基于帕累托法則的發電企業計量器具管理及應用

何群 HE Qun；徐志向 XU Zhi-xiang；梁建 LIANG Jian；范小濤 FAN Xiao-tao

（國網四川綜合能源服務有限公司，成都 610071）

0 引言

發電企業的計量器具種類繁多，數量龐大，對發電企業的生產、經營起到非常重要的作用。怎樣維護、管理這些計量器具一直困擾著企業的管理者。“狀態檢修”的提出意在通過狀態監測手段，診斷設備健康狀況，確定設備是否需要檢修或最佳檢修時機[1-4]，減輕維護大量計量設備的困難。但是，憑現有的檢測手段和數據分析手段，很難準確的判斷某一計量器具是否需要檢修或什么時間需要檢修，大多數企業為保險起見，采用的仍然是計劃檢修，效率極低，最終沒有解決發電企業數量龐大的計量器具的管理問題。

1 帕累托法則（Pareto principle）簡介

1.1 什么是帕累托法則

帕累托法則是由意大利經濟學家帕累托提出來的。它強調關鍵少數決定事件發展態勢。這個定律的靈感源自帕累托在自家花園里對豌豆樹的觀察，他發現他們家百分之八十的豌豆是由百分之二十的豌豆樹產生的，也就是說幾顆最出色的豌豆樹帶來了最多的果實。帕累托專門寫了論述這個現象的文章，得出了帕累托定律。帕累定律雖然只是經驗的觀察和統計學上的一些發現，但是隨著這個定律的流傳，人們發現好像不管是在經濟上，企業管理上，生活上都在印證這個觀點。這個定律啟示我們如果你能找到那個20%起決定性作用的因素，然后把更多的時間、精力投入在這20%里面，就能產生放大無數倍的效果[5-10]。把帕累托法則應用到生產管理上，一定能給企業的管理帶來重大的改觀。

1.2 帕累托法則的數學依據

從帕累托法則的起源和定義來看，我們可以假設X是服從參數為λ 的指數分布，α>0，則有：Y=αex

其中λ>0 為索引參數，α 為最小值參數，因為P{Y>α}=1。可以推導出Y 的概率分布為：P（Y>y）=（y/α）＾（-λ）

這就是帕累托法則。進一步可以得到Y 的分布函數為：FY（y）=1-P（Y>y）=1-αλy-λ，y≥α

對y 求導，得到Y 的密度函數：fY（y）=λαλy-（λ+1），y≥α

由于fY（y）為正時（即y≥α 時），Y 的密度函數等于一個常數乘以y 的冪函數，所以帕累托分布實際上是冪定律分布的一種，是由兩個數量a 和λ 參數化的冪定律分布，它的特點和性質符合冪定律分布的特點和性質[11]。如圖1所示為冪定律分布的示意圖。

圖1 冪定律分布示意圖

圖1 說明大部分的結果和產出實際上都是源于少部分的原因和付出；冪定律分布對期望的分析沒有實際意義。

對于fY（y），我們分別取λ 為1、2、3，當α=1 時可以得到帕累托分布在隨參數λ 變化時的函數圖象，如圖2所示。

圖2 帕累托分布隨參數λ 變化的走勢圖

由圖2 可見，隨著參數λ 的變化，分布曲線的形狀在發生變化，進一步說明帕累托法則中的20%和80%并不是一個絕對的比例，它可能是各種極端的數據。

1.3 ABC 分類法（Activity Based Classification）簡介

ABC 分類方法是帕累托法則的一種應用策略，它的實質就在于抓住事物最重要的內容，把不同的事物區分開來，通過對被管理的事物進行分組，實現有區別地管理[12-16]。ABC 分類法根據重要程度將研究的事物分成A、B、C 三類，A 類為管理的重點，B 類為管理的次重點，C 類為一般，實現區別管理，以提高效率。

2 發電企業計量器具的分類建議

隨著發電機組容量的不斷增大，發電廠計量器具的種類和數量都在不斷增加。用ABC 分類法來管理計量器具可以提高生產效率，但是對計量器具進行分類并非易事。當我們在處理計量器具的時候，計量器具的數量、種類以及性能等指標都是可以量化的因素，而計量器具在生產過程中的重要性卻是不可量化的，他需要專業人員經過分析判斷來確定。這里根據多年對發電企業的技術監督經驗，結合國家法律、法規規定，給出發電企業計量器具分類的建議。

2.1 A 類計量器具

①電廠最高計量標準和用于量值傳遞的計量器具。②《中華人民共和國計量法》規定的用于貿易結算、安全防護、環境監測、醫療衛生等屬強制管理范圍的計量檢測設備。③參與機組過程控制或直接關系機組穩定運行的設備。

2.2 B 類計量器具

①重要的監視、記錄計量器具。②用于電廠內部核算的能源、物資管理用計量器具。③固定安裝在裝置上，數據要求較高，但平時不允許拆裝，實際檢定周期必須和設備檢修同步的計量器具。

2.3 C 類計量器具

①電廠生產工藝過程、質量檢驗、經營管理、能源管理中裝置上固定安裝不易拆卸，而又無嚴格準確度要求的指示用計量器具。②計量器具性能穩定，可靠性高而使用又不頻繁，量值不易改變的計量器具。③國家沒有檢定和校驗要求的計量器具。④政府標準計量部門不開展檢定工作，電廠無處送檢，自己又不能檢定的計量檢測設備[17-21]。

3 計量器具的分類管理方法建議

在完成了企業計量器具的分類之后，需要對不同類別的計量器具進行區別管理，怎樣管理計量器具才能實現效率、利益的最大化，這里給出建議：A 類計量器具中凡是強制檢定的計量器具按國家的有關規定進行管理。其他A類計量器具的檢定按照國家計量檢定規程規定的最長檢定周期進行，每個檢定周期進行100%的檢定。B 類計量器具和C 類計量器具在每個檢定周期實行抽檢，B 類計量器具在每個檢定周期的抽檢率為50%，C 類計量器具的抽檢率為10%，未被抽檢的需檢查運行是否正常。對于在設備運行時無法停運進行檢定的，可以結合機組年度檢修或設備定期維護工作進行檢定，同時建立檢定輪換計劃和檢定臺賬，確保所有計量器具被正常抽檢。

如果能夠把發電企業的計量器具的統計、分類做好，利用ABC 分類管理法來管理電廠的計量器具，電廠大概有70%到90%的計量器具都不需要完全按照規程、規范要求的檢定周期去開展定期檢定工作，工作量將大大減少并且質量可控。

4 發電企業計量器具分類管理實例

我們以國家開發投資公司某水力發電廠為例，看看發電廠計量器具的管理現狀。該水力發電廠裝機6×60 萬千瓦，屬于國內較大型的水利發電廠。電廠目前除強制檢定的計量器具和標準表每年定點送檢外，在年度機組C 級檢修和設備定期維護中，對所有用于過程控制和顯示的變送器、測量開關、交采裝置等器具進行全部檢定，檢定范圍大，缺乏重點。計量器具每年頻繁拆裝，常常出現接線端子滑絲、接口螺紋磨損等現象，造成計量器具部件損壞。專業人員疲于繁雜的維護、檢定工作，完全沒有辦法顧及更多的技術管理工作，由于抓不住重點，實際根本無法保證設備、機組的安全運行。

帕累托法則啟發我們，發電廠計量器具雖然很多，但是總有一部分計量器具對電廠的生產、經營以及安全起重要的作用，通過合理分配時間和力量到重要程度不同的計量器具上將會完全改變狀況。為便于計量器具的統計和管理，下面按照該錦屏一級水力發電廠設置的專業班組來劃分發電廠的各個系統，分系統進行統計并分類。約定標準裝置及試驗設備劃歸電氣專業，電能計量裝置劃歸監控專業，充分考慮計量器具的重要性進行分類：

①機械系統壓力容器安全閥、調速器壓力罐壓力表、筒閥壓力罐壓力表劃為A 類計量器具。氣系統壓力表、高壓油減載裝置壓力表劃為B 類計量器具。

②電氣專業GIL 系統線路CT，GIS 系統500kV 母線PT、封閉母線系統PT、CT 以及水廠液位傳感器劃為B 類計量器具。

③自動化專業調速器控制系統變送器、機組調速油壓控制系統、機筒閥油壓控制系統的壓力開關、壓力變送器劃為A 類計量器具，勵磁系統變送器、調速器控制系統DIS 綜合顯示表、調速器接力器開、關機腔壓力變送器、機組直流系統變送器、筒閥控制系統傳感器劃為B 類計量器具；大壩表孔閘門、泄洪洞閘門、中孔閘門及弧形門水封控制系統壓力開關及變送器劃歸A 類，底孔閘門壓力開關及變送器、低壓空壓機控制系統、中壓空壓機控制系統壓力開關及變送器劃為B 類計量器具。

④監控專業的電能量采集裝置中，主變及線路側電能表劃為A 類計量器具，發電機出口、廠高變側電能表劃為B 類計量器具；發電機、水輪機、測溫系統LCU 以及遠程柜多功能變送器、調速器事故低油壓開關、分段關閉電磁閥投、退壓力開關劃歸A 類，調速器壓力變送器、筒閥油壓裝置壓力變送器劃歸B 類；機組高壓油控制系統壓力開關、變送器、機組測速制動系統1YK、2YK 風閘壓力開關劃歸A 類，測速裝置及氣源壓力變送器劃歸B 類；機組主軸密封冷卻水壓力變送器、主軸密封水壓力開關劃歸A類，導葉開度傳感器、機組水輪機儀表盤蝸殼進口壓力變送器、蝸殼壓差變送器、尾水出口壓力變送器劃歸B 類；機組測溫端子箱上導瓦、上導油槽、推力瓦、油槽下導瓦、推力瓦、推力瓦間、水導瓦、水導油溫RTD 劃歸B 類；機組自動化元件端子箱大軸補氣水壓力開關劃歸A 類，大軸補氣水壓力變送器劃歸B 類；機組及主變技術供水壓力開關、機組狀態在線監測系統的噪聲傳感器劃歸A 類，機組及主變技術供水控制系統，機組及主變技術供水壓力變送器、公用LCU、GISLCU 多功能變送器劃為B 類計量器具。

⑤繼電保護專業發變組保護系統勵磁變、高廠變溫控箱、400V 控制系統400V 段溫控箱、主變冷卻器控制系統主變冷卻器水流量計、進水壓力計、主變油面溫度計、主變繞組溫度計、主變油位計、通信系統電池電壓變送器劃為B 類計量器具。

當確定了A 類和B 類計量器具后，其他計量器具就都劃歸C 類計量器具了。如表1 所示，為該發電廠全廠計量器具的分類統計表。

表1 某6×60 萬千瓦水力發電廠計量器具分類統計表

從表1 可以看到，全廠的計量器具總和為4696 只，其中A 類計量器具占總數的7%，B 類計量器具占總數的18%，C 類計量器具占總數的74%，和帕累托分布非常一致。帕累托法則的效率體現在花百分之二十的力氣實現某件事百分之八十的效果，然后可以花剩下百分之八十的力氣實現另外四件事百分之八十的效果，那么花百分之百的力氣就能實現正常情況百分之四百的效果。所以，它是“事半功兩倍”的管理方法。并且這個原則還約束你不要戀戰，追求局部的更好甚至完美，有可能花費巨大的資源和時間。所以完全有理由把工作的重點放在A 類計量設備上，B 類和C 類計量設備的管理可以付出少很多的代價。

5 結語

將帕累托法則的基本思想應用到發電企業計量管理中，可以使發電企業的管理效率和效益大大提高。實踐證明，發電廠采納了ABC 分類管理法進行管理不容易出現安全事故，并且專業人員可以從繁雜的日常維護工作中解脫出來，去完成一些更重要的工作，使專業工作和技術管理工作效率得到提升，從而提高了發電廠的技術管理水平和經濟效益。但是，也有一些企業受設備、人員等各種因素的影響采納起來比較困難。本文的實例和歸納的方法希望能為這些發電企業的技術管理工作提供一些思路，改進目前的管理狀況，更加適應市場的需求，確保發電企業安全、經濟、高效率的運轉。