Введение к работе
Актуальность работы. Теоретические и прикладные методы исследований эксплуатационной надежности объектов химической промышленности динамично развиваются в РФ с начала 70-х годов прошлого века и в настоящее время находят широкое применение при решении различного рода практических задач.
Досконально проработанный в сотнях отечественных публикаций, по существу «классический», параметрический подход к анализу надежности химического оборудования оперирует строгими («тонкими») стохастическими моделями, принадлежащими некоторым семействам распределений вероятностей (нормальному, экспоненциальному, Вейбулла и др.)- Однако, большинство из связанных с ними статистических процедур весьма чувствительно к даже довольно малым отклонениям от некоторых начальных предположений (например, о независимости переменных, асимптотике дисперсии и т.д.).
В основу современного непараметрического подхода положены методы, обладающие, по сравнению с традиционными, гораздо более широкими границами применимости, но уступающие им в точности оценок и выводов, а также информативности, поскольку их использование свободно от каких-либо предположений относительно распределения случайных характеристик надежности машин и агрегатов.
Впервые развиваемый в настоящей диссертационной работе параметрический робастный подход, базирующийся на монографиях П.Хьюбера (Professor of Statistics Harvard University, USA) и Ф.Хампеля (ETH, Zurich, Switzerland), соединяет в себе достоинства обоих вышеуказанных. В нем, с одной стороны, в качестве средства представления стохастических наблюдений (наработка до отказа или на отказ, время восстановления и др.) служат обладающие полезной информацией полноразмерные (в высокой степени реалистичные) параметрические модели, с другой стороны, применяются вычислительные процедуры, зависимость которых от малых отклонений от допущений, предопределенных этими моделями, минимальна, а от больших - не фатальна.
Информационной базой исследований послужили сведения об эксплуатации производства карбамида, получаемого взаимодействием газообразной двуокиси углерода и жидкого аммиака при давлении 14 - 15,5 МПа и температуре 165-189 С, мощностью 1400 т/сутки в открытом акционерном обществе «Новомосковская акционерная компания «Азот» (ОАО «НАК «Азот»), проект которого выполнен фирмой «Снампрожетти» (Италия).
* Автор выражает глубокую признательность к.т.н. Рюмину Ю.А. за помощь и консультации при подготовке диссертационной работы.
Цель работы. Разработать систему взаимосвязанных прикладных методов расчета и прогнозирования показателей надежности производства карбамида, базирующихся на параметрическом робастном математическом аппарате.
Научная новизна:
Впервые доказана эффективность практического применения при анализе эксплуатационной надежности объектов химической промышленности параметрических робастных статистических процедур.
Разработаны отличные от существующих методики робастной оценки надежности крупнотоннажного агрегата синтеза карбамида и его структурных элементов.
Приведена иерархическая стохастическая робастная модель полной или частичной потери работоспособности объекта исследований, учитывающая значимость и вариацию совокупности условий и факторов, способствующих прекращению или снижению эффективности процесса производства карбамида.
Предложена стохастическая робастная модель вариации потока отказов оборудования объекта исследований, базирующаяся на минимаксном подходе Хьюбера и функциях влияния Хампеля.
Практическая ценность.
Предлагаемые методы анализа обладают достаточной общностью и могут быть применены для оценки и прогнозирования работоспособности объектов химической промышленности.
Разработано программное обеспечение классификации отказов, параметрического робастного оценивания надежности машин и агрегатов.
Автор защищает:
Методические основы комплексного анализа эксплуатационной надежности производства карбамида, базирующиеся на параметрических робастных статистических процедурах.
Стохастические робастные модели потери работоспособности объекта исследований и вариации потока отказов его структурных элементов.
Подходы к расчету отдельных характеристик надежности агрегатов химической промышленности, базирующиеся на отличных от существующих математических методах и алгоритмах решения.
Количественные робастные оценки показателей надежности категорий оборудования объекта исследований.
Апробация работы и научные публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на XVIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» в Казанском государственном технологическом университете в 2005 г. и международной научно-практической конференции «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов» в г.Донецке в 2006 г.; Содержание работы представлено в 5 публикациях.
Объем работы. Диссертация содержит введение и пять глав, 124 страницы машинописного текста, 26 рисунков, 15 таблиц, список литературы -140 источников и 1 приложение на 25 страницах. Общий объем работы (без приложения)- 136 страниц.
