基于可靠性分析的公用工程操作優(yōu)化

林子昕，銀奇英，鄭雪松，Robin Smith

（1中國(guó)海洋大學(xué)，山東 青島 266071；2英國(guó)工藝集成有限公司，英國(guó) 曼徹斯特 M40 5BP；3英國(guó)曼徹斯特大學(xué)，英國(guó) 曼徹斯特 M13 9PL）

公用工程系統(tǒng)為目標(biāo)用戶(hù)提供蒸汽、電等動(dòng)力，對(duì)于化工工業(yè)而言具有至關(guān)重要的作用。因其操作過(guò)程中的各種靈活性（如燃料選擇、設(shè)備負(fù)荷等）以及多重不確定性（如蒸汽及動(dòng)力需求、燃料價(jià)格等），該系統(tǒng)的操作優(yōu)化存在巨大潛力以節(jié)省操作成本。國(guó)內(nèi)外關(guān)于公用工程操作及設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作已開(kāi)展多年[1-3]，皆以穩(wěn)態(tài)操作的系統(tǒng)為研究對(duì)象，以降低操作成本及設(shè)備投資成本為目標(biāo)。然而以上工作忽略了可靠性問(wèn)題。事實(shí)上，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中設(shè)備無(wú)法百分之百可靠，故障不可避免。由于設(shè)備不可靠或不可用而造成的年損失或可達(dá)數(shù)百萬(wàn)美金。因此，設(shè)備可靠性、可用性分析必須集成于公用工程系統(tǒng)的操作及設(shè)計(jì)優(yōu)化中。

由于可靠性、可用性分析的復(fù)雜性，研究人員在操作及設(shè)計(jì)的優(yōu)化過(guò)程中多使用經(jīng)驗(yàn)法則加以處理。如設(shè)計(jì)問(wèn)題中采用N+2或30%冗余的原則[4-5]，即設(shè)計(jì)最終方案應(yīng)在滿(mǎn)足負(fù)荷所需的設(shè)備總數(shù)基礎(chǔ)上額外增加2個(gè)冗余設(shè)備或增加30%冗余負(fù)荷。而在操作問(wèn)題中，企業(yè)則傾向于將多個(gè)設(shè)備共同開(kāi)啟以各自較低的負(fù)荷運(yùn)行，以此應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備故障等不確定因素。近幾年來(lái)，少部分學(xué)者嘗試以系統(tǒng)的、嚴(yán)密的數(shù)學(xué)方法分析公用工程體系可靠性問(wèn)題，并逐步將可靠性、可用性分析集成至系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及操作的優(yōu)化中[6]。……