基于帕累托法则的发电企业计量器具管理及应用

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

（国网四川综合能源服务有限公司，成都 610071）

0 引言

发电企业的计量器具种类繁多，数量庞大，对发电企业的生产、经营起到非常重要的作用。怎样维护、管理这些计量器具一直困扰着企业的管理者。“状态检修”的提出意在通过状态监测手段，诊断设备健康状况，确定设备是否需要检修或最佳检修时机[1-4]，减轻维护大量计量设备的困难。但是，凭现有的检测手段和数据分析手段，很难准确的判断某一计量器具是否需要检修或什么时间需要检修，大多数企业为保险起见，采用的仍然是计划检修，效率极低，最终没有解决发电企业数量庞大的计量器具的管理问题。

1 帕累托法则（Pareto principle）简介

1.1 什么是帕累托法则

帕累托法则是由意大利经济学家帕累托提出来的。它强调关键少数决定事件发展态势。这个定律的灵感源自帕累托在自家花园里对豌豆树的观察，他发现他们家百分之八十的豌豆是由百分之二十的豌豆树产生的，也就是说几颗最出色的豌豆树带来了最多的果实。帕累托专门写了论述这个现象的文章，得出了帕累托定律。帕累定律虽然只是经验的观察和统计学上的一些发现，但是随着这个定律的流传，人们发现好像不管是在经济上，企业管理上，生活上都在印证这个观点。这个定律启示我们如果你能找到那个20%起决定性作用的因素，然后把更多的时间、精力投入在这20%里面，就能产生放大无数倍的效果[5-10]。把帕累托法则应用到生产管理上，一定能给企业的管理带来重大的改观。

1.2 帕累托法则的数学依据

从帕累托法则的起源和定义来看，我们可以假设X是服从参数为λ 的指数分布，α>0，则有：Y=αex

其中λ>0 为索引参数，α 为最小值参数，因为P{Y>α}=1。可以推导出Y 的概率分布为：P（Y>y）=（y/α）＾（-λ）

这就是帕累托法则。进一步可以得到Y 的分布函数为：FY（y）=1-P（Y>y）=1-αλy-λ，y≥α

对y 求导，得到Y 的密度函数：fY（y）=λαλy-（λ+1），y≥α

由于fY（y）为正时（即y≥α 时），Y 的密度函数等于一个常数乘以y 的幂函数，所以帕累托分布实际上是幂定律分布的一种，是由两个数量a 和λ 参数化的幂定律分布，它的特点和性质符合幂定律分布的特点和性质[11]。如图1所示为幂定律分布的示意图。

图1 幂定律分布示意图

图1 说明大部分的结果和产出实际上都是源于少部分的原因和付出；幂定律分布对期望的分析没有实际意义。

对于fY（y），我们分别取λ 为1、2、3，当α=1 时可以得到帕累托分布在随参数λ 变化时的函数图象，如图2所示。

图2 帕累托分布随参数λ 变化的走势图

由图2 可见，随着参数λ 的变化，分布曲线的形状在发生变化，进一步说明帕累托法则中的20%和80%并不是一个绝对的比例，它可能是各种极端的数据。

1.3 ABC 分类法（Activity Based Classification）简介

ABC 分类方法是帕累托法则的一种应用策略，它的实质就在于抓住事物最重要的内容，把不同的事物区分开来，通过对被管理的事物进行分组，实现有区别地管理[12-16]。ABC 分类法根据重要程度将研究的事物分成A、B、C 三类，A 类为管理的重点，B 类为管理的次重点，C 类为一般，实现区别管理，以提高效率。

2 发电企业计量器具的分类建议

随着发电机组容量的不断增大，发电厂计量器具的种类和数量都在不断增加。用ABC 分类法来管理计量器具可以提高生产效率，但是对计量器具进行分类并非易事。当我们在处理计量器具的时候，计量器具的数量、种类以及性能等指标都是可以量化的因素，而计量器具在生产过程中的重要性却是不可量化的，他需要专业人员经过分析判断来确定。这里根据多年对发电企业的技术监督经验，结合国家法律、法规规定，给出发电企业计量器具分类的建议。

2.1 A 类计量器具

①电厂最高计量标准和用于量值传递的计量器具。②《中华人民共和国计量法》规定的用于贸易结算、安全防护、环境监测、医疗卫生等属强制管理范围的计量检测设备。③参与机组过程控制或直接关系机组稳定运行的设备。

2.2 B 类计量器具

①重要的监视、记录计量器具。②用于电厂内部核算的能源、物资管理用计量器具。③固定安装在装置上，数据要求较高，但平时不允许拆装，实际检定周期必须和设备检修同步的计量器具。

2.3 C 类计量器具

①电厂生产工艺过程、质量检验、经营管理、能源管理中装置上固定安装不易拆卸，而又无严格准确度要求的指示用计量器具。②计量器具性能稳定，可靠性高而使用又不频繁，量值不易改变的计量器具。③国家没有检定和校验要求的计量器具。④政府标准计量部门不开展检定工作，电厂无处送检，自己又不能检定的计量检测设备[17-21]。

3 计量器具的分类管理方法建议

在完成了企业计量器具的分类之后，需要对不同类别的计量器具进行区别管理，怎样管理计量器具才能实现效率、利益的最大化，这里给出建议：A 类计量器具中凡是强制检定的计量器具按国家的有关规定进行管理。其他A类计量器具的检定按照国家计量检定规程规定的最长检定周期进行，每个检定周期进行100%的检定。B 类计量器具和C 类计量器具在每个检定周期实行抽检，B 类计量器具在每个检定周期的抽检率为50%，C 类计量器具的抽检率为10%，未被抽检的需检查运行是否正常。对于在设备运行时无法停运进行检定的，可以结合机组年度检修或设备定期维护工作进行检定，同时建立检定轮换计划和检定台账，确保所有计量器具被正常抽检。

如果能够把发电企业的计量器具的统计、分类做好，利用ABC 分类管理法来管理电厂的计量器具，电厂大概有70%到90%的计量器具都不需要完全按照规程、规范要求的检定周期去开展定期检定工作，工作量将大大减少并且质量可控。

4 发电企业计量器具分类管理实例

我们以国家开发投资公司某水力发电厂为例，看看发电厂计量器具的管理现状。该水力发电厂装机6×60 万千瓦，属于国内较大型的水利发电厂。电厂目前除强制检定的计量器具和标准表每年定点送检外，在年度机组C 级检修和设备定期维护中，对所有用于过程控制和显示的变送器、测量开关、交采装置等器具进行全部检定，检定范围大，缺乏重点。计量器具每年频繁拆装，常常出现接线端子滑丝、接口螺纹磨损等现象，造成计量器具部件损坏。专业人员疲于繁杂的维护、检定工作，完全没有办法顾及更多的技术管理工作，由于抓不住重点，实际根本无法保证设备、机组的安全运行。

帕累托法则启发我们，发电厂计量器具虽然很多，但是总有一部分计量器具对电厂的生产、经营以及安全起重要的作用，通过合理分配时间和力量到重要程度不同的计量器具上将会完全改变状况。为便于计量器具的统计和管理，下面按照该锦屏一级水力发电厂设置的专业班组来划分发电厂的各个系统，分系统进行统计并分类。约定标准装置及试验设备划归电气专业，电能计量装置划归监控专业，充分考虑计量器具的重要性进行分类：

①机械系统压力容器安全阀、调速器压力罐压力表、筒阀压力罐压力表划为A 类计量器具。气系统压力表、高压油减载装置压力表划为B 类计量器具。

②电气专业GIL 系统线路CT，GIS 系统500kV 母线PT、封闭母线系统PT、CT 以及水厂液位传感器划为B 类计量器具。

③自动化专业调速器控制系统变送器、机组调速油压控制系统、机筒阀油压控制系统的压力开关、压力变送器划为A 类计量器具，励磁系统变送器、调速器控制系统DIS 综合显示表、调速器接力器开、关机腔压力变送器、机组直流系统变送器、筒阀控制系统传感器划为B 类计量器具；大坝表孔闸门、泄洪洞闸门、中孔闸门及弧形门水封控制系统压力开关及变送器划归A 类，底孔闸门压力开关及变送器、低压空压机控制系统、中压空压机控制系统压力开关及变送器划为B 类计量器具。

④监控专业的电能量采集装置中，主变及线路侧电能表划为A 类计量器具，发电机出口、厂高变侧电能表划为B 类计量器具；发电机、水轮机、测温系统LCU 以及远程柜多功能变送器、调速器事故低油压开关、分段关闭电磁阀投、退压力开关划归A 类，调速器压力变送器、筒阀油压装置压力变送器划归B 类；机组高压油控制系统压力开关、变送器、机组测速制动系统1YK、2YK 风闸压力开关划归A 类，测速装置及气源压力变送器划归B 类；机组主轴密封冷却水压力变送器、主轴密封水压力开关划归A类，导叶开度传感器、机组水轮机仪表盘蜗壳进口压力变送器、蜗壳压差变送器、尾水出口压力变送器划归B 类；机组测温端子箱上导瓦、上导油槽、推力瓦、油槽下导瓦、推力瓦、推力瓦间、水导瓦、水导油温RTD 划归B 类；机组自动化元件端子箱大轴补气水压力开关划归A 类，大轴补气水压力变送器划归B 类；机组及主变技术供水压力开关、机组状态在线监测系统的噪声传感器划归A 类，机组及主变技术供水控制系统，机组及主变技术供水压力变送器、公用LCU、GISLCU 多功能变送器划为B 类计量器具。

⑤继电保护专业发变组保护系统励磁变、高厂变温控箱、400V 控制系统400V 段温控箱、主变冷却器控制系统主变冷却器水流量计、进水压力计、主变油面温度计、主变绕组温度计、主变油位计、通信系统电池电压变送器划为B 类计量器具。

当确定了A 类和B 类计量器具后，其他计量器具就都划归C 类计量器具了。如表1 所示，为该发电厂全厂计量器具的分类统计表。

表1 某6×60 万千瓦水力发电厂计量器具分类统计表

从表1 可以看到，全厂的计量器具总和为4696 只，其中A 类计量器具占总数的7%，B 类计量器具占总数的18%，C 类计量器具占总数的74%，和帕累托分布非常一致。帕累托法则的效率体现在花百分之二十的力气实现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气实现另外四件事百分之八十的效果，那么花百分之百的力气就能实现正常情况百分之四百的效果。所以，它是“事半功两倍”的管理方法。并且这个原则还约束你不要恋战，追求局部的更好甚至完美，有可能花费巨大的资源和时间。所以完全有理由把工作的重点放在A 类计量设备上，B 类和C 类计量设备的管理可以付出少很多的代价。

5 结语

将帕累托法则的基本思想应用到发电企业计量管理中，可以使发电企业的管理效率和效益大大提高。实践证明，发电厂采纳了ABC 分类管理法进行管理不容易出现安全事故，并且专业人员可以从繁杂的日常维护工作中解脱出来，去完成一些更重要的工作，使专业工作和技术管理工作效率得到提升，从而提高了发电厂的技术管理水平和经济效益。但是，也有一些企业受设备、人员等各种因素的影响采纳起来比较困难。本文的实例和归纳的方法希望能为这些发电企业的技术管理工作提供一些思路，改进目前的管理状况，更加适应市场的需求，确保发电企业安全、经济、高效率的运转。