基于Weibull分布计算在造船设备故障发生概率统计中的应用

基于Weibull分布计算在造船设备故障发生概率统计中的应用

郑龙飞

福建省马尾造船股份有限公司

摘要：造船设备故障发生过程大多遵循一定的客观规律，所以，利用Weibull分布计算对造船设备故障发生概率进行统计，可为造船设备保养与维修提供有效的参考依据。因此，利用Weibull分布计算，针对造船设备故障的发生规律进行分析，可对设备的可靠度以及故障率等进行计算，对造船设备的维修管理水平提升有促进作用。

关键词：Weibull分布计算；造船设备；故障；概率统计

引言：造船设备故障维修包含预防性维修以及故障后维修两种方式，在对造船设备故障进行分析维修过程中，要针对造船设备不同故障的发生概率进行统计与分析，这对保证造船设备的实际应用水平方面有促进作用。在利用Weibull分布计算的视角下，造船设备故障发生概率统计与分析，以浙江舟山启明电力集团公司的造船设备为研究对象，针对造船生产过程中的关键设备故障发生概率进行统计，对保障生产有现实意义[1]。

1Weibull分布计算逻辑分析

Weibull分布计算又名威布尔分布计算，可通过浴盆失效概率曲线的各个阶段对不同故障发生概率进行统计，可提高故障概率分析的准确性及有效性[2]。设备某一局部失效或者局部故障导致设备停运可服从Weibull分布。在进行Weibull分布计算中，故障发生概率计算公式如下：

在上述公式中，β为形状参数，为尺度参数，β<1，则属于设备的早期故障，β>1则属于耗损故障，β=1为偶发故障。

在对可靠度进行计算与分析中，表示固定条件下，固定时间内完成规定的发生概率。故障率则是在时间t与t时间点之前发生的概率，可通过可靠度以及故障率的计算，对造船设备发生故障的概率进行统计与分析，为设备故障维修及管理等提供参考依据[3]。

2Weibull分布计算在造船设备故障发生概率统计中的应用

2.1案例分析

结合浙江舟山启明电力集团公司造船设备故障类型，对不同故障发生概率进行统计与分析。根据造船设备维修台账，对设备正常运行时间、设备维修时间的分布进行统计与分析。以浙江舟山启明电力集团公司重点设备故障数据为依据，对设备运行时间t序列如下：

3,2,9,12,10,1,8,8,8,23,6,4,2,31,91,5,5,21,3,1,19,30,5,8,4,3,5,3,6,5,5。

在利用Weibull分布计算的基础上，可对不同故障概率的直线拟合关系进行分析，在进行概率统计与分析的基础上，对不同故障的发生概率进行检验分析。在利用Weibull分布计算对故障概率进行检验与分析中，则需要对β、等的数值进行计算与分析，计算后，分别为1.278 71、9.871 49，这说明拟合优度较好，且β数值大于1，所以，设备故障属于耗损故障，这也说明本次选择的设备本身已经老化，所以，设备故障不断发生。在对可靠度R（t）以及故障率F（t）进行计算的过程中，则需要对造船设备故障发生概率进行统计与分析，按照时间序列进行统计，对提高设备故障管理水平有促进作用。在进行统计分析中，具体分析结果如下：

图1 造船设备故障发生概率

结合上述计算结果，在对造船设备故障发生概率进行研究，造船设备在开始时会用的初级阶段呈现比较高的失效率，但是，随着设备运行与使用时间的逐渐延续会出现失效率下降的情况，并达到稳定状态。之所以会出现这一现象是因为制造工艺、材料缺陷、包装及运输、安装等因素对造船设备发生故障的概率都会产生直接的影响。利用Weibull分布计算进行故障概率统计，浴盆曲线的偶发故障区表现为造船设备的失效率处于稳定的水平，失效率为常数，在这一时间区域内属于设备的最佳使用期，浴盆曲线的耗损故障区域则会出现在装备损耗故障区，并发生在设备后期阶段，失效率也会快速上升。这与造船装备的长期使用以及零部件耗损等有直接关系，影响造船设备的使用性能。结合上述结果可以发现，设备故障率在运行8天以后，概率值会达到0.5以上，缺少有效的预防性维修计划，对造船设备的实际应用汇产生直接的影响。

2.2基于Weibull分布计算的造船设备故障预防与维护

    结合Weibull分布计算结果以及故障发生概率，在对造船设备故障进行预防与维修中，则需要从故障预防的角度，建立有效的、周期性的设备检修方案，对可能出现损坏或老化的零部件进行及时更换，避免出现设备停运或者更大的设备故障等问题的出现。在对预防性维护以及维修进行研究中，具体的故障控制手段如下：

1预防性维护要结合造船设备发生故障的概率，针对常见故障进行分类，并建立有效的定期维护方案，避免出现大故障问题，将设备故障导致的成本增加降到最低。在造船设备故障维修与处理中，可在零部件耗损、设备故障处理的基础上，对造船设备的不同故障进行检修，关注设备运行的相关参数，对损耗类零件、机械类零部件等进行综合控制，提高造船设备的故障检修处理水平。例如，油水分离器持续报警故障，则需要从油水分离器使用状态的角度，对滤网、泥箱的设置方面，要根据吸入管路的位置，对安装位置进行清洁处理。在设置好排放管路下，可利用手动泵进行清理与处理，从而达到油水分离器清洗与处理的目的。另外，在对造船设备故障进行维修与处理中，根据造船设备的运行环境，对造船设备的磨损、腐蚀、老化等现象进行控制，在造船设备的结构分析与处理的基础上，对日常维护方案进行调整，为造船设备的安全运行创造良好条件。

2从造船设备故障维修的角度进行分析，在提高预防性维修水平下，则需要从造船设备故障分类、故障维修的角度，对设备不同故障进行统计与控制，提高造船设备的故障处理水平。通过报警系统以及信息技术的应用，对设备故障进行准确定位，提高故障维修的使用效率。在造船设备故障维修中，从故障检修以及故障处理的角度，对异常情况及时处理，排除安全隐患，可提高设备安全维修效率。针对不同故障进行检修与故障处理，提高设备运行安全性。提高柴油机发电的运行稳定性。定期对柴油机的工作性能进行检查，提高柴油机发点过程的运行控制效果。柴油机发电过程中，结合电机转速等，对维护方式以及维护过程等进行优化，增加循环水的供应量，避免循环水的温度升高较大的情况出现。轴封时中断供汽，降低负荷过程中的真空下降的发生概率。真空系统的管道或阀门不紧密，则需要避免漏气问题的出现，保证其严密性，提高故障处理的综合水平[4]。造船设备故障概率统计下，可从故障处理以及故障检修的角度进行控制，从而实现设备故障维修处理的综合水平。

结论：造船设备故障发生概率统计与分析中，从设备零部件失效率、维修率等角度，对设备故障进行分类与统计，提高设备故障预防性维修准度，降低设备故障维修次数，保障造船生产工作的有序开展。在Weibull分布计算的应用下，造船设备故障发生概率的统计，可对造船设备的失效率进行有效控制，统计故障概率可有效控制设备维修的时间成本以及零部件更换成本等，对造船设备的生产作业效率以及维修管理水平提升有促进作用。

参考文献

[1] 刘普元. 浅谈造船企业设备管理存在的问题及对策[J]. 广东造船, 2020, 39(3):3.

[2] 张海泉. 船舶机械设备的故障与维修研究[J]. 内燃机与配件, 2021(20):2.

[3] 杨强, 闫城, 陈峰. 船舶主机气动操纵系统常见故障与措施方法探讨[J]. 内燃机与配件, 2020(6):2.

[4] 周亮亮. 浅析机电设备电气故障检测及检修方法[J]. 工程技术发展, 2022, 2(6):21-22.