分析石油机械可靠性指标的模糊决策

【摘要】U={ u1，u2，…，u9} （式1）在此基础之上，还需要就各个ui取值与整个U因素集之间的对应关系进行详细分析。具体涉及到以下几个方面的内容： （1）设计水平与可靠度呈反比例相关关系...

【摘要】可靠性是机械设备设计制造过程中需要重点关注的问题之一。本文以石油机械设备为研究对象，结合实际案例的方式，详细分析了石油机械可靠性指标的模糊决策计算方式，旨在于引起相关工作人员的特别关注与重视。

【关键词】石油机械 可靠性指标 模糊决策 计算 分析

以某油田无游梁式抽油机曲柄销部件为例，该曲柄销部件基本制造材料为40Cr，调质处理硬度为HB241-286。现针对该石油机械部件可靠性指标的模糊决策相关问题做详细分析与说明。

1 影响可靠度的因素及因素等级集的构建分析

从实践应用的角度上来说，可能无游梁式抽油机曲柄销部件整体运行可靠性产生影响的模糊因素主要可以分为①.设计水平；②.制造水平；③.工作制度；④.材料强度；⑤.环境条件；⑥.重要程度；⑦.维修水平；⑧.荷载性质；⑨.制造成本，上述九个方面。从可靠性指标模糊决策的角度上来说，可以将各个因素按照ui格式予以表示。在此基础之上，可以构成影响无游梁式抽油机曲柄销部件可靠性水平的模糊因素因素集，具体的表达方式如下所示：

U={ u1，u2，…，u9} （式1）在此基础之上，还需要就各个ui取值与整个U因素集之间的对应关系进行详细分析。具体涉及到以下几个方面的内容：

（1）设计水平与可靠度呈反比例相关关系。越高的设计水平，所对应零件可靠度越低；

（2）制造水平与可靠度呈反比例相关关系。越高的制造水平，所对应零件可靠度越低；

（3）工作制度与可靠度呈正比例相关关系。工作制度作用下所确定的24h内工作时间越短，所对应零件的可靠度越低；

（4）材料强度与可靠度呈反比例相关关系。越高的材料强度，所对应零件可靠度越低；

（5）环境条件与可靠度呈反比例相关关系。越为良好的环境条件，所对应零件可靠度越低；

（6）零件重要度与可靠度呈正比例相关关系。零件在整个石油机械设备中所处的重要性程度越低，所对应的零件可靠度越高；

（7）维修水平与可靠度呈反比例相关关系，越高的维修水平，所对应零件可靠度越低；

（8）荷载性质与可靠度呈正比例相关关系。零件所对应荷载作用力越小同时越为平稳，所对应的零件可靠度越低；

（9）制造成本与可靠度呈正比例相关关系，零件在加工生产过程中对于精度有着严格要求，费用开支过高，整个加工工艺流程交叉，成本费用开支越大，所对应零件可靠度越高。

按照此种方式，整个U模糊因素因素集当中，各个自元素所处状态可以按照7等经方式进行详细划分，具体的划分标准为“很高”、“高”、“较高”、“一般”、“较低”、“低”、“很低”。在将整个U因素集进行综合处理的过程当中，可以通过引入i因素对应等级的方式，对整个模糊集合予以完善（等级以j表示）。按照上述分析，可形成可靠性指标所对应的模糊等级集，具体的表达方式为：

U1={ ui1，ui2，…，uij} （式2）

在上述模糊等级集当中，i取值范围为（1～9），j取值范围为（1～7）。2 可靠度决断集的构建分析

在当前技术条件支持下，可以将此种可供选择的参数集合称之为决断集（又可称作被选集）。假定reu为曲柄销部件可靠度取值上限，同时rel为曲柄销部件可靠度取值下限。则按照上述方式所求的可靠度指值应当始终控制在[reu，rel]这一区间范围之内。按照等步长方式，针对该取值区间进行离散化处理，可获取k系数取值在[1，p]范围之内的离散值rek。按照此种方式，所形成的可靠度决断集如下所示：

Re={ re1，re2，…，rep} （式3）

3 可靠性指标模糊决策的确定分析

第一步：建立在对上述相关问题进行可靠性分析与研究的基础之上，需要综合考量各类因素对于机械部件可靠性水平取值的影响，在此基础之上建立单因素评判矩阵Ro，同时还需要按照第i序列因素所对应的第j等级进行评判。通过引入元素绿隶属度的方式，获取Rij决断集的表达方式。具体表达方式如下所示：

Rij=rij1/（uij，re1）+rij2/（uij，ri2）+…+

rijo/（uij，rep） （式4）

按照此种方式，可获取有关无游梁式抽油机曲柄销部件的等级评判矩阵。具体的表达方式应当如下所示：

|0.7 0.9 1.0 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 0.0 0.0 0.0||0.5 0.7 0.9 1.0 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 0.0 0.0|

|0.3 0.3 0.7 0.9 1.0 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 0.0| Ri=|0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.0 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1|

|0.0 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.0 0.9 0.7 0.5 0.3||0.0 0.0 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.0 0.9 0.7 0.5||0.0 0.0 0.0 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.0 0.9 0.7|第二步：在有关石油机械可靠性指标模糊决策的分析过程当中，为实现针对某一特定因素相对于石油机械可靠度取值的影响情况，应当针对上述因素各个等级状态下的所对应的权数取值情况加以判定。针对第i序列因素、第j等级下的隶属度归一数值予以确定。按照此种方式还可构建1～9取值范围内，第i序列因素所对应的权重集。定义该权重集为Ai，则Ai的表达方式应当为：

Ai=（ai1，ai2，…，aij） （式5）

在此基础之上，通过建立因素权重集A以及二级模糊综合评判B的方式，能够确定可靠度的具体评判指标。按照此种方式，通过对加权平均法的有效应用，定义权数为rek的方式，计算对应的R*值，从而计算得出有关该抽油机曲柄销部件的可靠性指标R*取值参数。 4 结束语

在实践工作中，可能对机械设备可靠度水平产生影响的因素往往是多个方面的，这当中不乏存在一部分随机且模糊的影响因素。应用传统意义上的指数分布数学模糊计算方式存在一定的局限性，因而需要引入模糊决策的计算方式。本文针对上述相关问题做出了简要分析与说明，希望能够引起关注与重视。

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