Transcript RCM - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

‫به نام خدا‬
‫دک تر عليرضا فريدونيان‬
‫دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی‬
‫مهر ‪1391‬‬
:‫منابع‬
‫ ”بررسي نقش نگهداري و تعميرات قابليت‬،‫ فريدونيان‬.‫ ع‬،‫ حقي فام‬.‫ر‬.‫ م‬،‫ اخوان‬.‫ا‬
‫ شماره‬،‫( در بهره برداري بهينه شبکه هاي برق“ صنعت هوشمند‬RCM) ‫محور‬-‫اطمينان‬
.54 ‫ تا‬44 .‫ صص‬،1387 ‫ مرداد‬،87
•
•
•
J. Schneider, et al., Asset Management,
2006
Lina Bertling, Reliability Centered
Maintenance for Distribution Power
System.
Tero Kaipia, Reliability Centred
Maintenance, 2006
‫مديريت داراي ي‬
‫به معني‪ :‬بهره برداري از تجهيزات در کل مدت سيکل فني طول عمر انها به گونه اي که ضمن حفظ استانداردهاي‬
‫ايمني و سرويس دهي بازگشت سرمايه در حد مطلوب را به دنبال داشته باشد]‪.[1‬‬
‫ساختار بخشهاي مختلف در‬
‫جهت تعامل براي مديريت‬
‫داراي ي‬
‫بخش صاحبان داراي ي‬
‫)‪(Asset Owner‬‬
‫گزارش عملكردها‬
‫اهداف‬
‫بخش خدمات رساني‬
‫‪(Service‬‬
‫)‪Provider‬‬
‫ترتيب انجام فعاليتها‬
‫گزارش عملكردها‬
‫مدير داراي ي‬
‫‪(Asset‬‬
‫)‪manager‬‬
‫نگهداري و تعميرات شبکه (نت)‬
‫خالصه اي از اهداف نت‬
‫‪ ‬برقراري سطح باالي ايمني براي کارکنان و مشترکين‬
‫‪ ‬دسترس پذيري و قابليت اطمينان باال‬
‫‪ ‬جلوگيري از پيري سريع در شبکه‬
‫‪ ‬به تعويق انداختن در سرمايه گذاريهاي جديد‬
‫‪ ‬بدست اوردن دانش و اطالعات مناسب در باره وضعيت شبکه‬
‫‪ ‬تواناي ي روياروي ي با تغييرات محيط (رشد شاخه هاي درختان)‬
‫‪ ‬ساير موارد‬
‫استراتژيهاي مختلف نگهداري و تعميرات (نت)‬
‫هزينه هاي مختلف تعميرات‬
‫‪ ‬اخذ استراتژيهاي مختلف نت‬
‫سطوح مختلف دسترس پذيري‬
‫نت اصالحي (‪)CM‬‬
‫‪ ‬استراتژيهاي نت نت پيشگيرانه (‪)PM‬‬
‫نت پيش بينانه )‪(PdM‬‬
‫نت قابليت اطمينان محور(‪)RCM‬‬
‫به طور کلي استراتژيهاي نت در سيستم با هدف دستيابي به مناسبترين و موثرترين عمليات در جهت کاهش‬
‫عوامل خرابي سيستم اتخاذ مي شود و نتيجه ان رسيدن به بهترين راهکار براي بهبود قابليت اطمينان در‬
‫شبکه است ]‪.[2‬‬
‫‪7‬‬
‫‪High‬‬
‫نگهداري و تعميرات‬
‫مبتني بر وضعيت‬
‫نگهداري و تعميرات‬
‫مبتني بر زمان‬
‫دسترس پذيري‬
‫نگهداري و تعميرات‬
‫قابليت اطمينان‬
‫محور‬
‫تعميرات اصالحي‬
‫‪Low‬‬
‫‪High‬‬
‫هزينه نگهداري و تعميرات‬
‫‪Low‬‬
‫هدفي که ‪ PM‬دنبال مي کند ‪:‬‬
‫افزايش طول عمر تجهيزات و اجزاء شبكه از طريق كاهش دالئل‬
‫خرابي و نتيجتا كاهش نرخ خرابي‪.‬‬
‫‪ ‬مطالعه روي دالئل خرابي‬
‫درک ارتباط بين نت و قابليت اطمينان‬
‫‪ ‬طرح ريزيهاي اثربخش هزينه اي ‪ Cost-effective‬براي شبکه ما را ملزم مي کند که روي هر يک از اجزاء‬
‫شبکه در مناسبترين زمان مناسبترين عمليات تعميراتي‬
‫را اعمال کنيم‪ .‬اين بدين معنا است که روي اجزاء حياتي شبکه که تاثير‬
‫مستقيم روي قابليت اطمينان دارد ‪ ،‬تمرکز کنيم ]‪.[2‬‬
‫متدلوژي ‪ RCM‬تحقق اين امر را در شبکه ممکن مي کند‪.‬‬
‫تاريخچه‬
‫‪ ‬به دهه ‪ 1960‬در صنعت هواپيما سازي برمي گردد ‪( .‬با ساخت بويينگ ‪ ) 747‬نتايج موفق اين مطالعات به درک‬
‫اهميت جنبه هاي زماني ( ‪ )Aging‬در قابليت اطمينان سيستم و تعريف فعاليتهاي حياتي تعميرات کمک کرد ‪.‬‬
‫‪ ‬در دهه ‪ (EPRI) Electric Power Research Institute ، 1980‬متدلوژي ‪RCM‬‬
‫را به صنعت برق معرفي کرد‪.‬‬
‫‪ ‬امروزه تالشهاي اوليه براي تحقق و پياده سازي ‪ RCM‬در شرک تهاي برق انجام در دست بررسي و مطالعه است‬
‫]‪. [2‬‬
‫‪ – R C M‬مفاهيم‬
‫ ‪ RCM‬يک چهارچوب اساسي براي راه اندازي و روياروي ي با پيچيدگيهاي مساله‬‫نگهداري و تعميرات شبکه ارائه مي کند ‪ .‬اين چهارچوب نقش اصلي تعريف ارتباط‬
‫بين رفتار اجزا سيستم و قابليت اطمينان شبکه را بوسيله ارزيابي دالئل وقوع خرابي‬
‫(‪ )Failure Causes‬در سيستم ‪ ،‬مشخص مي کند]‪.[2‬‬
‫ اين متد به منظور بهينه سازي هزينه نت بدون کاهش سطح قابل قبول قابليت‪-‬‬‫اطمينان و يا خدمات رساني در سيستم توسعه يافت ]‪. [3‬‬
‫ تاکيد اين روش بر اين است که فرموالسيون هر نوع استراتژي انجام نت بايد بر‬‫پايه قابليت اطمينان شبکه بنا شود ‪ .‬از اينرو تعيين و تحليل ايتمهاي حياتي در‬
‫سيستم هسته اصلي اين متدلوژي محسوب مي شود]‪. [3‬‬
‫‪ – R C M‬مفاهيم‬
‫‪ RCM ‬از طريق ايجاد تعادل بين انجام ‪ PM‬و‪ ،CM‬ابزاري را در ‪ AM‬براي تحقق طرحهاي‬
‫تعميراتي قرون به صرفه فراهم مي کند‪.‬‬
‫‪ ‬ويژگيهاي اين متد‪:‬‬
‫‪ -1‬حفظ عملکرد سيستم‪،‬‬
‫‪ -2‬شناساي ي مدهاي خرابي سيستم‪،‬‬
‫‪ -3‬اولويت بندي توابع مورد نياز‪ ،‬و‬
‫‪ -4‬انتخاب عمليات نت موثر و قابل اجرا]‪.[2‬‬
‫مراحل اصلي در متدلوژي ‪RCM‬‬
‫متشکل از ‪ 3‬مرحله اصلي ]‪:[2‬‬
‫اناليز قابليت اطمينان سيستم‪ :‬تعريف سيستم و ارزيابي اجزا حياتي (‪ )Critical Components‬براي‬
‫قابليت اطمينان سيستم ‪.‬‬
‫ارزيابي رفتار اجزاء و انجام ‪ :PM‬اناليز اجزاء شبکه با تمام جزييات انجام مي شود (در اين مرحله کليه داده‬
‫نرخ خرابي بعنوان تابعي از زمان و‬
‫هاي مورد ورودي نياز بايد فراهم شود)‪ .‬نتيجه بصورت‬
‫‪PM‬براي اجزاء خواهد بود ( )‪.‬‬
‫اناليز قابليت اطمينان و هزينه‪ /‬فايده در سيستم‪ :‬در اين مرحله درکي از رفتار اجزاء بدست امده ‪ ،‬اثر اعمال‬
‫‪ PM‬روي اجزاء با درنظر گرفتن قابليت اطمينان سيستم و مزاياي حاصل از اعمال هر کدام از استراتژيها‬
‫و متدهاي مختلف نت ارزيابي مي گردد‪.‬‬
‫شاخصهاي قابليت اطمينان‪ -‬اجزاء حياتي‬
‫طرحهاي مختلف ‪PM‬‬
‫‪RCM‬‬
‫اناليز قابليت اطمينان‬
‫سيستم‬
‫‪ PM‬و رفتار اجزاء‬
‫اناليز قابليت اطمينان و‬
‫هزينه‪/‬فايده‬
‫چهارچوب ‪RCM‬‬
‫نتايج‬
‫داده هاي مورد نياز‬
‫پروسه‬
‫مراحل‬
‫شاخصهاي قابليت اطمينان‬
‫داده هاي اجزاء‬
‫سيستم‬
‫اناليز قابليت اطمينان‬
‫‪1‬‬
‫تعيين اجزاء حياتي شبکه‬
‫تعيين اثر اعمال نت روي اجزاء‬
‫حياتي‬
‫داده هاي اجزاء‬
‫سيستم‬
‫اناليز حساسيت‬
‫‪2‬‬
‫مدهاي خرابي‬
‫اجزاء‬
‫اناليز اجزاء حياتي‬
‫‪3‬‬
‫‪Critical Components‬‬
‫تعيين تعداد دفعات انجام تعميرات مدهاي خرابي ناشي از وقوع‬
‫خرابي‬
‫اجزاء‬
‫اناليز مدهاي خرابي‬
‫‪4‬‬
‫* تعيين ‪failure rate‬‬
‫ترکيبي(‪)Composite‬‬
‫دفعات انجام نت‬
‫اجزاء‬
‫تخمين ‪ failure rate‬ترکيبي‬
‫اجزاء‬
‫‪5‬‬
‫تعيين ارتباط بين شاخصها و برنامه‬
‫زمانبندي ‪PM‬‬
‫دفعات انجام نت‬
‫سيستم‬
‫اناليز حساسيت‬
‫‪6‬‬
‫‪RCM‬‬
‫هزينه ها‬
‫سيستم‬
‫اناليز ‪Cost / Benefit‬‬
‫‪7‬‬
‫* ‪ : Composite Failure Rate‬نرخ خرابي هر يک از اجزا حاصل از مشارکت تمام دالئل ‪Fail‬‬
‫داده هاي ورودي مورد نياز در اناليز ‪RCM‬‬
‫به طور خالصه در سه سطح مطرح مي شود ‪:‬‬
‫سطح سيستم ‪ .1 :‬شماي کلي سيستم ‪،‬‬
‫‪ .2‬توصيف سيستم ‪،‬‬
‫‪ .3‬برنامه هاي ‪ PM‬و کنترلي که برروي سيستم اعمال مي شود ‪،‬‬
‫‪ .4‬تعهدات و ملزومات برنامه هاي نت جاري ‪.‬‬
‫سطح اجزاء شبکه ‪ .1 :‬ليستي از اجزاء ‪،‬‬
‫‪ .2‬اطالعات گذشته اعمال نت روي اجزاء‬
‫داده هاي ورودي مورد نياز در اناليز ‪RCM‬‬
‫براي اناليز هزينه‪/‬فايده ‪ .1 :‬هزينه قابليت اطمينان شامل هزينه هاي سرمايه گذاري و هزينه‪-‬‬
‫هاي ناشي از خاموشي‪،‬‬
‫‪ .2‬هزينه انجام نت ‪،‬شامل هزينه هاي نيروي انساني‪،‬‬
‫مواد(‪، )Material‬تعويض اجزاء و ‪. . .‬‬
‫‪ .3‬هزينه عدم انجام نت‪،‬که شامل هزينه هاي خاموشي که شرک تها و‬
‫مشترکين متحمل مي شوند‪.‬‬
‫موانع و سختي ها‪:‬‬
‫بايد بتوانيم با پروسه تعميراتي که طرح ريزي مي کنيم ‪ ،‬شرک تهاي برق را در زمينه‬
‫اهميت ارتباط بين اعمال نت و قابليت اطمينان سيستم ‪ ،‬مجاب کنيم ‪.‬‬
‫در سطح اجزاء شبکه بايد قادر باشيم بر روي موارد زير بحث کنيم ‪:‬‬
‫ مدهاي خرابي اجزاء را تعيين و انها را رتبه بندي کنيم ‪.‬‬‫ تعيين اينکه کدام يک از مدها از اعمال تعميرات تاثير مي پذيرند ‪.‬‬‫ تعيين ارتباط بين خرابيها(‪ )Failures‬و طول عمر اجزاء ‪.‬‬‫‪ -‬بررسي اينکه اعمال نت روي کدام ‪ Failure‬ها اثر دارد (‪)Constant or Wear out‬‬
‫در سطح اناليز ‪Cost/Benefit‬توجه به اينکه کدام فاک تورها بايد باالنس شوند بسيار حياتي‬
‫است ‪.‬‬
‫مطالعه موردي‬
‫مطالعه روي يک شبکه توزيع شهري در استکهلم سوئد بنام ‪ (kV220/11(Birka‬انجام شد‪.‬‬
‫نتايج بررسي شبکه ‪:‬‬
‫ سطح ولتاژ ‪ 11kV‬با توجه به تعداد خرابي ها (‪ )%35‬و مدت زمان خاموشي مشترکين‪ ،‬سطح ولتاژ بحراني در مطالعات‬‫قابليت اطمينان محسوب مي شود‪.‬‬
‫ کابل زير زميني ‪ 11kV‬علت ‪ %62‬قطعي ها در ان منطقه است و ‪ %78‬مشترکين را تحت تاثير قرار مي دهد‪.‬‬‫کابل ‪ 11kV‬از اجزاء حياتي سيستم است و مدلسازي نرخ خرابي اين کابل در رسيدن به استراتژي موثر نت در‬
‫سيستم ‪ Birka‬ضروري است‪.‬‬
‫باشد ‪.‬‬
‫اين مدل بايد بفرم كلي‬
Birka –
Urban Distribution System
‫درخت خطا‪:‬‬
‫تعيين دالئل خرابي‬
‫در سيستم ‪Birka‬‬
‫‪Water Treeing‬‬
‫پديده ‪ Water Treeing‬در کابل‬
‫مهمترين پديده اي که در اثر پير شدن کابلهاي با عايق پليمريک بوجود مي ايد‪.‬‬
‫‪ o‬شکافهاي ي که روي عايق کابل ايجاد مي شود و رشدي شبيه شاخه هاي درخت دارد که مي تواند تا اليه‬
‫بيروني عايق کابل پيشروي کند‪ ،‬به اين ترتيب رطوبت مي تواند به داخل کابل نفوذ کند و باعث کاهش‬
‫ولتاژ شکست و نتيجتا وقوع خطا شود‪.‬‬
‫‪Reliability Assessment of Distribution Power‬‬
‫‪System‬‬
‫هر مد خرابي‬
‫وروديهاي برنامه ‪ :‬شاخصهاي قابليت اطمينان براي‬
‫هر نقطه بار‬
‫خروجيهاي برنامه ‪ :‬شاخصهاي قابليت اطمينان سيستم (‪ SAIDI ،SAIFI‬و‪) ...‬‬
‫مدلسازي تابع نرخ خرابي‬
‫افزايش نرخ خرابي‬
‫‪.I‬‬
‫کاهش ولتاز شکست‬
‫محاسبه نرخ خرابيها بصورت تابعي از زمان (‪)t‬‬
‫‪ .II‬اعمال اثرات ‪ PM‬روي ان و استخراج تابع‬
‫رشد ‪Water Tree‬‬
‫مدلسازي تابع نرخ خطا بفرم‬
‫سه نوع عمليات مختلف تعميراتي مطالعه شد ‪:‬‬
‫‪ - 1‬اعمال ‪ PM‬از طريق عمليات نوسازي (‪ – )Rehabilitation‬تزريق سيليکن به عايق کابل ‪.‬‬
‫‪ -2‬اعمال ‪ PM‬از طريق تعويض کابلهاي معيوب ‪.‬‬
‫‪ - 3‬اک تفا کردن به ‪. CM‬‬
‫مدلسازي تابع نرخ خرابي بفرم‬
‫دو استراتژي مختلف ‪ PM‬مطالعه شد‪:‬‬
‫‪ PM - 1‬در سالهاي ‪ 11، 9‬و‪12‬عمر کابل اعمال شد و هر بار به ‪ %10‬از کل کابلها ‪.)S1(11V‬‬
‫‪ PM - 2‬در سالهاي ‪11، 9‬و‪12‬عمر کابل اعمال شد و هر بار به ‪ %30‬از کل کابلهاي ‪.)S2( 11kV‬‬
‫نتايج حاصل از اعمال هر دو استراتژي ‪PM‬‬
‫اناليز قابليت اطمينان‬
‫با مقايسه‬
‫استراتژيهاي مختلف ‪PM‬‬
‫‪ -‬اعمال استراتژيهاي مختلف ‪PM‬‬
‫توابع متفاوتي براي‬
‫‪ RUN -‬برنامه ‪ RADPOW‬براي هر کدام‬
‫مدلسازي اثر ‪ PM‬بر قابليت اطمينان‬
‫شاخصهاي مختلف قابليت اطمينان‬
‫کدام متد ‪ PM‬مناسبترين است ؟‬
‫‪Cf‬‬
‫‪Failures‬‬
‫‪Cpm‬‬
‫توابع هزينه اعمال ‪PM‬‬
‫‪Cint‬‬
‫خاموشيها‬
‫تعميرات ‪Corrective‬‬
‫نوسازي‬
‫هزينه هاي ساليانه‬
‫تعميرات ‪Preventive‬‬
‫تعويض‬