氧化鋁廠機械設備維修技術方案設計

隋 新，劉志龍

（1.煙臺南山學院，山東 煙臺 265700；2.南山印尼賓坦氧化鋁有限公司）

氧化鋁機械設備維修與保養是保證氧化鋁生產的核心環節，合理的機械設備維修保養不僅增加了機械設備使用壽命，同時也保證氧化鋁廠的生產效率與生產質量。氧化鋁廠在生產過程中對機械設備耗損較大，機械設備維修也是保證氧化鋁廠日常運轉的重要措施[1]。氧化鋁廠機械設備維修保養難度較大，且維修花費資源較長，受到維修人員能力限制，嚴重影響了氧化鋁廠生產。因此提出氧化鋁廠機械設備維修技術方案設計，對機械設備及時維修，避免機械設備老化故障、隱藏故障以及損壞故障燈影響正常生產。機械設備維修技術方案需要根據設備使用運行階段，制定設備維修機制，將建立機械設備維修檔案，以便下次設備發生故障時及時對設備情況能夠快速了解[2]。如果出現重復故障情況，可以快速找出設備故障區域，提高維修效率，避免因為設備維修而拖延氧化鋁廠的生產效率。

1 氧化鋁廠機械設備運行穩態評價

氧化鋁廠機械設備運行中任意時刻都可能發生失控，影響生產效率。而設備故障報警概率受到設備失控時間點影響較大，在運行周期內受到設備運行市場相關影響，對設備運行監控下運行穩態作出分析[3]。假設在w 臺設備運行中，出現故障率為f1，每個設備運行時分為受控與失控兩種狀態。當機械設備從受控狀態轉為失控狀態時，即機械設備出現故障。想要保障氧化鋁廠正常運轉，減少生產損失，需要對每個機械在生產時進行監測，剔除其中失控設備，并利用屬性控制來完成設備運行狀態控制，根據失控設備情況視情況做出維修。

機械設備St（ii=1，2，…，W）連續生產中，對每個生產中的機械設備mi（ mi≥1）進行監測，在一個運行周期內完成ni次監測，獲取ni個樣本數據，獲取周期內失控機械設備數量。統計周期內失控機械設備數為D，而周期內科接受失控設備最大數為ci。當氧化鋁廠中整體設備失控數量達到一定數量時，即Di>ci，會影響整體氧化鋁廠正常運行，需要停機檢修。機械設備運行穩定監控示意圖，如圖1 所示：

圖1 機械設備運行穩定監控示意圖

假設機械設備St（ii=1，2，…，W）從受控狀態變為失控狀態的時長呈服從指數分布，以生產為單位時間衡量設備狀態。若機械設備的平均失控間隔較長，則設備檢驗、維修間的時間比可以忽略不計，在充分平衡狀態下，各設備可從失控狀態下迅速恢復保持正常生產狀態[4]。

每個檢測時間點上的設備Sti（i=1，2，…，W）在經理一個采樣周期后，從狀態Sij遷移到狀態Sik。假設Sti（i=1，2，…，W）在采樣周期[1,mi，ni]內一直處于受控狀態，在受控狀態下的運行合格率為，在監控周期結束后沒有發生報警，則設備運行的不合格率0≤Di≤ci的概率為：

在Sti（i=1，2，…，W）采樣周期 [1,mi，ni]內，產生了s（0≤s≤mi，ni）個產品后發生失控，在失控狀態下運行不合格率為pi1，則一個運行周期結束后未檢測出失控狀態概率為：

根據公式（2）計算結果，St i（i=1，2，…，W）的穩態概率πi=｛πi1，πi1，πi1，πi1，｝為：

根據計算結果得到氧化鋁廠機械設備運行生產穩態評價。

2 設備運行故障判斷與維修

在機械設備穩態運行下，利用數據所在位置與狀態運行對故障做出判斷[5]。為保障計算步驟簡單，對數據完成簡單初步處理后，將相同數據數據劃分為若干區間，給予每個區間一個相對應的初始值。采用等距區間法，結合氧化鋁廠的生產要求，將機械設備運行標準劃分為偏低、標準以及偏高三種。按照生產過程中的工作需求做出數據細化分類，如圖2 所示：

圖2 故障判斷示意圖

在公式中，Q（a，b）為非負數，考慮到最小結構風險值，并將其用于監測設備運行狀況與風險程度間的平衡。假設已知運行樣本數據集合為，將標準狀態下支持向量轉變為其對應匹配值：

在計算中，標準狀態下支持向量平衡樣本具有較好的分類型。但在實際狀態分類過程中，設備運行狀態評估會出現不平衡樣本狀態。標準狀態下樣本將故障樣本判斷為正常樣本的缺陷樣本，在實際工作過程中樣本故障樣本存在缺陷遠高于正常樣本。因此根據計算結果，判斷與正常樣本值缺陷較大樣本，根據缺陷類型確定故障原因，并制定相應維修方案。

3 實驗分析

3.1 測試環境概述

利用實驗來驗證氧化鋁廠機械設備維修技術方案設計的有效性，在測試環境中運行傳統維修技術方案與本文設計維修方案，對比兩組方案的運行效果。測試過程中，本文維修技術運行硬件環境為Intel Core i5-8279U 2.40GHz 主頻，16G 內存，windows10 操作系統運行，傳統維修技術方案為人工維修方案。實驗對象為某一氧化鋁廠機械設備，實驗數據來源以傳統維修技術在實驗廠內設備運行30 個月內故障與維修的60 組數據為主，將數據運行至計算機環境內，完成本文設計維修方案測試。兩組實驗測試環境與參數相同。記錄兩組實驗在多種設備檢修中各設備維修間隔，驗證兩種維修方案有效性。

3.2 維修效果分析

在兩組維修方法下，分別對輸送設備、金屬加工設備、鍛造設備故障維修效果進行分析，其測試結果如下表1 所示：

表1 測試結果分析

根據測試結果可以分析出，在相同實驗條件下兩組維修技術的設備維修時間出現了明顯差異。傳統維修技術方案的檢修時間間隔受到人為因素影響，其時間間隔無法得到保障，測試結果出現較大的隨機性。而本文維修技術方案的維修時間間隔得到了明顯延長，可根據報警情況視情維修，有效提升設備運行質量。

4 結束語

氧化鋁廠機械設備維修技術決定了設備運行效率，為此在其維修技術方案設計中針對設備安全隱患原因，針對設備運行中的故障最大程度消除與避免安全隱患發生。機械設備作為氧化鋁廠運行的基礎，利用先進的技術提升整體設備運行質量，實現氧化鋁廠設備安全運行效益最大化。