,需要明确管理人员的管理内容和管理职责,从职责的角度制订相应的惩罚措施,通过上述方式提升管理工作人员的工作积极性,保证电厂机械设备管理工作不流于形式,从而提升设备管理能力和设备运行效率。
2.2引进管理技术
目前,科学技术的发展速度较快,必须通过不断完善内部管理结构的方式引进设备管理方面的先进技术。计算机条码技术和数据库技术是当前比较先进的管理技术,可以切实有效地提升设备的管理效率。计算机条码技术和数据库技术经过近年来的实际使用,在电厂设备管理中起到了至关重要的作用,已被许多电厂使用。该管理技术的工作流程为:将电厂机械设备编码和所有类型的信息收集在数据库中,并对信息进行逐步检查,全方位控制漏检,不会埋下安全隐患。对于计算机条码技术的使用,需要使用使用条码对机械设备进行标识,将设备的信息收集完整,通过整理、录入等方式输送到电脑中,保证信息的完整性和准确性。针对短时间内变化较大的信息数据,需要保证其实效性。
2.3监控设备的运行参数
计算机技术和各种智能系统发展的速度较快,且在电厂机械设备线监控方面得到了广泛应用。现代化的电厂设备管理工作需要有先进设备的支持,通过在线监控系统,可对系统运行过程中所有设备状态和设备参数进行监控。该设备需要先对设备的运行参数进行收集,依据收集结果判定设备的运行情况。如果设备运行中出现任何问题,则可在第一时间对其进行分析,并制订有针对性的处理方式,也可以发出警报的方式引起工作人员的注意,工作人员需要及时对设备参数进行调整,以保证设备的正常运行。经实际使用证明,该方式可有效减少故障的产生,排查隐患,减少意外事故的出现概率,即使因各种情况出现了意外事故,也可以对事故进行有效控制,从而减少事故带来的负面影响。
2.4完善备件的管理工作
电厂机械设备的部件较多,且设备内部结构十分复杂,容易因内力影响或外部因素导致出现各种类型的故障,进而对设备部件造成损坏。一些关键位置的部件一旦损坏,则会直接影响设备的使用效率。在这种情况下,可通过更换整套设备或更换零部件的方式解决问题。更换整套设备的价格较高,因此,大部分电厂机械设备出现关键位置的损坏时,都会采用更换零部件的方式,且零部件的更换也已经成为工作人员日常维修工作中的关键组成部分。必须强化备件管理工作,保证在出现各种意外情况时,可在第一时间对设备进行更换,缩短停工时间,提高企业效益。要检查机械设备的数量,了解设备的运行状态,对损坏部件进行深度检查,收集零件的损坏情况和容易出现的各种磨损情况,掌握磨损周期,全方位明确部件备件的数量和购入量;通过提高人员工作的能力保证备件的正常使用。电厂机械设备的更新速度较快,且设备职能在不断发展,因此,必须完善日常管理和日常保养等工作,提升工作人员的技术水平,以设备管理技术为主,融入管理理论和运行基础等,从而强化管理工作人员的责任心,满足日新月异的设备使用要求。
3结束语
1.1对成本的管理
煤矿机电设备管理的成本管理具体是指在机电设备管理工作的开展中,要将需要耗费的人力、物力以及财力进行计算,将不必要的花费予以消除,控制建设和管理成本的最小化,有效保障施工煤矿企业的经济效益。
1.2对质量的管理
质量的监管是煤矿机电设备管理的最重要部分,管理人员要制定严格的质量检测标准确保煤矿生产的总体质量。在机电设备购置的选择方面,不可偷工减料,需要科学地选择以保证生产质量。在日常管理中,要严格遵循工作准则,将责任和制度落到实处,及时发现问题、反映问题和解决问题。
1.3对安全的管理
煤矿机电设备的安全管理不仅与设备的使用、日常管理和维护息息相关,也关乎煤矿职工的生命财产安全。因此,煤矿机电设备管理的安全管理需要严格制定并落实安全生产责任制,企业法人和职能部门要对机电安全负责。煤矿企业既要提高工作人员的安全意识,签订安全责任书,也应该加大资金购买设备,将不安全因素予以最大化的削减。
2煤矿机电设备管理中存在的问题
2.1成本管理存在的问题
(1)煤矿机电部门成本管理人员素质较差。专业技术素质差,不能独立果断的处理复杂的技术经济问题,投资预控能力差,大量的工作任停留在事后处理阶段。二是不能组织协调项目各主体间的关系。三是缺乏经济和法律知识,处理索赔能力差,尤其缺乏对国际管理中的FIDIC合同条件的理解。
(2)现行的煤矿机电设备预算方法多为静态、滞后的方法,无法满足日益变化的市场经济要求。虽然各地造价部门也通过定期一些调整系数或补差来达到与当前的煤矿机电设备造价管理信息系统的开发和运用还不能及时提供造价管理人员所需的信息,难以实行与国际惯例接轨的实物法预算编制。
(3)没有完善的设计管理制度,限额设计不能全面推行。据统计,设计阶段的质量和水平会对煤矿机电设备造价产生30%~75%的影响,而施工阶段对煤矿机电设备造价会产生5%~25%的影响。现行的管理体制中,建设单位对于设计单位没有给予足够地重视和监督,没有精心设计和限额设计。
2.2质量管理存在的问题
(1)一些企业追求利益最大化,重视提高利润,降低成本,忽视社会效益。很多煤矿的机电设备老旧且安全设施和保护装置不全,机电设备在井下运输,存放过程中如不足以封存或采取措施进行保护,就会造成设备的服饰和损坏,由于煤矿企业的偷工减料,以及管理部门的重视度不高,严重的质量问题时有发生。
(2)工作人员素质不高。一方面是煤矿行机电设备部门的一线工人不具备完善的质量意识和相关的知识,只有一些基本的操作技能,企业没有提供完善的职业技能培训,员工无法通过有效地渠道提高自身的工作能力。另一方面是在整个行业中存在着管理人员和技术人员较少,而且从业人员综合素质不高的现象,甚至有管理人员和项目经理对煤矿机电行业的规范、标准、法规和法律不了解。
2.3安全管理存在的问题
(1)煤矿机电设备市场尚有管理空白点。目前我国机电设备市场竞争激烈,为了竞标成功,不少商家不惜恶意压价,以至于忽略在安全生产方面的经费支出。商家成功拿到工程后,却无经费购置安全生产的必要设备、器材、工具,从而导致了施工现场的混乱,增加了安全事故发生的可能性。
(2)煤矿机电队伍的整体素质有待提高,在行业主管部门的日常检查中,经常可以发现工地上机电人员对一些机电设备的简单故障也无法及时排除,延误故障处理的最佳时期,起不到对安全生产管理的指导作用,更谈不上应用极端及参与现代化设备管理。。通过对全国各大煤矿施工现场的调查情况分析,基层监管单位人员是内招工学校分配等方面,文化水平较低,素质不高,技术人员所占的比例较小,基本上都是农民工,特别是高中级以上技术人员所占比例更小。工作不胜任的情况较为严重,新的科技成果难以推广,安全管理难度高。
3煤矿机电设备管理问题的解决措施
3.1建立高素质、高水平的管理
队伍机电单位应建立有效地人才竞争机制,提高管理单位的现代化水平,增强机电设备管理单位对人才的凝聚力和吸引力,以灵活多样的形式,如委托代培、定向培养、智力引进、岗位兼职等方式引进专业性管理人才,吸引有能力的年轻人加入到管理的行列中来,改善管理队伍的人才结构。
3.2加大监管力度,消除管理盲区
(1)建立健全的人员培训机制。凡进入煤矿的所有职工必须选择接受培训教育,一律持证上岗,建立起煤矿机电设备管理人员的学习网络。(2)加大力度规范煤矿行业。所有煤矿施工单位必须有证照经营,对于无照擅自从事采矿业务的须予以严格查处;对使用其他企业资质证书、营业执照承揽工程的,一经查实须按无照经营查处。
3.3加强机电管理信息化建设
实现效率最大化建立机电信息化管理网络,既规范机电设备的管理,又规范了人的管理,堵上了各种漏洞。煤矿机电设备管理在各生产环节有着举足轻重的地位,直接影响到煤炭生产能否正常进行。推广使用计算机管理,引进煤矿机电设备信息化管理系统网络软件,对全矿设备进行全面的跟踪管理,充分考虑各单位、各部门、各人的参与和配合,充分听取各项工作方面的建议,从而保证进度计划所包含的内容全面、可行。
3.4制定出台合同
落实责任问责集体合同法的实施是保障劳动者合法权利的重要环节。目前我国煤矿工人力量较弱,无法形成一个与资方平等协商的格局。同时现行的法律条例也存在着规定分散、原则性过强、缺乏可操作性权威性,并且没有明确规定未签订集体合同的法律责任问题。因此,提高集体合同法的立法层次,争取早日制定、完善并出台成为必要。
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【关键词】核电;设备管理;运行安全
随着核能事业的快速进步,核电建设投资逐年增大,核电厂生产设备更加多样化、复杂化,核电设备的有效管理关系到核电站的安全运行以及核能的利用方向,所以有关人员在强化技术支持的同时,应当提高对核电设备管理的重视。只有不断提高核电设备的管理水平,才能提高核电站运行的可靠性与安全性,促进我国核电事业的健康、长远发展。
1核电设备安全管理的重要性
由于核电运行具有一定的危险性,在实际的生产过程中对于核电设备的要求较高,为了保障核能发电的安全性,有关人员应当逐步提高核能发电安全管理的水平,以此才能提高核能发电的经济效益,凸显其环保特性。所以,强化核电设备管理对于我国核电事业的发展具有重要的价值,近年来,科学技术的发展速度较快,提升核电设备的管理质量不仅是核电生产的要求,也是快速实现新能源开发与利用的有效切入点[1]。现阶段,我国核电设备的发展逐渐趋于智能化、高效化发展,这就要求核电设备管理人员应当树立正确的观念,保障核电运行的安全性。实现核电设备的规范化管理,一方面应当确保核电设备的规范使用,按照使用标准利用设备,意识到核电设备管理的积极作用。另一方面,在实际的管理过程中,核电站应当重视管理人员的专业知识水平以及职业技能水平,通过核电设备的安全管理,为核电站的健康发展奠定良好的基础。在核电设备的运行维修环节,管理人员不仅要求具备相关专业技能,更应当具备较高的职业道德,实行定期维修与检查,不断提高设备运行的安全性。另外,由于核电设备在长期的运用过程中会不可避免的出现损坏,其可靠性及其安全性会降低,所以核电设备的维修与更新要求较高,有关人员应当有效控制其检查维修时间,实时把握设备的运行情况。同时,管理人员应当有效分析设备的运行情况,及时分析有效的设备改进方案以及维修策略,不断更新核电设备管理方式。
2核电设备建设程序的规范管理
2.1科学设计核电设备
为了保障核电站运行的安全性,有关人员应当科学设计核电设备,在核电设备的设计过程中,应当将安全运行作为第一准则。核电设备的设计是核电站运行中不可忽视的一个环节,为了保障核电设备的安全运行,在核电设备的设计中设计人员应当事先准备两套设备,以便于在运行设备出现问题时,能够在第一时间将其更换,避免由于设备问题影响核电正常运行。同时,在核电设备的设计过程中,工作人员应当引进自动化控制技术,一旦设备运行出现问题时,自动化系统可进行自动调节,在提高设备运行可靠性的同时,有效节约故障处理时间,降低其对核电运行的不良影响。在核电设备的建设过程中,工作人员应当选择合理的堆放装置,以便于在设备出现问题时,能够利用装置有效控制核作用。需要指出的是,在核电设备的设计环节需要考虑的因素较多,只有建设完整的事故预防设施,才能做到事故的有效预防及其及时处理。
2.2预先判断故障
在核电运行过程中,出现紧急事故的概率较大,如果不及时采取有效的处理措施则很有可能会对核电站的正常运行造成较大威胁,这就要求核电设备管理人员在其工作过程中,研究分析可能发生的故障,并提出具备针对性的应对措施,以此在设备出现预计故障时,工作人员早做好准备,能够有效降低设备故障造成的影响。首先,核电厂应当邀请专业水平较高的工作人员事先制定运行故障方案,全面分析各事故出现的几率,并预制应对方案。其次,核电站应当提高对于核电设备管理人员的专业技能以及职业道德的重视,使工作人员在面对设备故障时,能够正确进行处理,避免由于操作不准去引发更为严重的事故。最后,管理人员与工作人员应当全面了解故障发生的因素,在出现问题时具备处理能力,降低由于设备故障造成的经济损失[2]。
2.3提高设备安装质量
随着我国核电事业的进步,核电设备逐渐面向智能化与高效化发展,不断提升核电设备的安装质量是核电设备管理的基础工作,只有保障核电设备安全运行才能促进我国核电事业的长远进步。因此,在核电运行的过程中,管理人员应当树立正确的意识,不可一味的要求设备数量的增长,在扩大核电站范围的同时,管理人员应当严格控制核电设备的质量,以此才能保障核电站的安全运行。同时,在核电站设备的检查及其维修过程中,工作人员应当严格按照要求进行,有效控制检修时间及其检修力度,实现核电设备质量的动态控制,以此才能为核电的安全运行提供有利条件。2.4强化核电设备管理核电站在保障核电设备设计合理性及其安装科学性的同时,也应当逐步强化核电设备管理工作,做到定期的检查与设备维护。由于核电设备属于长期运行设备,在长时间的运行过程中,设备会不可避免的出现质量问题,这不仅会影响核电生产的效率,同时威胁核电运行的安全性,所以,强化设备管理具有重要的意义,管理人员通过定期维护及时刚换老旧设备,保障设备性能的正常才能保障核电工作的顺利开展。
3核电设备的风险及其维修管理
3.1核电设备风险管理
风险管理指的是在核电设备的运行环节,管理人员有效分析设备运行中可能出现的问题,并对其进行监督管控,在核电设备运行过程中进行风险管理具有一定价值。首先,管理人员应当事先设定工作计划,使核电设备按照计划运行,然后,管理人员应当根据设备实际的运行情况,做出及时的修整,以此实现高效生产。在管理人员制定计划与修整计划的过程中,其管理体系逐步完善,需要指出的是,风险管理不仅针对核电设备运行,也针对其维修与养护,即有关人员应当严格根据规范开展工作,适当引进新技术,降低核电设备的管理成本[3]。
3.2核电设备维修管理
在核电设备的运行过程中,管理人员应当有效监控其实际状况,及时维修设备,以此有效降低设备故障的几率,提升核电设备运行的可靠性。预防性维修是核电设备管理工作中一个重要的组成部分,而设备的监控及其运行情况的了解是预防性维修的前提,因此,管理人员应当依照各设备运行可能故障制定对应的管理体系,以此保障设备的高效运行。
4结束语
强化核电设备的安全管理具有重要的意义,这不仅是核电发展的基本要求,也是实现核电安全运行的主要手段,随着科学技术的发展,越来越多的核电设备投入使用,设备管理工作的难度进一步增大,对于相关管理人员的要求也有所提高。所以,管理人员应当不断提升自身技能水平,强化核电设备管理意识,以此促进核电事业的进步。
作者:章红伟 葛湖滨 单位:中核核电运行管理有限公司
【参考文献】
[1]李若鲲,蔡国杰.强化核电设备管理保障核电运行安全[J].科技视界,2016,08(15):182-184.
1.2机电设备管理及维修存在的问题
当前,我国的生产及维修技术水平还比较低,因此当选煤厂的机电设备出现故障时,就需要整条生产线上的机电设备停止,之后再进行检查和维修,这样一来,就会对选煤厂的生产效率产生影响。另外,在我国的选煤厂中,管理队伍的管理水平还比较低,而且专业的管理知识也比较缺乏,导致管理人员在进行管理时,缺乏科学性及合理性。另外,选煤厂会有专门的机电设备维修团队,但是当前维修团队的现状是维修水平比较低,当机电设备出现故障时,无法快速的进行排查及维修,最终影响了选煤厂的生产效率。
1.3机电设备管理人员的专业素质比较低
首先,在机电设备队伍中,老员工占据了大多数,尽管老员工的工作经验非常的丰富,但是在接受新的技术及设备时,接受速度比较慢,而且接受能力比较低,一旦当新型的机电设备出现故障时,老员工无法对其进行维修。其次,对于机电设备部门的新进员工,以年轻人为主,他们可以很快的接受新型机电设备的理论知识,而且掌握的也比较全面,但是在实际操作的过程中,由于缺乏实践经验,实际操作能力比较低,另外,新进员工的安全意识比较淡薄,很容易出现安全问题。基于这两方面的原因,导致机电设备在管理及维修过程中存在和一系列的问题。
2提高煤厂管理机电设备管理及维护的有效措施
2.1加强机电设备管理的水平
作为选煤厂机电设备的管理人员,不仅要掌握机电设备维修的管理理论,而且还要掌握一定的企业管理理论,以实现对机电设备及人员的科学管理。在对机电设备人员进行管理时,要以人为本,调动起员工工作的积极性,并促使员工之间实现互相监督、互相管理。另外,对于先进的机电设备管理技术,管理人员要主动地学习,并运用到实际的工作当中,结合本厂的实际情况,发现本厂存在的不足并及时的改正,切实的提高机电设备管理的水平。
2.2认真落实规章制度,平衡组织调度工作
在选煤厂中,规章制度是保证机电设备管理和维修正常进行的制度保障,因此,应结合选煤厂的特点及实际的机电设备情况,建立完善的机电管理制度,以保证机电设备能够正常的运行。当前,在选煤厂中存在着一定的规章制度,但是在落实的过程中存在着一定的问题,并且工作落实不到位的情况也非常严重,因此,要切实的做好规章制度的落实工作,加强对机电设备的维修和管理,保证机电设备的正常运行,提高生产效率。在选煤厂中,存在着调度室,主要是对全厂的机电设备进行调度指挥,因此调度室要对每台机电设备的情况都有详细的了解,以便于能科学的协调和调度各个机械设备。保证调度室工作良好开展最重要的因素就是人,因此,要严格的按照相关的标准筛选调度员,从而保证机电设备的维修效率,保证生产时间。
2.3提高机电设备管理人员的专业素质
人的因素是选煤厂做好机电设备管理及维修工作的重要因素,因此,要切实的提高机电设备管理人员的专业素质,严格要求每名机电设备工作人员按照操作规程进行操作。同时,还要加强对机电设备管理人员的培训,选煤厂要定期的组织专业技术及管理知识方面的培训,切实的提高机电设备管理人员的专业技能及管理水平,从而有效地发挥机电设备管理人员的作用,减少机电设备安全事故的发生,杜绝安全隐患的存在,提高机电设备的运行效率,提升选煤厂的生产效率。
3结论
现阶段,我国火电厂设备管理按设备状态可分为运行管理、点检诊断、早期维护和拆卸维修四个过程,其中,前三个阶段为设备前期管理,第四个阶段为设备后期管理。目前我国电厂通过MIS系统获得设备的实际运行参数,通过定期点检的形式了解设备的运行状态,通过设备台账管理设备的尺寸、材质等分散的基本信息,通过检修文件包管理检修相关内容,如图1所示。传统分散式的管理方式不仅设备管理效率低、表现方式不直观,而且容易造成设备信息混淆等问题。
2VR火电站设备基础信息管理
2.1火电站设备结构三维建模与仿真
火电站设备结构三维模型是实现VR操作的基础,然而,由于火电站设备结构复杂、数量巨大,为实现设备的全面建模仿真需要从系统工程的角度进行结构层次划分,将所有设备划分至最小结构单元后进行建模仿真。为了确保仿真模型数据的精确性和通用型,采用行业内流行的三维设计软件Solidworks创建设备模型,以制造厂二维设计图纸作为实际尺寸数据来源。对三维模型尺寸在装配过程前进行数据核对,将尺寸精确的零部件模型进行分级装配,在装配过程中,对每一级装配体进行干涉检测,干涉检测为装配体零部件间配合状态及间隙尺寸的确认过程,确认无误后进入下一级装配流程,直至整体设备模型装配完成,如图2、3所示。由于火电站设备结构复杂,模型面数多,为了保证模型的可视化效果和平台的计算速度,实现基于VRP的火电站设备管理系统的关键技术在于模型数据传输和网格优化。在Solidworks设计平台中将模型数据以wrl格式输出,导入3DStudioMax平台进行材质、色彩的烘焙及渲染处理,并应用PolygonCruncher插件对模型的面数进行优化处理,如图4所示,汽轮机低压转子转轴通过该过程的优化处理,将模型面数在原模型基础上降低约80%,最后将处理后的模型数据导入VRP,进行交互式操作功能的设计工作。如图5所示。实际证明:该数据传输和优化方法不仅保证了模型的精准度和高质量的可视化效果,而且提高了工作效率和系统运行效率。
2.2KKS系统在三维模型库管理中的应用
KKS(KraftwerkKenngeichenSystem)电厂标识系统1978年起源于德国,是目前国内各类发电厂主要应用的电厂标识系统。该系统遵循国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)等相关标准,将电厂中所有系统、系统的各个装置及零部件,在生命周期内进行管理[7]。其非语言编码形式能够很好的适应计算机处理方式,并且具有足够的扩展能力,本系统利用该特点对虚拟环境中的设备及零部件模型进行管理,使虚拟设备的管理过程标准化、规范化。以火电站汽轮机高中压缸标识方案为例,对各级装配体及零部件进行分级编码的规划管理,如图6所示。该方案共分为四级,其中前三级代码对应为一至三级装配体,每一级中的装配体根据功能不同以特定英文字母方式进行编码,第四级为设备最小零部件单元,以阿拉伯数字的方式进行编码。由于汽轮机设备中不同装配体的结构组成不同,代码的级数也随之改变,因此示例方案中的四级代码并不作为最高级数限定。通过该方法将火电站全部设备结构的三维模型分级编码管理,并以代码作为模型ID构建三维模型数据库。
2.3火电站设备基础信息综合
火电站设备基础信息是在设计、制造过程中积累的技术数据,常规的设备管理中,这些数据分散于不同的技术资料,信息集成度低,表现方式不直观。本文通过KKS编码合理的组织模型库结构,并在对于设备结构三维模型的可视化操作中,能够有效的跟踪、查询、分析设备的基本状态,例如:详细设计尺寸、制造材料标号、力学性能、设备缺陷等信息,将设备的基础数据以三维模型为核心高度集成,不仅改变了传统的以文档和设计图纸为主的技术数据表现方式,而且能够提高技术人员的设备管理效率。
3CBM火电站设备维护信息管理
3.1CBM决策过程设计方案
设备管理主要包括设备的基础信息管理和设备运行、维护方面信息的管理。在系统实现时,前者为设备的静态数据资源,后者为设备运行使用之中形成的动态数据结果记录[8]。设备的运行数据是设备健康状态的真实体现,因此,目前许多发达国家的能源企业普遍推行以信息技术为平台,以设备状态检测和故障诊断为基础的CBM方法。CBM的核心是决策部分,决策研究主要分为确定性方法和不确定性方法,其中确定性方法基于机理分析,来源于故障诊断和状态监测;不确定性方法基于统计学,研究设备劣化规律[9]。然而,大部分火电站缺少设备故障规律的统计分析记录,因此确定性方法目前具有更广泛的应用条件。本系统基于确定性方法的决策基本过程设计方案如下:1)与电厂MIS系统建立数据接口,采集并监测设备各测点的运行数据,以历史运行曲线的形式在系统中体现,并对历史运行数据分阶段进行管理;2)建立设备可靠性分析、安全性分析、重要性分析、故障诊断等评价模型,以运行数据为基础,对设备状态进行综合评估,并初步确定维护策略;3)将针对设备状态制定的多项维护策略具体化,形成详细维护方案,通过选择适合的决策算法确定最优维护方案。
3.2CBM决策模型
选择最优的决策模型是CBM过程做出合理决策的基础,CBM决策主要研究方法包括:延迟时间理论、马尔可夫决策理论和熵权多目标法决策理论,对于确定性方法的多项维护方案决策,本系统采用熵权多目标决策算法,该算法中将源于热力学中的熵引入信息论,作为系统无序状态的量度,对不同维护方案制定统一的评价体系,对体系内各指标赋予权重,通过熵权数对各项指标综合衡量后,将多方案做出合理的选择和排序。
3.3设备维护过程信息管理
火电站设备检修维护环节是直接影响设备效率和生产效益的重要环节,我国电力企业在该环节全面贯彻ISO9001:2000标准的过程中,对于传统的计划检修体制形成了较为完整的文件化质量管理体系[13],并在近年来推行设备检修标准化的过程中,以“检修文件包”的电子文档形式将具体内容进行综合,该方法的应用在各发电企业取得了良好的成绩,但随着检修技术的不断提高,检修文件包内容不断更新,历史电子文档积累逐渐庞大,设备检修管理方法缺乏显著提高效率的新模式。本系统以检修管理方案标准化、规范化为原则,科学分割检修文件包的内容,以汽轮机本体A级检修为例,如图7所示,将分割后的内容以数据库的形式进行管理和应用,使检修文件以数字化的形式融入信息化管理,该方法对于庞大复杂的检修文件在存档、查询、更新等方面操作均能达到很高的效率,从本质上改革了以电子文档及档案卷宗方式管理检修文件的传统模式。其中,检修过程仿真功能基于VR技术和计算机仿真技术,以设备结构三维模型为基础,同样以三维建模的方式在计算机中构建虚拟检修环境、虚拟检修工具,并以实际检修规程为依据,在虚拟检修环境中实施检修方案,并将检修过程中涉及到的技术标准及行业规范等以语音、文字的形式,与虚拟检修过程仿真文件集成多媒体文件演示,以汽轮机本体A级检修过程为例,如图8、9所示。该功能不仅能够取代传统检修文档中的检修规程文件,直观新颖的表现方式对于优化组织实施方案、检修效果预判、检修技术培训等方面都具有重要意义。
4火电站设备综合管理系统设计
4.1系统总体设计目标
本系统面向火电站运行、维护和基层管理工作的技术人员,提供对设备信息的实时访问、状态评价和维护决策平台。系统设计的总体目标为:全面实现电站设备综合信息的科学管理、实现设备状态评估及维护决策,改变传统设备管理模式,提高电站设备的运行效率、可靠性和经济性。
4.2系统结构及功能分析
系统主要分为基于VR的基础信息管理模块和基于CBM的运行及维护信息管理模块。在设备基础信息管理模块中,通过建立火电站设备三维模型库和火电站设备基本信息数据库,在VRP中实现设备模型和基本信息的对接,在可视化的操作平台中,实现设备结构的查询、交互式虚拟拆装、基本信息管理和制定技术改造方案四项基本功能,如图10所示。在运行及维护信息管理模块中,分别建立运行信息数据库、评价及决策模型数据库和维护信息数据库,将设备运行数据和设备维护数据通过CBM评价及决策模型分析,确定预知性维护方案。在该模块中,实现设备运行信息管理、设备状态评估、确定预知性维护方案和维护信息管理四项主要功能,如图11所示。
5结论
关键词:以太网供电(POE);电源供电设备(PSE);受电设备(PD);IEEE802.3af
IEEE802.3af标准对以太网供电(POE)做出了详尽的规定,它允许通过以太网传输数据的同时提供48V电源,IEEE802.3af标准中定义的电源供电设备(PSE)是能够通过10BASE-T、100BASE-T或者1000BASE-T网络提供电源的DTE或者Midspan设备,而IEEE802.3af标准中定义的受电设备(PD)则是通过网络从电源供电设备(PSE)取得电源的设备。IEEE802.3af标准中规定的PSE可以提供约13W功率。从而使小型数据设备可以通过它们的以太网连接获得电源,而不需要从墙上的交流电源插座获取电源。这些设备包括数字VoIP电话、网络无线接入点、因特网设备、计算机电话、安全摄像机或任何以太网连接的数据设备。IEEE802.3af标准的推出,大大扩展了以太网的应用,同时也给以太网带来了巨大的发展空间。
1MAX5941的功能
MAX5941A/MAX5941B是一款高度集成的电源IC,适用于以太网供电(POE)系统中的受电设备(PD)。MAX5941A/MAX5941B有两个功能,一是提供PSE与PD之间的接口,二是通过DC-DCPWM控制器实现48V电源转换以输出5V或者PD所需要的电压,输出电压可实现隔离或者非隔离。MAX5941A的最大占空比为85%,可用于反激式转换器。MAX5941B的占空比限制在50%以内,主要用于单端正激式转换器中。
2IEEE802.3af标准的PD接口特性
MAX5941的PD接口特性符合IEEE802.3af标准,可为PD提供侦测特征信号和分级信号,此外,MAX5941还集成了一个具有可编程浪涌电流控制功能的集成隔离开关,同时还具有宽滞回供电模式欠压锁定(UVLO)以及“电源好”状态输出等功能。
在侦测和分级期间,由于集成的MOSFET可提供PD隔离,MAX5941可保证侦测阶段的泄漏电流失调小于10μA。其可编程限流功能可防止上电期间产生很高的浪涌电流。这些器件的UVLO供电模式具有宽滞回和长故障消隐时间等特性,因而可补偿电压在双绞电缆上的阻性衰减,并确保系统在侦测、分级和上/掉电诸状态间无扰动地转换。MAX5941的UVLO门限可调,并具有一个兼容于IEEE802.3af标准的缺省值。MAX5941可工作于PD前带有或不带二级管桥的设计中。
图1
MAX5941有三种不同的工作模式:PD侦测、PD分级和PD供电模式。
侦测模式(1.4V≤VIN≤10.1V)下,供电设备(PSE)将向VIN施加两种1.4V~10.1V范围内的电压(最小步长1V),然后记录两个点的电流值,并由PSE计算ΔV/ΔI,以确认25.5kΩ特征电阻是否存在。在此模式下,MAX5941内部的大部分电路处于关闭状态,失调电流小于10μA。如果施加在PD上的电压有可能被颠倒,则需要在输入端安装保护二极管,以免对MAX5941造成内部损伤。由于PSE使用斜率技术(ΔV/ΔI)来计算特征阻抗,这样,保护二极管引起的直流偏差已被扣除,因而不会影响侦测过程。
分级模式(12.6V≤VIN≤20V)下,PSE根据PD所要求的功率对PD进行分级。以便PSE高效地管理功率分配。IEEE802.3af标准定义了五个不同的级别。分级电流可由连接在RCL与VEE之间的外部电阻(RCL)来设定。PSE通过在PD输入端施加一个电压,以及测量流出PSE的电流来确定PD的分级。当PSE施加一个介于12.6V~20V之间的电压时。PSE利用分级电流信息区分PD所需要的功率。分级电流包括25.5kΩ侦测特征电阻吸收的电流和MAX5941的电源电流,PD吸收的总电流应在IEEE802.3af标准要求之内。进入供电模式后,分级电流将被关断。
供电模式下,当VIN上升至欠压锁定门限(VUV-LO,ON)以上时,MAX5941将逐步开启内部N沟道MOSFET管Q1。图1是MAX5941的内部接口电路框图。MAX5941用一个恒流(典型值为10μA)对Q1栅极充电。Q1的漏-栅电容限制了MOSFET漏极电压的上升速率,因而限制了浪涌电流。为了降低浪涌电流,也可在外部添加漏-栅电容。当Q1的漏-源电压降至1.2V以下,且栅-源电压高于5V时,MAX5941会发出“电源好”信号。由于MAX5941具有较宽的UVLO滞回和关断消隐时间,因而可补偿双绞电缆的高阻抗。
3用MAX5941实现48V电源转换
MAX5941是电流模式的PWM控制器,可将48V输入电源转换成5V电压输出,MAX5941用内部稳压器取代高功耗的启动电阻,这不但可为MAX5941提供启动所需的电能,还能稳定第三(偏置)绕组的输出电压,从而为IC提供稳定的工作电源。开始启动时,调节器将V+调整到VCC并为器件提供偏置。启动之后,改由VDD稳压器从第三绕组输出稳定的VCC。此结构只需一只很小的电容即可对第三绕组的输出进行滤波,从而省下了一只滤波电感的成本。
在设计第三绕组时,所设计的线圈匝数应保证最小反射电压始终大于12.7V。而最大反射电压则必须小于36V。
为降低功耗,当VDD电压达到12.7V后,可以将高压调节器关掉。这样可以降低功耗并改善效率。如果VCC降低到欠压锁定门限(VCC=6.6V)以下,低压调节器将被关闭,电路重新进入软启动。此时欠压锁定状态MOSFET驱动器的输出(NDRV)保持为低。
如果输入电压介于13~36V之间,只要不超出最大功耗,就可以将V+和VDD连接到线电压。这样就可省掉第三绕组。
4MAX5941的设计实例
MAX5941的一般设计步骤如下:
确定具体需求
设定输出电压
计算变压器主、副绕组匝比
计算复位绕组与主绕组匝比
计算第三绕组与主绕组匝比
计算检流电阻值
计算输出电感值
选择输出电容。
图2
图2是用MAX5941B设计的正激式DC/DC转换器,具体计算如下:
(1)对于30V≤VIN≤67V,VOUT=5V,IOUT=10A,VRIPPLE≤50mV的要求。开启门限应设为38.6V。
(2)设定输出电压时,可根据下式计算电阻R1和R2:
VREF/VOUT=R2/(R1+R2)
式中VREF是并联调节器的基准电压。
(3)根据最小输入电压和MAX5941B的最大占空比下限(44%)计算变压器匝比时,为了能够使用漏-源击穿电压小于200V的MOSFET,本设计选用最大占空比为50%的MAX5941B。然后根据下式计算匝数比:
NS/NP≥(VOUT+VD1×DMAX)/(DMAX×VIN_MIN)
式中:NS/NP为匝数比(NS是副绕组匝数,NP是主绕组匝数),VOUT为输出电压(5V),VD1为D1上的压降(功率肖特基二极管典型压降为0.5V),DMAX为最大工作占空比的最小值(44%),VIN_MIN为最小输入电压(30V),对于本例:NS/NP≥0.395,选择NP=14时,NS=6。
(4)较低的复位绕组匝比(NR/NP)可确保变压器中的所有能量在最大占空比下的关闭周期内能够全部返回V+。可用下式来确定复位绕组匝比:
NR≤NP×(1-DMAX')/DMAX'
式中:NR/NP为复位绕组匝比,DMAX'为占空比的最大值(50%),计算NR=14。
(5)选择第三绕组匝比(NT/NP),以使最小输入电压能够在VDD处提供最小工作电压(13V)。可采用下式计算第三绕组匝比:
NP(VDDMIN+0.7)/VIN_MIN≤NT≤NP(VDDMAX+0.7)/VIN_MAX
式中:VDDMIN是最小VDD电源电压(13V),VDDMAX是最大VDD电源电压(30V),VIN_MIN是最小输入电压(30V),VIN_MAX是最大输入电压(本设计为67V),NP是主绕组匝数,NT是第三绕组匝数:可选择NT=7。
(6)根据下式选择RSENSE:
RSENSE≤VILIM/(NS×1.2×IOUTMAX/NP)
式中:VILIM是检流比较器的触发门限电压(0.465V),NS/NP是副端匝比(本例为5/14),IOUTMAX是最大直流输出电流(本例为10A),RSENSE选90.4mΩ。
(7)选择电感时,应使电感中的峰值纹波电流(LIR)介于最大输出电流的10%和20%之间:
L≥(VOUT+VD)(1-DMIN)/(2LIR×275kHz×IOUTMAX)
高扬程电力提灌工程在提水过程中,各类设备所发挥出其本身效能就是它的基本功能。如变压器能改变电压,电动机能将电能转换为机械能,水泵能将机械能转换为水的压力能等。基本功能反映的是机电设备的使用价值,如果丧失了基本功能,它也就不存在使用价值了,设备本身也就没有存在的意义了。那么如何对机电设备的功能进行管理呢?就是通过技术手段对它的功能指标进行测试。例如按照水利电力部颁发的《泵站现场测试规程》,对功率、转速、扬程、流量等进行定期测量,判断是否达到额定指标,如果低于额定指标则认为功能已经下降,就要通过维修手段来弥补,如果功能下降严重,各种维修手段都无法弥补,并且耗资太大时,则考虑更换问题。但必须注意的是许多设备在设计制造过程中都有安全裕度,并遵循标准化,系列化技术政策中尺寸选取就高不就低的原则使设备的功能有冗裕,即设备可能实现的最大功能大于铭牌额定功能,这是考虑设备可靠性而增加的,事实上所测定的指标已经有所下降的功能。
2机电设备的可靠性管理
2.1机械设备的可靠性
机械设备的可靠性首先决定于组成元件和零部件的尺寸精度变化,也就是决定于构件和零部件在运转过程中的有形磨损(在机械学中,零件构成构件、构件构成机构,机构构成机器),磨损使它们的点、线、面等几何形态发生改变,从而破坏了传递运载的品质;其次,由于零部件和构件在工作中过度变形、断裂、表面锈蚀和内部机械物理性质变化等导致的失效;最后,零部件材质低劣,安装、检修时误差影响,运转时工作条件、工作环境变化,影响零部件、构件本身的可靠性。例如:(1)水泵轴承受传递载荷,在轴瓦内磨擦,要保持在规定时间内发挥正常功能。第一要求基本的质量指标全部合格,第二要求提供优良的工作条件,即良好的、平稳的启动运行、限制倒转等;(2)水泵叶轮承受气蚀和冲刷,本身的材质和运行时间决定它的可靠性。
2.2电气设备的可靠性
(1)电气设备的绝缘:电力系统正常运行时,电气设备长期处在正常工作电压——额定电压下。但由于系统中某些参数的突然变化,有可能出现超过绝缘能力的电压使设备的绝缘击穿。又由于绝缘物受潮湿、污物、粉尘等侵害,使设备的绝缘强度下降;(2)导体的发热:电气设备的主导电回路长期通过额定工作电流,这时由于导体本身存在电阻和导体接头处的接触电阻,使导体发热,这些热量使导体绝缘老化,破坏电器性能;(3)电力系统的故障:电气设备在运行中发生各种各样的故障,其中短路故障是最严重的一种,由于发热及动力等效应,可能使电气设备遭严重破坏。根据类似特征,我们在对电气设备的可靠性管理时,首先要牢固树立“安全第一,预防为主”的思想。对绝缘问题,按水利电力部颁布的《电气设备预防性试验标准》每年春检进行扎实细致的试验,发现薄弱环节立即消除。同时下功夫改善电气设备的工作条件和使用环境;对发热问题,在电气设备使用前把导体的接头加强技术管理,通过增大接触面积,提高接触精度和光洁度,增大接触压力等技术手段来保证接触质量,在运行中加强通风冷却,将导体内部的热量散发出去;对电力系统的故障,针对经常性发生的问题设法在预防性检修中加以消除;对于短路故障,一方面要采取有力措施杜绝发生的一切隐患,另一方面要校验维护好自动保护装置,一旦短路发生,就要快速将故障设备从系统中切除出去。机电设备的可靠性管理就是在预计期限内不允许设备发生任何故障。可靠性管理的中心就是预防故障的发生,无故障设备就肯定可靠。所以平时加强保养维护,加强设备状态检查,在事故尚未出现之前就安排定期检修,以便消除隐患,并且通过试验测试仪器按国家和行业有关标准对各类设备进行试验和测试,然后将检查结果和试验数据进行综合分析,再通过空载试验来验证,从而得出具有置信度的可靠性结果。
3机电设备的维修管理
机电设备的维修是设备管理工作中最主要的技术任务。保证设备的可靠性,提高设备的利用率,并适时进行设备维修,是设备使用期间管理的首要大事。维修是延长设备使用寿命的唯一途径。设备在运行中由于磨擦、冲击、振动、疲劳、锈蚀、断裂、变形、变质、潮湿、发热、老化等影响,都会使它的功能降低或丧失。维修它的目的就是完善设备系统,提高或恢复设备的功能。修理的本质就是在物质形态给予补偿的同时,也补偿了它的使用价值。维修的核心就是根据设备损坏情况,结合提水灌溉任务和作物生长的特点,对具体的设备选择正确的维修期限、维修方式和维修层次,安排维修计划并付诸实施。同时对维修技术、维修组织、物资材料供应等方面进行合理布局。返修、更换和改装是设备维修的三种形式,针对损坏的程度对症使用。根据修理的内容、范围、工作量可把维修分为大修、中修、小修、项修(专项维修)和改造等几种层次。大修是对设备进行全部或大部分解体,重点在于修复或更换基础大件。通过大修使其功能基本达到出厂水平;中修是对设备进行部分解体;小修是更换或修复即将失效的零部件或元器件;项修是专门针对发生故障或将发生故障的零部件,电气元件进行事先或事后修复的层次;设备改造是用新技术,新材料在原设备的基础上进行布局改进,以提高其功能和可靠性的层次。电力提灌工程机电设备的种类繁多,功能各异,运行时昼夜连续,不容间断,维修内容广泛,技术复杂、项目繁杂、环节众多、工序临乱、工种较多,因而吃透所有设备的状况,编制切实可行的维修计划、规定适宜的修理期限、选择合理的维修方式、制定正确的维修方案和维修人员专责制的组织形式,工具器材的合理运用,修后质量的验收标准,通过维修所达到的目标等都要形成严格的制度。用制度来约束设备的维修是行之有效的措施。一切维修工作都要在确保质量的前提下进行。在各个环节,各种因素上进行质量把关。树立人人重视维修质量,全员管理维修质量的良好风尚。在设备使用阶段,维修管理工作有两个基本职能,第一个基本职能是对维修过程中的各个环节进行预测、计划、组织、指挥、控制和协调,以保证不间断地、最经济地按预定计划和要求进行维修工作,从而获得最佳经济效益。总之,在机电设备维修管理时,根据掌握的情况和拥有的资料进行预测,制定计划,组织实施,以质量控制为关键,制定计划,组织计划的实施为核心。
4机电设备的故障管理
故障是设备在规定时间内、规定条件下丧失规定功能的状况。故障是设备在使用中必然发生的现象,它的危害使设备暂时或永久地丧失功能。由于设备自身的原因,工作条件、环境影响等因素,设备的损坏是难免的。加上操作的偶然失误,都会造成设备的病态,所以故障管理就成为机电设备管理的一个部分。高扬程提灌工程的设备故障,有下面四个类型:
4.1突发性的破坏故障
如高压电气设备的绝缘击穿、放电、起弧、烧毁设备本身的现象。
4.2磨损性的危险故障
如大型电动机的轴瓦磨松后会发生扫膛的危险故障。
4.3间断性的临时故障
它多半是由外部原因引起的,如人工误操作,气温升高、载荷超量、小动物的危害等。消除这些外部干扰后,设备仍能正常运行。
4.4固有薄弱性故障
在制造和维修时使用的材料质量偏低,造成的先天不足,导致运行时所发生的故障。机电设备的故障管理,就是对设备状态进行监测、检查、巡视、诊断、分析和评价。努力增大对故障的预防性,以便利用相应的手段。另外,在对设备的使用,维护和修理中,尽量寻找减少和延缓故障的办法。
5结语
所谓“预则立,不预则废”,运营筹备人员特别是具备较丰富运营经验的技术人员身居一线,对于设备的运行情况,包括品牌的特性,设备的隐患,维修特点等都比较熟悉。建设部门往往是从设计、工期、价格、设备性能、项目管理等总体把控,对于设备运营后的表现并不如运营人员直观清楚,所以,运营人员能提前介入设备的招投标技术编写、设计图纸审核、合同谈判、设计联系、样机验收是非常有必要的,能尽早提供有用的建议,避免设计上的纰漏,避免设备功能缺陷,对于供应商、设计单位和建设部门都是有利的补充。笔者注意到,如果只有建设部门参与的设备制造,仅仅到“三权移交”时才正式交予运营部门参与往往会带来许多重大的整改,甚至出现由于土建和成本等原因不能整改的情况,这样付出的代价往往很大同时又带来运营隐患。例如,以屏蔽门为例,在设计联络阶段就提出在滑动门下端增加防护板防止乘客未上车而屏蔽门已关闭导致列车开启而造成人员伤亡的情况,这样的建议也是需要在多年运营中总结才能得出的合理建议;又例如,由于屏蔽门的门体手动操作钥匙需要加长,避免钥匙过短站务人员(女生居多)无法开启门体的情况,这样一个小小建议就能避免一次列车的延误,避免乘客伤亡的隐患。运营人员有参与设备设计阶段和制造阶段的热情,建议作为轨道公司需要从政策上和组织上提供支持,并鼓励运营人员负责任地投入到其中,针对需求、设计理念、设计图纸提出中肯的建议并予以重视,这样才能收到较好的效果。
2熟悉法规,灵活应用
我国轨道交通从无到有,再到快速发展大概经历了30多年的时间,特别是随着最近10年来建设和运营的需要,参建单位和人员的增长,也积累了经验,从而形成了各种指导建设、指导运营的规范标准。这些规范和标准可以说是我国轨道交通发展的经验总结,教训归纳,工作指南,但同时笔者也发现,在建设和运营期间对规范标准的重视不足,很多时候还是凭借经验指导工作。随着时代的进步,我国“依法治国”提上日程,轨道交通作为大型的民生工程,也走向了标准化、法治化,例如各种设计标准、验收标准、运营标准。这些标准也是规范建设单位各种行为,判断机电设备是否达标的重要准则,对于业主控制机电设备质量是非常有利的武器。所以,提前收集各种验收规范和标准,组织学习熟悉这些规范标准并用于运营筹备期的机电设备安装质量监督中是非常有意义并能收到很好的成效。对于城市新建的第一条轨道交通线更是有特别意义,因为筹备建设第一条轨道线路,往往有经验的运营人员不是很多,校招毕业生占了相当大的比例,可以借用的工作经验不多,这时候要发挥所有运营筹备人员的作用,除了以老带新,加强培训以外,组织学习各种验收规范标准能收到较好的效果。设备也有其对应的规范,例如对应电梯设备最权威的规范就是GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》和GB16899—2011《自动扶梯和自动人行道安装安全规范》,同时,地铁设计规范等也收集了这2个规范中关于电梯的规范内容,我们要认识到其中的区别,例如自动扶梯,在轨道交通的应用中有更高的要求,除了满足设备的规范外,还需满足用于轨道交通这种人流量较大,对安全性能要求更高的重型交通扶梯要求。熟悉机电设备规范和标准,运营人员就掌握了监督机电设备质量的武器,也就有了底气,这样能更好地发挥年轻队伍地作用,同时也提高他们的自信心和主人翁感,为以后设备维护打下良好的基础。
3人机结合,齐头并进
机电设备的管理离不开人,人员的管理好了才能为机电设备的管理提供基础。从本质上讲,机电设备的管理就是运营筹备人员的管理。运营筹备期的队伍一般是比较年轻的,有运营经验的专业技术人员对应专业只有一个或者两个,特别是对于新线建设,这样不可避免地带来一个问题,由于机电设备的复杂性,很多没有运营筹备经验的年轻员工不敢管,或者想管好但力不从心。作为管理者,要正面这个问题,并可利用机电设备安装期间,以老带新的形式,以专业为团队进行专业技能的培训,特别是利用安装进展较早的车站开展专业培训,让新员工认识了解设备,善于发现质量问题,逐渐培养他们的专业技能,提高他们的自信心,再逐渐应用到其他车站中去,这样才能形成良性循环。在保证安全的基础上,也可以让他们深入工地现场,参与安装过程从而得到较快的成长。作为管理者,切不可操之过急,同时也不能不顾及设备规律提出过多过重的任务,最好是能按照专业进行跟进和开展培训。因为机电设备设计的专业太多,风水电全覆盖,要精通所有专业是不太现实的,效果也不好,故集中兵力钻研其所分配对口专业,齐头并进,适当兼顾相近专业效果较好。
4建立机制,责任分明
成本、质量和进度从来就是工程建设管理的3驾马车,机电设备管理从严格意义上细分也是对这3部分进行管理,使之达到均衡并满足各自目标。从运营的角度,可以说质量是最为看重的部分,因为没有质量,意味着以后运营的不安全因素增加,从而带来运营压力和管理成本的增加,影响服务质量。但是,不可避免地对质量的追求会对进度和成本都有一定的影响。不同的阶段不同的部门所追求的目标有所侧重是正常的,例如,设备部对机电设备的设计、制造、到货、安装方面总体把控更为看重,总工室对安装进度可能更为敏感,财务和企业管理部门对成本可能更为重视,所以,如无统一而有效的机制互相制约、互相监督则可能导致效率低下。从机电设备的运营筹备期出发,建立统一有效的指挥系统以及信息沟通机制,高屋建瓴地建立有效的质量反馈和解决机制笔者认为是十分必要的。而且,这种机制越早建立越好,同时建议验收小组也需明确运营人员的参与,这样才能对机电设备质量的监控达成有效的效果。如果边缘化运营人员的参与,从而不能发挥他们的作用,对于轨道交通这种影响长久的大型工程出现质量问题是不可接受的,也会影响专家验收的通过。但往往筹备期,运营单位属于从属地位,还处于工程配合阶段,故如不建立有利于质量反馈的解决机制,单靠运营人员积极主动地参与是不够的。如果建立这种机制,可以由公司领导班子组织建立验收小组或者验收委员会,包括由运营人员参与编写各种工程配合章程,例如工程问题分类导则等。
5认清规律,总结特点
机电设备在安装阶段也有其固有的规律,例如开始阶段,由土建单位完成土建方面的工作后才交予机电设备安装单位接管,在安装阶段,开始就是各种风管、水管、线槽的安装,随后是各种机电设备进场,这时候就会产生很多交叉安装的工作,随后是单体调试、综合联调和设备验收阶段,最终是运营试运行和试运营阶段。机电设备的管理宜早不宜迟,各个阶段都有其不同的安装重点,所以要善于利用,总结这些安装特点。例如在土建交接初期,就要认真检查各种预埋件是否满足要求,例如风机的安装预埋件,电梯和扶梯的预埋件是否满足受力要求,再譬如屏蔽门的预埋件也是非常重要的,一般安装前都必须在轨顶和地面预留安装预埋件并且需要满足等电位的要求;例如到了风管、水管、线槽安装阶段则需注意风管的支撑架是否满足要求,风管穿墙部分是否有防火泥封堵,综合监控的设备房是否装防静电地板等;到了设备安装阶段,则需做好各种防水防尘要求,例如屏蔽门和扶梯等是否有防尘措施、防水防溅措施,各种阀体是否预留足够的维修空间,例如防烟防火阀、各种蝶阀和感烟感温探头等,如不认真监控,很容易留有维修死角,为以后的维护带来不可逆的影响;同时,这个阶段也要注意设计是否满足要求,设备功能是否满足使用,要切实做好查线核图,例如TVF风机低速运转是否带有正反转功能,这些较为被人忽略的功能一旦全线完成再要整改是非常耗费人力财力物力的;到了单机调试和综合联调阶段则是机电设备安装的功能性测试的最要阶段,也是质量和安装的最终检验阶段,必须安排大量的人力参与调试其中并跟进各种整改,争取问题发现的最后机会,一旦错过这个阶段就难以充分利用供应商和安装施工单位的力量进行整改了。每个设备的不同安装阶段都有其固有的特点,必须认真总结,把握规律,抓住重点,加以引导才能收到事半功倍的作用。
6结语