基于可靠度计算的设备动态风险评价方法与流程

1.本发明属于设备管理技术领域，更具体地，涉及一种基于可靠度计算的设备动态风险评价方法。


背景技术：

2.在设备管理领域普遍认可的风险定义为：在一定条件下和一定时期内，由于事故后果的发生的不确定性而导致客观载体遭受损失的程度以及这种损失发生可能性的大小。因此，风险(r)是一个二维概念，通过损失发生的概率(p)和损失的严重程度(c)两个指标进行衡量，即r＝f(p,c)。
3.目前，石化和电厂等过程行业主要通过判断设备故障发生概率和故障影响程度，分别对设备故障发生概率和故障影响程度进行打分，并将设备故障发生概率得分与故障影响程度得分相乘得到设备的风险值，进而对设备的风险进行评价。
4.然而，在具体操作中，对设备故障发生概率的判断往往依赖于人为经验，这种基于人为经验判断得到的设备故障发生概率无法客观地反映出设备故障发生的真实可能性。另一方面，由于基于人为经验判断得到的设备故障发生概率是固定的，不随设备的实际运行情况而变化，使得基于设备故障发生概率和故障影响程度所得到的用于设备风险分析的风险矩阵为静态风险矩阵，这种静态风险矩阵无法真实地反映设备的风险变化，即实时风险。除此之外，通过上述静态风险矩阵无法对设备的风险进行预测。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有基于设备故障发生概率的设备风险评价方法无法对设备的动态风险进行评价的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，该基于可靠度计算的设备动态风险评价方法包括以下步骤：
7.基于预建立的可靠度计算模型获取目标设备的可靠度和该目标设备的每种故障模式的可靠度；
8.对所述目标设备的可靠度和所述目标设备的每种故障模式的可靠度进行评级；
9.对所述目标设备的故障影响程度和所述目标设备的每种故障模式的影响程度进行评级；
10.基于所述目标设备的可靠度等级与故障影响程度等级对所述目标设备的总体风险进行评价；
11.基于所述目标设备的每种故障模式的可靠度等级与影响程度等级对所述目标设备的每种故障模式的风险进行评价。
12.作为优选的是，所述可靠度计算模型的建立方法包括：
13.收集所述目标设备的历史故障数据；
14.基于所述目标设备的历史故障数据对预选定的可靠度计算基础模型中的未确定
参数进行推算，得到所述可靠度计算模型。
15.作为优选的是，所述目标设备的历史故障数据包括故障模式、故障部位、故障起始时间、故障结束时间和故障间隔时间。
16.作为优选的是，所述可靠度计算基础模型为威布尔模型，所述未确定参数包括形状参数和尺度参数。
17.作为优选的是，所述可靠度计算基础模型为指数分布模型，所述未确定参数为失效率。
18.作为优选的是，所述目标设备的可靠度为实时可靠度，计算该实时可靠度的参考起始时间为上一次故障结束时间。
19.作为优选的是，所述目标设备的每种故障模式的可靠度为实时可靠度，计算该实时可靠度的参考起始时间为上一次同种故障模式的结束时间。
20.作为优选的是，所述目标设备的可靠度等级基于预定的设备可靠度评级标准所确定，所述目标设备的每种故障模式的影响程度等级基于预定的故障模式影响程度评级标准所确定；
21.所述故障模式影响程度评级标准基于故障模式的健康和安全影响、财产损失影响、环境影响以及社会影响而制定。
22.作为优选的是，所述基于所述目标设备的可靠度等级与故障影响程度等级对所述目标设备的总体风险进行评价的步骤具体为：
23.基于所述目标设备的可靠度等级与故障影响程度等级建立所述目标设备的动态风险矩阵；
24.基于所述目标设备的动态风险矩阵对所述目标设备的总体风险进行评价。
25.作为优选的是，基于所述目标设备的每种故障模式的可靠度等级与影响程度等级对所述目标设备的每种故障模式的风险进行评价的步骤具体为：
26.基于所述目标设备的每种故障模式的可靠度等级与影响程度等级建立所述目标设备的每种故障模式的动态风险矩阵；
27.基于所述目标设备的每种故障模式的动态风险矩阵对相应故障模式的风险进行评价。
28.本发明的有益效果在于：
29.本发明的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，基于目标设备的可靠度等级与故障影响程度等级实现对目标设备的总体风险的评价，基于目标设备的每种故障模式的可靠度等级和影响程度等级实现对目标设备的每种故障模式的风险的评价。其中，目标设备的可靠度和目标设备每种故障模式的可靠度均来自于预建立的可靠度计算模型的计算，并均随目标设备的运行时间而变化。因此，本发明的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法能够实现对目标设备的动态风险的评价。
30.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
31.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号
通常代表相同部件。
32.图1示出了根据本发明的实施例的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法的实现流程图，图中，横坐标代表原料泵泄漏故障的可靠度等级，纵坐标代表原料泵泄漏故障的影响程度。
33.图2示出了根据本发明的实施例的原料泵泄漏故障的风险矩阵图。
具体实施方式
34.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
35.实施例：图1示出了根据本发明的实施例的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法的实现流程图。参照图1，本实施例的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法包括：
36.步骤s100、基于预建立的可靠度计算模型获取目标设备的可靠度和该目标设备的每种故障模式的可靠度；
37.步骤s200、对所述目标设备的可靠度和所述目标设备的每种故障模式的可靠度进行评级；
38.步骤s300、对所述目标设备的故障影响程度和所述目标设备的每种故障模式的影响程度进行评级；
39.步骤s400、基于所述目标设备的可靠度等级与故障影响程度等级对所述目标设备的总体风险进行评价；
40.步骤s500、基于所述目标设备的每种故障模式的可靠度等级与影响程度等级对所述目标设备的每种故障模式的风险进行评价。
41.本实施例中，所述可靠度计算模型的建立方法包括：
42.收集所述目标设备的历史故障数据；
43.基于所述目标设备的历史故障数据对预选定的可靠度计算基础模型中的未确定参数进行推算，得到所述可靠度计算模型。
44.本实施例中，所述目标设备的历史故障数据包括故障模式、故障部位、故障起始时间、故障结束时间和故障间隔时间。
45.在收集所述目标设备的历史故障数据时，按照预定的可靠性计算数据格式对所述目标设备的历史故障数据进行梳理和统计，主要的需求字段包括设备名称、故障模式、故障部位、故障起始时间、故障结束时间和故障间隔时间。
46.本实施例中，所述可靠度计算基础模型为威布尔模型，所述未确定参数包括形状参数和尺度参数。
47.本实施例中，所述目标设备的可靠度为实时可靠度，计算该实时可靠度的参考起始时间为上一次故障结束时间。
48.本实施例中，所述目标设备的每种故障模式的可靠度为实时可靠度，计算该实时可靠度的参考起始时间为上一次同种故障模式的结束时间。
49.本实施例中，所述目标设备的可靠度等级基于预定的设备可靠度评级标准所确
定，所述目标设备的每种故障模式的影响程度等级基于预定的故障模式影响程度评级标准所确定；
50.所述故障模式影响程度评级标准基于故障模式的健康和安全影响、财产损失影响、环境影响以及社会影响而制定。
51.本实施例中，所述设备可靠度评级标准包含设备可靠度计算值与设备可靠度等级的映射关系：可靠度1级＝可靠度计算值100％，可靠度2级＝可靠度计算值[90％，99％]，可靠度3级＝可靠度计算值[80％，89％]，可靠度4级＝可靠度计算值[70％，79％]，可靠度5级＝可靠度计算值69％以下。
[0052]
所述故障模式影响程度评级标准将故障影响程度划分为5个等级，依次为a级、b级、c级、d级和e级，影响程度依次升高。
[0053]
本实施例的步骤s400具体为：
[0054]
基于所述目标设备的可靠度等级与故障影响程度等级建立所述目标设备的动态风险矩阵；
[0055]
基于所述目标设备的动态风险矩阵对所述目标设备的总体风险进行评价。
[0056]
本实施例的步骤s500具体为：
[0057]
基于所述目标设备的每种故障模式的可靠度等级与影响程度等级建立所述目标设备的每种故障模式的动态风险矩阵；
[0058]
基于所述目标设备的每种故障模式的动态风险矩阵对相应故障模式的风险进行评价。
[0059]
结合以下具体示例对目标设备的目标故障模式的动态风险评价方式进行详细的说明。
[0060]
具体示例：
[0061]
目标设备为原料泵，目标故障模式为泄漏。
[0062]
基于收集到的原料泵历史泄漏故障数据，制成原料泵泄漏故障数据表，如表1所示。
[0063][0064]
表1原料泵泄漏故障数据表
[0065]
经过模型筛选，选择二参数威布尔模型作为可靠度计算基础模型。之后，基于表1中的数据确定二参数威布尔模型中的未确定参数：形状参数γ＝1.756，尺度参数θ＝534.377，以得到最终的可靠度计算模型。
[0066]
基于可靠度计算模型计算自2019年7月23日以来的原料泵泄漏故障的可靠度，可靠度计算结果如表2所示。
[0067][0068]
表2原料泵泄漏故障的可靠度计算值
[0069]
以评价运行90天的原料泵泄漏故障风险为例，运行90天时原料泵泄漏故障的可靠度为95.71％，处于可靠度计算值[90％，99％]，原料泵泄漏故障的可靠度等级为2级，假定原料泵泄漏故障的影响程度为b级，即中等影响的健康和安全事故，直接经济损失10万以上50万以下，对社会影响较小。
[0070]
根据以上确定的原料泵泄漏故障的可靠度等级和影响程度等级，得到原料泵泄漏故障的风险矩阵，如图2所示。图2中，黑色矩阵块代表高危风险，网格矩阵块代表较大风险，空白矩阵块代表低风险。
[0071]
基于表2和图2可知，随着原料泵运行时间的增长，原料泵泄漏故障的可靠度逐渐降低，原料泵泄漏故障的风险逐渐增大。
[0072]
本实施例的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，提供了一种利用设备故障数据计算设备可靠度的标准流程，并利用可靠度反映设备的劣化趋势，与依靠历史记录、通过人为主观判断设备故障发生概率相比，本实施例的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法能够较为准确地判断设备发生故障的可能性以及设备发生特定故障的可能性，能更好地反映设备的风险水平，具有良好的应用前景。
[0073]
本实施例的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，针对现有基于设备故障发生概率的设备风险评价方法无法对设备的动态风险进行评价的问题，提出了一种基于设备历史故障数据建立的可靠度计算模型，并以设备可靠度替换现有风险评价方法中设备故障发生概率这一评价指标。由于设备的可靠度随设备的运行时间而变化，使得本实施例的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法实现了对设备动态风险的评价。
[0074]
在实际应用中，基于可靠度计算模型确定设备的可靠度和设备故障模式的可靠度，并借助故障树分析能够实现对设备总体风险和设备故障模式风险的预测，进而制定相应的维护措施和维修方案。
[0075]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

技术特征：
1.基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，其特征在于，包括以下步骤：基于预建立的可靠度计算模型获取目标设备的可靠度和该目标设备的每种故障模式的可靠度；对所述目标设备的可靠度和所述目标设备的每种故障模式的可靠度进行评级；对所述目标设备的故障影响程度和所述目标设备的每种故障模式的影响程度进行评级；基于所述目标设备的可靠度等级与故障影响程度等级对所述目标设备的总体风险进行评价；基于所述目标设备的每种故障模式的可靠度等级与影响程度等级对所述目标设备的每种故障模式的风险进行评价；所述可靠度计算模型的建立方法包括：收集所述目标设备的历史故障数据；基于所述目标设备的历史故障数据对预选定的可靠度计算基础模型中的未确定参数进行推算，得到所述可靠度计算模型；所述目标设备的历史故障数据包括故障模式、故障部位、故障起始时间、故障结束时间和故障间隔时间。2.根据权利要求1所述的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，其特征在于，所述可靠度计算基础模型为威布尔模型，所述未确定参数包括形状参数和尺度参数。3.根据权利要求1所述的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，其特征在于，所述可靠度计算基础模型为指数分布模型，所述未确定参数为失效率。4.根据权利要求1所述的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，其特征在于，所述目标设备的可靠度为实时可靠度，计算该实时可靠度的参考起始时间为上一次故障结束时间。5.根据权利要求1所述的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，其特征在于，所述目标设备的每种故障模式的可靠度为实时可靠度，计算该实时可靠度的参考起始时间为上一次同种故障模式的结束时间。6.根据权利要求1所述的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，其特征在于，所述目标设备的可靠度等级基于预定的设备可靠度评级标准所确定，所述目标设备的每种故障模式的影响程度等级基于预定的故障模式影响程度评级标准所确定；所述故障模式影响程度评级标准基于故障模式的健康和安全影响、财产损失影响、环境影响以及社会影响而制定。7.根据权利要求1所述的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，其特征在于，所述基于所述目标设备的可靠度等级与故障影响程度等级对所述目标设备的总体风险进行评价的步骤具体为：基于所述目标设备的可靠度等级与故障影响程度等级建立所述目标设备的动态风险矩阵；基于所述目标设备的动态风险矩阵对所述目标设备的总体风险进行评价。8.根据权利要求1所述的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，其特征在于，基于所述目标设备的每种故障模式的可靠度等级与影响程度等级对所述目标设备的每种故障
模式的风险进行评价的步骤具体为：基于所述目标设备的每种故障模式的可靠度等级与影响程度等级建立所述目标设备的每种故障模式的动态风险矩阵；基于所述目标设备的每种故障模式的动态风险矩阵对相应故障模式的风险进行评价。

技术总结
本发明公开一种基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，包括步骤：基于预建立的可靠度计算模型获取目标设备的可靠度和目标设备的每种故障模式的可靠度；对目标设备的可靠度和目标设备的每种故障模式的可靠度进行评级；对目标设备的故障影响程度和目标设备的每种故障模式的影响程度进行评级；基于目标设备的可靠度等级与故障影响程度等级对目标设备的总体风险进行评价；基于目标设备的每种故障模式的可靠度等级与影响程度等级对目标设备的每种故障模式的风险进行评价。根据本发明的基于可靠度计算的设备动态风险评价方法，能够解决现有基于设备故障发生概率的设备风险评价方法无法对设备的动态风险进行评价的问题。方法无法对设备的动态风险进行评价的问题。方法无法对设备的动态风险进行评价的问题。


技术研发人员：张强 张平 刘俊红 胡佳
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：2020.09.08
技术公布日：2022/3/7