氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性評(píng)估

尚志勇

（東海氧化鋁有限公司，山東 煙臺(tái) 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(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)，因此對(duì)于化工企業(yè)中生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行具有更高的要求[1]。目前，針對(duì)氧化鋁廠的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性研究較少，進(jìn)而造成了氧化鋁工藝生產(chǎn)在應(yīng)用生產(chǎn)設(shè)備的過(guò)程中產(chǎn)生了很多類(lèi)型的故障問(wèn)題，進(jìn)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(wèn)題，幾年來(lái)出現(xiàn)了一種新的氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性評(píng)估方法，這種評(píng)估方法在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)誤差大、可靠性差等問(wèn)題，因此急需要一種可靠性強(qiáng)的評(píng)估方法，推動(dòng)氧化鋁廠生產(chǎn)工藝的發(fā)展，提升生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

1 氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性評(píng)估方法研究

在氧化鋁廠中，生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性評(píng)估很難收集到所有的數(shù)據(jù)信息，因此在評(píng)估的過(guò)程中，通常是根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的具體類(lèi)型以及具體故障原因進(jìn)行分析和判斷，在明確了生產(chǎn)設(shè)備故障時(shí)的具體特征和生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行常態(tài)后，利用建立的可靠性評(píng)估模型對(duì)生產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)進(jìn)行真實(shí)的反映，以此對(duì)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性進(jìn)行評(píng)估[2]。在氧化鋁的生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力、振動(dòng)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(yùn)行狀態(tài)真實(shí)的反映出來(lái)。在對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行可靠性進(jìn)行評(píng)估時(shí)，還需要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)作的過(guò)程中出現(xiàn)的故障特征、故障原因等信息進(jìn)行采集，通過(guò)采集到的信息建立一個(gè)動(dòng)態(tài)的評(píng)估模型分析，方便工作人員在對(duì)生產(chǎn)設(shè)備檢查時(shí)查看是否有故障問(wèn)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(guò)生產(chǎn)設(shè)備故障對(duì)應(yīng)的類(lèi)型進(jìn)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(duì)生產(chǎn)設(shè)備的整體可靠性運(yùn)行進(jìn)行衡量[3]。在生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)中，其運(yùn)行的可靠性與運(yùn)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(yùn)行時(shí)的可靠性指數(shù)，再對(duì)其故障特征以及相關(guān)信息的處理結(jié)果，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性進(jìn)行綜合的評(píng)估。

2 氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性評(píng)估方法中的不足

由于在氧化鋁生產(chǎn)的過(guò)程中，安全設(shè)備的運(yùn)行存在很多不確定的因素，因此使用傳統(tǒng)的評(píng)估方法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)法以及概率法對(duì)運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)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(yùn)行的可靠性。但在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，氧化鋁廠中的生產(chǎn)設(shè)備種類(lèi)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(yùn)行的可靠性都不相同，因此傳統(tǒng)的評(píng)估方法只適用于個(gè)別的生產(chǎn)設(shè)備。若利用傳統(tǒng)評(píng)估方法對(duì)不適用的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估則會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。首先，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，若出現(xiàn)了不具有重復(fù)性的概率問(wèn)題，收集更多的樣本也難以實(shí)現(xiàn)對(duì)其的評(píng)估；其次，由于成產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性評(píng)估本身具有一定的假設(shè)存在，因此評(píng)估的結(jié)果與實(shí)際的可靠性可能會(huì)存在較大的誤差；最后，在傳統(tǒng)的評(píng)估方法中涉及到的生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)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(píng)估方法過(guò)于絕對(duì)。

3 氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性評(píng)估方法的改進(jìn)

針對(duì)上述分析出的傳統(tǒng)方法的評(píng)估不足，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，并提出相應(yīng)的改進(jìn)思路。從動(dòng)態(tài)可靠性以及設(shè)計(jì)性能退化路徑進(jìn)行分析，在數(shù)據(jù)建模時(shí)仍然會(huì)對(duì)樣本的數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生較大的依賴(lài)，具有局限性[4]。因此為了解決這一問(wèn)題，在傳統(tǒng)的評(píng)估方法中加入生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)效機(jī)理，基于仿真學(xué)軟件對(duì)生產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的可靠性進(jìn)行仿真處理[5]，并建立起生產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)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(gè)預(yù)防性維修周期中的風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)，模型的目標(biāo)函數(shù)其含義是讓整個(gè)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(yùn)行的可靠性評(píng)估方法的高效性和準(zhǔn)確性的同時(shí)減少對(duì)數(shù)據(jù)樣本的依賴(lài)。

4 實(shí)驗(yàn)論證

為了證明改進(jìn)后的評(píng)估方法更具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，因此將改進(jìn)后的方法與傳統(tǒng)的方法分別對(duì)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(jìn)行可靠性評(píng)估的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從而體現(xiàn)出改進(jìn)后評(píng)估方法的優(yōu)勢(shì)。圖1為兩種評(píng)估方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。

從圖1可以看出，通過(guò)本文改進(jìn)后的方法對(duì)三種生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性進(jìn)行評(píng)估，改進(jìn)后的方法評(píng)估的準(zhǔn)確率明顯高于傳統(tǒng)評(píng)估方法，因此改進(jìn)后的方法更適用于評(píng)估對(duì)氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，針對(duì)氧化鋁廠中生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性評(píng)估方法尚未出現(xiàn)一種準(zhǔn)確性高同時(shí)具有客觀性的評(píng)價(jià)方法。因此對(duì)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(yùn)行的可靠性評(píng)估方法，提升生產(chǎn)設(shè)備的可靠性，推動(dòng)化工企業(yè)的發(fā)展。