氧化鋁廠生產設備運行的可靠性評估

尚志勇

（東海氧化鋁有限公司，山東 煙臺 264001）

在化工企業中，生產環境大多處于高溫、高壓的狀態下，且所用到的原材料及產品大多含有劇毒、易燃、易爆，具有強腐蝕性的物質，因此對于化工企業中生產設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設備運行的可靠性研究較少，進而造成了氧化鋁工藝生產在應用生產設備的過程中產生了很多類型的故障問題，進而影響了氧化鋁廠的生產效率和生產質量，因此，為了解決這一問題，幾年來出現了一種新的氧化鋁廠生產設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，推動氧化鋁廠生產工藝的發展，提升生產設備運行的可靠性。

1 氧化鋁廠生產設備運行的可靠性評估方法研究

在氧化鋁廠中，生產設備運行的可靠性評估很難收集到所有的數據信息，因此在評估的過程中，通常是根據生產設備的具體類型以及具體故障原因進行分析和判斷，在明確了生產設備故障時的具體特征和生產設備的運行常態后，利用建立的可靠性評估模型對生產設備在運行過程中的狀態進行真實的反映，以此對生產設備運行的可靠性進行評估[2]。在氧化鋁的生產過程中，生產設備的運行會產生一定的應力、振動以及位移等數據信息的產生，而這些信息能夠將生產設備的運行狀態真實的反映出來。在對生產設備的運行可靠性進行評估時，還需要對生產設備在運作的過程中出現的故障特征、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的評估模型分析，方便工作人員在對生產設備檢查時查看是否有故障問題的出現、故障的具體位置以及故障的嚴重程度。再通過生產設備故障對應的類型進行相應的維修，并根據生產設備的故障受損程度對生產設備的整體可靠性運行進行衡量[3]。在生產設備當中，其運行的可靠性與運行的狀態有著密切的聯系，因此可以利用相關的系數方法確定兩者之間的函數關系是，以此推算出生產設備運行時的可靠性指數，再對其故障特征以及相關信息的處理結果，對生產設備運行的可靠性進行綜合的評估。

2 氧化鋁廠生產設備運行的可靠性評估方法中的不足

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

3 氧化鋁廠生產設備運行的可靠性評估方法的改進

針對上述分析出的傳統方法的評估不足，對其進行適當的改進，并提出相應的改進思路。從動態可靠性以及設計性能退化路徑進行分析，在數據建模時仍然會對樣本的數據信息產生較大的依賴，具有局限性[4]。因此為了解決這一問題，在傳統的評估方法中加入生產設備的實效機理，基于仿真學軟件對生產設備在運行過程中的可靠性進行仿真處理[5]，并建立起生產設備在運行過程中出現故障的概率以及引起其失效的主要參數，根據兩者之間的關系建立模型：

模型中，Cr表示為生產設備出現故障的概率

表示為第i個預防性維修周期中的風險函數，模型的目標函數其含義是讓整個生產設備的故障維修成本、預防性維修成本以及停產后造成的存世成本之和最小，以此提升傳統生產設備運行的可靠性評估方法的高效性和準確性的同時減少對數據樣本的依賴。

4 實驗論證

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

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

圖1 實驗結果對比

5 結束語

目前，針對氧化鋁廠中生產設備運行的可靠性評估方法尚未出現一種準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學者的積極參與，找出一種適合氧化鋁廠生產設備運行的可靠性評估方法，提升生產設備的可靠性，推動化工企業的發展。