解码可靠性指标②故障频次与MTBF 既生瑜何生亮？

相信不少风电同仁，都存在这两点疑问：

1、故障频次和MTBF都是衡量风电机组可靠性的指标，两者有何区别，谁更具有代表性？

2、部分整机商介绍其风电项目的MTBF可达到6000（小时）以上，相当于连续250天无故障运行，这与业主对机组可靠性的实际感受有很大偏差。

问题到底出在哪儿？

我们先从MTBF的统计方法来谈谈。

相关阅读：解码风机可靠性指标：异常的故障频次

MTBF是英文Mean Time Between Failures的缩写，意为“平均故障间隔时间”或“平均无故障运行时间”，它直接衡量产品的整体可靠性水平，综合评估故障频次和故障维修能力。

图解“故障间隔时间”

MTBF的计算方法和标准，源自军用和商用电子设备行业，其对产品可靠性和耐久性要求苛刻，其他行业沿用MTBF均属于“跨界”。

既生瑜何生亮？

具体到风电行业，月故障频次的常规记录方法为：统计周期内单台机组每月发生故障停机次数的平均值，计算公式如下：

MTBF记录方法：统计周期内，机组无故障运行时间和故障次数的比值，计算公式如下：

通常，故障频次（故障率）越高，机组的无故障运行时间越短，MTBF越低，两者成反比关系。

但是，与故障频次相比，MTBF的公式中存在一个新增变量“故障停机小时数”，加入这个变量以后，故障频次与MTBF的差别能有多大呢？

为了解答这个疑问，我们选取了国内不同资源、不同机型、不同运行年限的200余座风电场，根据风电场的MTBF和故障频次数据生成图表。【为了能更清晰地展示出两者的线性关系，将故障频次的数据处理为1/故障频次（即故障频次的倒数）】。

图表说明：

左侧纵坐标及蓝色折线代表MTBF

右侧纵坐标及红色折线为“1/故障频次”

横坐标的数字代表风电场的序号

本次对标对“故障”的定义有严格的标准：

（1）一次停机超过15分钟的故障；

（2）远程复位次数超过三次的故障；

（3）单台机组在运行，但累计通讯中断时间超过1小时。

这么一对比，不能说是一模一样,可以说是高度重合…

那么，问题来了：

既然故障频次和MTBF都可以表征风电场的可靠性，且两者互为反比关系，为什么还要统计出两个指标，而不是两选一呢？

常言道“立场决定观点”，需要看看MTBF和故障频次分别是谁在主张。

▶整机商为什么要谈MTBF？

在整机商对典型风电项目（质保内）的介绍中，与故障频次相比，MTBF指标能更直观地反应机组投运后，在时间维度上的质量。毕竟，MTBF大于8760小时，就相当于机组一年不“坏”。

在质保内，机组运维工作由整机商承担，作为制造型企业，质保内做MTBF指标统计可以帮助整机商改进产品设计，提高产品的可靠性、容错性、可维修性；出质保后，运维工作由业主或第三方公司承担，MTBF指标对于整机商的参考价值变弱。

▶业主为什么更关注故障频次？

事实上，多数风电业主对于MTBF这一指标的关注度和敏感度不高，故障频次才是业主用来评估风电场可靠性的核心指标和配置运维资源的决策依据。

原因在于，故障频次与运检人员的出工次数、车辆出勤，以及现场的备件消耗等运维的直、间接成本相关，而维修时长就代表着故障停机时长，即电量损失。

尤其是在做区域检修的人数配置计划时，一个区域应该配置多少运检人员，都要基于故障频次计算得出。

而MTBF掺杂了故障停机时长这一变量，影响故障停机时长的因素不仅综合且相互交织，包括机组本身的可靠性、现场的工况、使用设备的水平、维护保养水平、故障维修能力、备品备件的供应速度等等。

黑猫白猫，抓住耗子的就是好猫。

统计MTBF并非没有意义，只是从风电业主生产管理的角度，不利于清晰地对故障停机进行归因和考核，且不能作为指导生产的直接依据。

此MTBF，非彼MTBF？

下面来解答第二道题：

整机商与业主统计的MTBF，为何存在很大差异？

下图是部分整机商在介绍典型风电项目中提及MTBF的截图（来源：整机商官微）。

下图为按照业主视角统计的200余座风电场的MTBF：

统计方法：

表中选取了国内不同资源、不同机型、不同运行年限的200余座风电场，根据风电场的MTBF数据生成图表。

本次对标对“故障”的定义有严格的标准：

（1）一次停机超过15分钟的故障；

（2）远程复位次数超过三次的故障；

（3）单台机组在运行，但累计通讯中断时间超过1小时。

出现这种差异，最大的原因在于，不同行业主体所统计的故障次数不尽相同，MTBF的计算结果自然不同。

为什么大家统计的故障次数会不一样呢？

这种差异来源于技术和组织两个层面：

▶技术层：故障定义不尽相同

故障的定义取决于判断故障的若干条件。在这方面，整机商和业主之间，不同品牌的整机商之间，业主与业主之间，出于技术或管理方面的原因，都存在一定的个性化差异。

例如，某整机商将“一次停机超过15分钟的故障”计为一次故障，某业主将“一次停机超过60分钟的故障”计为一次故障，两者的故障次数统计结果就会产生较大差别。

▶组织层：对停机的责任划分上存在差异

通常，对于在运风电场，将引发停机的责任主体分为①电网②业主③设备厂商④风电机组运维⑤输变电运维⑥其他（自然灾害等不可抗力），共6种主体，不同责任主体承担不同的责任范围。

整机商在统计故障次数时，会按照责任主体原则，将非自身原因引发的故障次数剔除：

从业主的视角，在核算故障次数时，划分的规则不是按照责任主体，而是按照计划（主动）和非计划（被动）原因来划分：

因此，业主统计故障次数的范畴要比整机商大，其MTBF值比整机商的低很多，也就不足为奇了。

然而，即便有着相对明确的责任主体划分依据，在个别情况下，停机责任的划分依然存在分歧。

例如遇到集电线路跳闸、电网的计划和非计划停电，在恢复送电后，机组无法正常启机，这种“次生”停机故障，究竟算电网的责任，还是设备厂商的责任？难以定论。

此外，个别整机商停机不报故障，故障停机后自动复位启机等也会影响故障次数。

MTBF指标越高

风电机组的可靠性就越好吗？

需要指出的是，对于不同类型的产品，MTBF所代表的意义不同。

在可靠性工程中，MTBF主要针对由多个零件组成的、可维修的系统级产品，例如风电机组、汽车、个人电脑等等。

与之相对应的，如果是风电机组上的高强螺栓、汽车上的LED灯泡、个人电脑上的内存条，这些元器件一旦发生故障损坏，维修价值不高，通常会把旧件废弃并更换新件。对于这类元器件产品，MTBF就等同于它的平均寿命。

由于在产品复杂度、使用环境、制造工艺上的差别，不同产品的MTBF（或寿命）的平均水平会存在很大的差异。

例如LED灯泡、磁盘阵列、电视机之类的标准化产品，LED灯泡的寿命通常在30000小时以上（约3年半），磁盘阵列的MTBF一般不低于50000小时（5年半以上），液晶电视的安全使用年限为7年（60000小时以上）。

如果说液晶电视是航行在平静湖面上的一叶扁舟，那么风电机组就是在汪洋大海中乘风破浪的航母。

风电机组作为一种在复杂工况中运行的，集机械、电气设备于一体的复杂多部件系统，天然决定了其MTBF的平均水平，会与大批量生产的标准化产品存在较大差距。

同时，我国风电行业自2003年起进入产业化发展阶段，当前正步入由量转质的换挡期，尤其是风电机组大型化趋势下，其设计和制造工艺还有一定的提升空间。

风电机组是典型的可修复类产品，机组本身的产品质量和投运后的运维水平，都是左右机组可靠性的重要因素；机组的投运年限越长，设备劣化越明显，运维水平对于机组故障率的影响越大。

因此，在风电场投运期，MTBF指标并不能直接指征机组本身的可靠性。

无论如何，这并不影响MTBF作为一项衡量可靠性的关键指标，在生产管理中的应用和价值。只是我们在表述MTBF指标时，应明确核算指标的前提条件，诸如质保内/外、是否已排除电网因素等，避免行业的不同主体在理解上产生歧义。