Tilstandsbasert modell for beregning av restlevetid

Transkript

1 Tilstandsbasert modell for beregning av restlevetid Jørn Heggset SINTEF Energiforskning EBL Temadag 14. oktober 2009 SINTEF Energiforskning AS 1

2 Sviktmodell Vedlikeholdsobjekt Design Skadetyper Påkjenning Teknisk tilstand Tiltak Svikt (uønskede hendelser) Barrierer / konsekvensreduserende tiltak Konsekvens av svikt Risiko (uønskede hendelser) SINTEF Energiforskning AS 2

3 Sannsynlighet for svikt/hendelse Svikt (uønsket hendelse) Oljekjøler for transformator Initierende hendelse Oppdages lekkasjen? Eksplosjon/ brann? Slukkes brannen? Skade kun på trafo? Resultat av hendelsen (utfall) Konsekvens av svikt Ja Vann i olje/isolasjon 0,6 0,12 Lekkasje Ja Skadet trafo av vann i 0,1 0,0064 trafoolje Ja 0,2 0,8 Ja Havarert trafo 0,3 0,0173 Nei Nei 0,4 0,9 Nei Havarert trafo m.m. 0,7 0,0403 Nei Vann i olje/isolasjon 0,2 0,016 SINTEF Energiforskning AS 3

4 Levetidsmodell I Levetidskurve Tilstand Nytilstand Svikt Feil Krevd funksjon / tilstand Tid t SINTEF Energiforskning AS 4

5 Levetidsmodell II Beskrivelse av teknisk tilstand Tilstandsutviklingen er ofte observerbar (inspeksjoner, tilstandskontroll) Vi bruker en karakterskala for å klassifisere teknisk tilstand Karakter Betydning 1 Ingen tegn til svekkelse. 2 3 Noe tegn til nedbrytning. Resultatet er noe dårligere enn i ny tilstand. Utbredt tegn til nedbrytning. Betydelig dårligere enn i ny tilstand. 4 Tilstanden er kritisk. 5 Feil SINTEF Energiforskning AS 5

6 Levetidsmodell III Verdensbilde Tilstand Levetidskurve T 1 T 2 T 3 T 4 T = T 1 + T 2 + T 3 + T 4 Karakter Svikt Tid [år] Idriftsettelse, rehabilitering, etc. SINTEF Energiforskning AS 6

7 f(t) f(t) f(t) f(t) Levetidsmodell IV Matematisk modellering av levetidskurver Tilstand Karakter T 1 T 2 T 3 T 4 5 Tid [år] Idriftsettelse, 0.25 rehabilitering, 0.20 etc f(t) f(t) f(t) f(t) tid tid tid tid SINTEF Energiforskning AS 7

8 Levetidskurver Sannsynlighetsfordeling Degradering Svikttider = Levetider Krevd funksjon / tilstand t = 0 Tid t Tid t SINTEF Energiforskning AS 8

9 Levetidsmodell IV Levetidsmodell Isteden for å modellere hele levetiden med en sannsynlighetsfordeling modelleres oppholdstiden i hver tilstand med en sannsynlighetsfordeling. Vi bruker en gammafordeling for å modellere oppholdstiden i en tilstand, dvs. fire gammafordelinger for tilstandene 1-4 SINTEF Energiforskning AS 9

10 condition P_svikt Levetidsmodell V - Bruk av levetidsmodellen Beregning av sviktsannsynlighet 0.18 Sviktsannsynlighet år Beregning av forventet restlevetid Simulering av tilstandsutvikling Simulation with Markov process time t [years] SINTEF Energiforskning AS 10

11 fra teori til praksis Hvordan anvendes levetidsmodellen? 3 trinn for å beregne resultater: Trinn 1: Definisjon av enhet, skadetype/-mekanisme, driftsbetingelser og tilstandskriterier (1-5) Trinn 2: Estimering av oppholdstider (10%-kvantil og forventet oppholdstid) Trinn 3: Beregning av sviktsannsynlighet og restlevetid basert på aktuell tilstand SINTEF Energiforskning AS 11

12 Trinn 1 EXCEL-verktøyet Estimering sviktsannsynlighet SINTEF Energiforskning AS 12

13 f(t) tid f(t) Modellanvendelse, Trinn 2 Estimering av oppholdstider Skjema for ekspertvurdering Varighet og spredning for tilstandene 1-4 Forventet oppholdstid 10%-kvantil SINTEF Energiforskning AS 13

14 Trinn 2 Forventet oppholdstid / typisk varighet for tilstand i; E(T i ) Gi ditt beste estimat for oppholdstiden i tilstand i. f(t) E(T i )=? t SINTEF Energiforskning AS 14

15 F(t) f(t) Trinn 2 10%-kvantil (t 0.1,i ) 10%-kvantil 10 % av alle komponenter har en oppholdstid som er kortere enn t 0.1,i, 90 % har en oppholdstid som er lengre enn t 0.1,i. A=0.1 A=0.9 t 0.1,i =? Tenk deg 10 like komponenter: Hva er den korteste oppholdstiden i tilstand i til disse ti komponentene? t t 0.1,i =? t SINTEF Energiforskning AS 15

16 Modellanvendelse, Trinn 3 Beregning av sviktsannsynlighet og restlevetid Verktøy Estimering sviktsannsynlighet 1. Velg en ekspertvurdering 2. Angi tilstand Sviktsannsynlighet og forventet restlevetid 3. Lagre resultater i en SV2-fil SINTEF Energiforskning AS 16

17 Eksempel Trinn 3: Sviktsannsynlighet og restlevetid Informasjon om oppholdstidene Informasjon om enhet, skade og ekspertvurdering Restlevetid Sviktsannsynlighet SINTEF Energiforskning AS 17

18 Tilstandsdata + Driftshistorikk Ekspertvurderinger + Teknisk tilstand TC 1 TC 2 TC 3 Svikt Håndbøker for tilstandsfastlegging TC 4 TC 5 T 1 T 2 T 3 T 4 Idriftsettelse, rehabilitering, etc. Tid [år] Sannsynlighet for svikt SINTEF Energiforskning AS 18

19 Arbeidsgrupper etter behov Tilstandskontroll og restlevetid for nettkomponenter Brukergruppe WP1 PhD Tilstandskontroll Tilstandskontroll Tilstandskontroll Kraftledning Kabel Transformator Andre komponenter WP2 Levetidskurver Håndbøker Programvare Restlevetid Sviktsannsynlighet Levetidskostnader SINTEF Energiforskning AS 19

20 Brukergruppe Øvrige deltakere Lyse Elnett (leder BG) Hafslund Nett Statnett BKK Nett Agder Energi Nett Eidsiva Nett Statkraft Energi Trondheim Energi Nett Skagerak Energi Nett Statkraft Innovasjon REN EdF R&D EBL Kompetanse TrønderEnergi Nett Sunnhordland kraftlag Istad Nett NTE Nett Helgelandskraft SKS Nett BKK Produksjon Sira-Kvina kraftselskap Nexans Norway Draka Norsk Kabel Samarbeidsavtale med: Elforsk (Sverige) DEFU (Danmark) SINTEF Energiforskning AS 20

21 Verdiskapende vedlikehold innen kraftproduksjon EBL Kompetanse er prosjekteier SINTEF Energiforskning er utfører Varighet: Budsjett: 28 mill kr Deltakere EBL Kompetanse Agder Energi Produksjon Akershus Kraft BKK Produksjon E-CO Vannkraft EB Kraftproduksjon Eidsiva Vannkraft Hafslund Norsk Hydro Lyse Produksjon Nord-Trøndelag Everk Otra Kraft Sira-Kvina kraftselskap Skagerak Energi Statkraft Energi Sunnhordland kraftlag Tafjord Kraftproduksjon Deltakere forts. TrønderEnergi Kraft Østfold Energi Produksjon Alstom Vannkraft Rainpower SN Power Invest ELFORSK E.ON Vattenkraft Fortum Generation Vattenfall Vattenkraft Skellefteå Kraft Jämtkraft Sollefteåforsens AB Karlstads Energi Öresundskraft SINTEF Energiforskning AS 21