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热管换热器可靠性模糊综合评判研究点击：2109 日期：[ 2014-04-26 22:21:29 ] |
| 热管换热器可靠性模糊综合评判研究 赵 宇 （ 江阴职业技术学院化纺系， 江苏 江阴 ２１４４０５） 摘要：运用模糊数学理论对在役热管换热器的可靠性评估技术进行了探讨研究， 同时结合具体实例进行验证， 该模糊集理论模型的物理意义明确且简单实用， 具有一定的适用价值。 关键词： 热管换热器； 可靠性评估； 模糊集理论 中国分类号： ＴＫ１７２ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００１－ ５５２３（２００６）０３－ ００３６－ ０３ ２０ 世纪 ８０ 年代以来， 我国相继开发了热管气－气换热器、热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生器和高温热管热风炉等各类热管换热器产品［１］ ， 并广泛应用于石油化工、天然气工业、建材纺织、冶金及动力工程等多个领域［２］ 。为了保证热管换热器设备的安全和经济的运行， 对在役热管换热器性能的可靠性进行定期评估具有重要意义。 本文通过使用模糊综合评判方法， 并从满足工程实际应用的要求出发， 对在役热管换热器在某一工作环境下的处理提出合理的意见和建议。 １ 模糊综合评判 所谓模糊综合评判就是指对多种因素所影响的事物或现象， 应用模糊数学原理对其进行的综合评价。模糊综合评判的步骤如下［３￣４］ ： （１）建立因素集 因素集用下式表示： Ｕ＝ ｛ｕｉ｝ （ｉ ＝１，…，ｎ） （１） 每一因素又可按其影响程度分为 ｍ 个等级，各因素所处的高低、大小及优劣等状态可用好、较好、一般、较差、差或高、较高、一般、较低、低等模糊语言来表示，此状态集合为因素等级集，可记为： Ｕ＝｛ｕｉｊ｝ （ｉ＝１，…，ｎ； ｊ＝１，…，ｍ） （２） （２） 建立权重集 一般反映各因素的重要程度，对各个因素 ｕｉｊ 分配给一个权数 ａｉｊ， 采用下式表示： Ａｉ ＝ （ａｉ１ ， …，ａｉｍ） （ｉ ＝ １，…，ｎ） （３） 其中， ａｉｊ＝ｕｉｊ ／ !ｕ 。ｉｊｊ ＝ １ （３） 建立备择集 一般是评判者对评判对象可能作出的各种总的评判结果组成的集合， 可表示为： Ｖ＝｛ｖｉ｝ （ｉ＝１，…，ｋ） （４） （４） 单因素模糊综合评判 其目的是为了处理各因素的模糊性， 通过从一个因素的各个等级对评判对象取值的贡献， 作出对一种单因素的评判。将各 等级评判集的隶属函数的数值行组成的矩阵称为第ｉ个因素的等级评判矩阵，表示如下： 因此单因素评判矩阵， 即一级模糊综合评判矩阵表示为： ２ 应用实例 根据模糊综合评判的原理， 以某硫能公司使用两年的硫酸装置热管省煤器为例， 进行有效性模糊评判。 ２． １ 建立因素集 影响热管省煤器可靠性的因素有很多， 根据工业化应用热管换热器失效原因的分析， 主要有热管换热器结构设计原因、制造原因、操作及维护（管理）原因、使用环境和热管管内产生不凝性气体等。故文中考虑上述五个因素， 各个因素划分的相应等级见表 １， 按照 （２） 式 ，其等级集为： 表 １ 中的因素水平按如下方法确定： （１） 热管换热器结构设计水平 热管换热器结构设计水平高低等级的差别主要表现在设计质量上，具体体现为满足用户要求的程度高低、是否考虑管材与介质的相容性及是否考虑到防范腐蚀的措施等。 （２）热管换热器制造水平 主要指制造质量的好坏， 主要有换热器壳体焊接质量有无缺陷及热管的质量是否存在原始缺陷（如充液是否满足设计要求、翅片是否焊接牢固、管子内部是否进行了有效的钝化处理以及热管密封性能等）。 （３）操作及维护管理水平 主要指热管换热器运行过程中规程是否完善， 操作工人的操作水平及熟练程度， 异常情况处理措施， 安全监测装置的灵敏度， 机械工人的维修保养经验等。 （４） 热管换热器使用环境 （５） 热管有效性 确定某个具体等级隶属于 １～５ 等级的隶属度时用文献［５］中的方法，可由如图 １ 所示的隶属函数形式确定， 某个等级隶属于同一等级的隶属度为 １．０，隶属于其它各等级的隶属度是按其相差程度的一致趋势来确定的，等级之间隶属度的级差采用等比值 ２，最大差别等级的隶属度值（１级与５级的相互间隶属度）为０。 对一台热管换热器可靠性进行模糊综合评价， 其影响因素水平 ｕ１～ｕ５分别为： 热管换热器设计水平较高、 热管换热器制造水平较高、操作及维护水平一般、热管换热器使用介质环境较差及热管有效性较低。对应于上述具体影响因素等级的隶属度见表２。 ２． ２ 建立假设备择集 热管换热器性能的可靠性是指工作一段时间后的热管换热器是否仍旧能够满足工艺要求， 为此定义一个备择集来描述热管换热、换热器可靠性程度的模糊集， 按照式（４） 有： Ｖ＝ ｛良好 ｖ１ ； 可继续使用 ｖ２； 可修复使用 ｖ３ ； 报废 ｖ４｝， 其中良好是指热管换热器满足用户的使用要求； 可继续使用是指热管换热器性能下降， 但短期内还可以继续使用； 可修复使用 指热管换热器性能严重下降， 但可以修复再生使用。 ２． ３ 单因素模糊综合评判 采用专家评分法确定某一因素的某一等级对于评价集中的某一评价 ｖｋ 的隶属函数： ２． ５ 热管换热器可靠性的确定 由上述模糊综合评判结果， 根据最大隶属度原则， 最大值 ｃ３＝ ０． ３７４ ， 对应于决策集中的 ｖ３ （可修复使用） ， 因此在设计水平较高、制造水平较高、操作和维护水平一般、热管换热器使用介质环境较差及热管有效性较低的条件下， 热管换热器性能严重下降， 建议可修复使用。 ３ 结 语 本文将模糊综合评判方法引入了在役热管换热器可靠性的评估， 并简单分析了影响在役热管换热器可靠性的模糊不确定因素。所建立的模糊集理论模型的物理意义明确且简单实用。同时将该方法应用于该硫能公司使用数年的在役热管换热器可靠性评判， 评估结果是： 建议修复使用。经修复后， 使用效果良好。 |
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