氧化铝厂生产设备运行的可靠性评估

尚志勇

（东海氧化铝有限公司，山东 烟台 264001）

在化工企业中，生产环境大多处于高温、高压的状态下，且所用到的原材料及产品大多含有剧毒、易燃、易爆，具有强腐蚀性的物质，因此对于化工企业中生产设备的安全运行具有更高的要求[1]。目前，针对氧化铝厂的生产设备运行的可靠性研究较少，进而造成了氧化铝工艺生产在应用生产设备的过程中产生了很多类型的故障问题，进而影响了氧化铝厂的生产效率和生产质量，因此，为了解决这一问题，几年来出现了一种新的氧化铝厂生产设备运行的可靠性评估方法，这种评估方法在实际的运行过程中常会出现误差大、可靠性差等问题，因此急需要一种可靠性强的评估方法，推动氧化铝厂生产工艺的发展，提升生产设备运行的可靠性。

1 氧化铝厂生产设备运行的可靠性评估方法研究

在氧化铝厂中，生产设备运行的可靠性评估很难收集到所有的数据信息，因此在评估的过程中，通常是根据生产设备的具体类型以及具体故障原因进行分析和判断，在明确了生产设备故障时的具体特征和生产设备的运行常态后，利用建立的可靠性评估模型对生产设备在运行过程中的状态进行真实的反映，以此对生产设备运行的可靠性进行评估[2]。在氧化铝的生产过程中，生产设备的运行会产生一定的应力、振动以及位移等数据信息的产生，而这些信息能够将生产设备的运行状态真实的反映出来。在对生产设备的运行可靠性进行评估时，还需要对生产设备在运作的过程中出现的故障特征、故障原因等信息进行采集，通过采集到的信息建立一个动态的评估模型分析，方便工作人员在对生产设备检查时查看是否有故障问题的出现、故障的具体位置以及故障的严重程度。再通过生产设备故障对应的类型进行相应的维修，并根据生产设备的故障受损程度对生产设备的整体可靠性运行进行衡量[3]。在生产设备当中，其运行的可靠性与运行的状态有着密切的联系，因此可以利用相关的系数方法确定两者之间的函数关系是，以此推算出生产设备运行时的可靠性指数，再对其故障特征以及相关信息的处理结果，对生产设备运行的可靠性进行综合的评估。

2 氧化铝厂生产设备运行的可靠性评估方法中的不足

由于在氧化铝生产的过程中，安全设备的运行存在很多不确定的因素，因此使用传统的评估方法对生产设备进行评估时，需要运用数学统计法以及概率法对运行过程产生的数据进行处理，以此推断出生产设备发生故障的概率，最终确定其运行的可靠性。但在实际的生产过程中，氧化铝厂中的生产设备种类繁多，其内部组成的零部件的磨损程度、故障发生的概率以及运行的可靠性都不相同，因此传统的评估方法只适用于个别的生产设备。若利用传统评估方法对不适用的生产设备进行评估则会产生很多问题。首先，对生产设备进行数据采集时，若出现了不具有重复性的概率问题，收集更多的样本也难以实现对其的评估；其次，由于成产设备运行的可靠性评估本身具有一定的假设存在，因此评估的结果与实际的可靠性可能会存在较大的误差；最后，在传统的评估方法中涉及到的生产设备的运行状态只单纯的分为正常状态与失效状态，因此这种评估方法过于绝对。

3 氧化铝厂生产设备运行的可靠性评估方法的改进

针对上述分析出的传统方法的评估不足，对其进行适当的改进，并提出相应的改进思路。从动态可靠性以及设计性能退化路径进行分析，在数据建模时仍然会对样本的数据信息产生较大的依赖，具有局限性[4]。因此为了解决这一问题，在传统的评估方法中加入生产设备的实效机理，基于仿真学软件对生产设备在运行过程中的可靠性进行仿真处理[5]，并建立起生产设备在运行过程中出现故障的概率以及引起其失效的主要参数，根据两者之间的关系建立模型：

模型中，Cr表示为生产设备出现故障的概率

表示为第i个预防性维修周期中的风险函数，模型的目标函数其含义是让整个生产设备的故障维修成本、预防性维修成本以及停产后造成的存世成本之和最小，以此提升传统生产设备运行的可靠性评估方法的高效性和准确性的同时减少对数据样本的依赖。

4 实验论证

为了证明改进后的评估方法更具有实际的应用价值，因此将改进后的方法与传统的方法分别对氧化铝厂中的煅烧设备、固体输送设备、环保设备三种设备进行可靠性评估的对比实验，从而体现出改进后评估方法的优势。图1为两种评估方法的实验结果对比图。

从图1可以看出，通过本文改进后的方法对三种生产设备运行的可靠性进行评估，改进后的方法评估的准确率明显高于传统评估方法，因此改进后的方法更适用于评估对氧化铝厂生产设备运行的可靠性。

图1 实验结果对比

5 结束语

目前，针对氧化铝厂中生产设备运行的可靠性评估方法尚未出现一种准确性高同时具有客观性的评价方法。因此对于这一方向上的研究还需要相关学者的积极参与，找出一种适合氧化铝厂生产设备运行的可靠性评估方法，提升生产设备的可靠性，推动化工企业的发展。