尚志勇

（東海氧化鋁有限公司，山東 煙臺 264001）

在化工企業(yè)中，生產(chǎn)環(huán)境大多處于高溫、高壓的狀態(tài)下，且所用到的原材料及產(chǎn)品大多含有劇毒、易燃、易爆，具有強腐蝕性的物質(zhì)，因此對于化工企業(yè)中生產(chǎn)設(shè)備的安全運行具有更高的要求[1]。目前，針對氧化鋁廠的生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性研究較少，進而造成了氧化鋁工藝生產(chǎn)在應(yīng)用生產(chǎn)設(shè)備的過程中產(chǎn)生了很多類型的故障問題，進而影響了氧化鋁廠的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，因此，為了解決這一問題，幾年來出現(xiàn)了一種新的氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性評估方法，這種評估方法在實際的運行過程中常會出現(xiàn)誤差大、可靠性差等問題，因此急需要一種可靠性強的評估方法，推動氧化鋁廠生產(chǎn)工藝的發(fā)展，提升生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性。

1 氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性評估方法研究

在氧化鋁廠中，生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性評估很難收集到所有的數(shù)據(jù)信息，因此在評估的過程中，通常是根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的具體類型以及具體故障原因進行分析和判斷，在明確了生產(chǎn)設(shè)備故障時的具體特征和生產(chǎn)設(shè)備的運行常態(tài)后，利用建立的可靠性評估模型對生產(chǎn)設(shè)備在運行過程中的狀態(tài)進行真實的反映，以此對生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性進行評估[2]。在氧化鋁的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)設(shè)備的運行會產(chǎn)生一定的應(yīng)力、振動以及位移等數(shù)據(jù)信息的產(chǎn)生，而這些信息能夠?qū)⑸a(chǎn)設(shè)備的運行狀態(tài)真實的反映出來。在對生產(chǎn)設(shè)備的運行可靠性進行評估時，還需要對生產(chǎn)設(shè)備在運作的過程中出現(xiàn)的故障特征、故障原因等信息進行采集，通過采集到的信息建立一個動態(tài)的評估模型分析，方便工作人員在對生產(chǎn)設(shè)備檢查時查看是否有故障問題的出現(xiàn)、故障的具體位置以及故障的嚴(yán)重程度。再通過生產(chǎn)設(shè)備故障對應(yīng)的類型進行相應(yīng)的維修，并根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的故障受損程度對生產(chǎn)設(shè)備的整體可靠性運行進行衡量[3]。在生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)中，其運行的可靠性與運行的狀態(tài)有著密切的聯(lián)系，因此可以利用相關(guān)的系數(shù)方法確定兩者之間的函數(shù)關(guān)系是，以此推算出生產(chǎn)設(shè)備運行時的可靠性指數(shù)，再對其故障特征以及相關(guān)信息的處理結(jié)果，對生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性進行綜合的評估。

2 氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性評估方法中的不足

由于在氧化鋁生產(chǎn)的過程中，安全設(shè)備的運行存在很多不確定的因素，因此使用傳統(tǒng)的評估方法對生產(chǎn)設(shè)備進行評估時，需要運用數(shù)學(xué)統(tǒng)計法以及概率法對運行過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行處理，以此推斷出生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生故障的概率，最終確定其運行的可靠性。但在實際的生產(chǎn)過程中，氧化鋁廠中的生產(chǎn)設(shè)備種類繁多，其內(nèi)部組成的零部件的磨損程度、故障發(fā)生的概率以及運行的可靠性都不相同，因此傳統(tǒng)的評估方法只適用于個別的生產(chǎn)設(shè)備。若利用傳統(tǒng)評估方法對不適用的生產(chǎn)設(shè)備進行評估則會產(chǎn)生很多問題。首先，對生產(chǎn)設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集時，若出現(xiàn)了不具有重復(fù)性的概率問題，收集更多的樣本也難以實現(xiàn)對其的評估；其次，由于成產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性評估本身具有一定的假設(shè)存在，因此評估的結(jié)果與實際的可靠性可能會存在較大的誤差；最后，在傳統(tǒng)的評估方法中涉及到的生產(chǎn)設(shè)備的運行狀態(tài)只單純的分為正常狀態(tài)與失效狀態(tài)，因此這種評估方法過于絕對。

3 氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性評估方法的改進

針對上述分析出的傳統(tǒng)方法的評估不足，對其進行適當(dāng)?shù)母倪M，并提出相應(yīng)的改進思路。從動態(tài)可靠性以及設(shè)計性能退化路徑進行分析，在數(shù)據(jù)建模時仍然會對樣本的數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生較大的依賴，具有局限性[4]。因此為了解決這一問題，在傳統(tǒng)的評估方法中加入生產(chǎn)設(shè)備的實效機理，基于仿真學(xué)軟件對生產(chǎn)設(shè)備在運行過程中的可靠性進行仿真處理[5]，并建立起生產(chǎn)設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)故障的概率以及引起其失效的主要參數(shù)，根據(jù)兩者之間的關(guān)系建立模型：

模型中，Cr表示為生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障的概率

表示為第i個預(yù)防性維修周期中的風(fēng)險函數(shù)，模型的目標(biāo)函數(shù)其含義是讓整個生產(chǎn)設(shè)備的故障維修成本、預(yù)防性維修成本以及停產(chǎn)后造成的存世成本之和最小，以此提升傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性評估方法的高效性和準(zhǔn)確性的同時減少對數(shù)據(jù)樣本的依賴。

4 實驗論證

為了證明改進后的評估方法更具有實際的應(yīng)用價值，因此將改進后的方法與傳統(tǒng)的方法分別對氧化鋁廠中的煅燒設(shè)備、固體輸送設(shè)備、環(huán)保設(shè)備三種設(shè)備進行可靠性評估的對比實驗，從而體現(xiàn)出改進后評估方法的優(yōu)勢。圖1為兩種評估方法的實驗結(jié)果對比圖。

從圖1可以看出，通過本文改進后的方法對三種生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性進行評估，改進后的方法評估的準(zhǔn)確率明顯高于傳統(tǒng)評估方法，因此改進后的方法更適用于評估對氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性。

圖1 實驗結(jié)果對比

5 結(jié)束語

目前，針對氧化鋁廠中生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性評估方法尚未出現(xiàn)一種準(zhǔn)確性高同時具有客觀性的評價方法。因此對于這一方向上的研究還需要相關(guān)學(xué)者的積極參與，找出一種適合氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運行的可靠性評估方法，提升生產(chǎn)設(shè)備的可靠性，推動化工企業(yè)的發(fā)展。