基于概率论的砂石加工系统运行稳定性定量分析

基于概率论的砂石加工系统运行稳定性定量分析

李刚 1 许志琴 1※

1.中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450000； 2. 中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450000

摘 要：依据概率论，第一次采用对主要破碎筛分设备完好率进行数字赋值的方法，对四川去学水电站砂石加工系统运行稳定性进行量化分析，从而提出优化设计、优选设备型号、严格设备日常运行管理以及数据监测统计分析的措施进一步提高系统运行稳定性。

关键词：水电站；砂石加工；运行稳定性；概率论；定量分析

0 引言

砂石加工系统作为工程建设中的重要临时设施，为工程建设提供成品骨料。尤其是在混凝土浇筑高峰期，工程建设对成品砂石骨料需求量大、供应要求紧急，而破碎、筛分主要设备长时间、超负荷运行，故障率上升，很可能造成停机事件，进而导致成品砂石骨料供应紧张，业主单位反索赔等事件发生。因此，砂石加工系统稳定运行成为项目管理的重中之重。

目前，行业内对砂石加工系统运行稳定性的定性分析较多，而量化分析较少。为直观反应砂石加工系统运行稳定性，笔者以概率论^[1]为基础，以四川去学水电站砂石加工系统^[2]为实例，第一次采用数字赋值^[3]的方法，简化计算砂石加工系统运行稳定性^[4]并进行量化分析^[5]。

1 砂石加工系统工艺流程简图

四川去学水电站砂石加工系统规划布置于下拥沟场平A区，距离坝址约8km，布置高程2124.00m～2140.00m之间，对外交通与电站1号公路连接。

砂石加工系统承担去学水电站沥青混凝土心墙堆石坝、泄洪洞、洞式溢洪道、引水隧洞、厂房等主体工程和导流洞、施工支洞等主要辅助工程混凝土生产的骨料供应，以及沥青混凝土所需的初级骨料供应和沥青混凝土心墙过渡料供应；整个工程常态混凝土（含喷混凝土）总量约25万m³，沥青混凝土总量约2万m³，沥青混凝土心墙过渡料总量约19万m³。

砂石骨料加工系统由回车平台、粗碎车间、弃料堆、半成品料堆、中细碎车间、第一筛分车间、第二筛分车间、超细碎车间、棒磨机制砂车间、成品骨料料堆、供配电系统、供水系统、粉尘处理车间、水处理系统、成品骨料计量及相应的辅助设施等组成。

砂石加工系统工艺流程设计为三段破碎，即粗碎、中碎、细碎。粗碎车间采取开路生产、中碎车间与一级筛分车间闭路循环生产、超细碎车间与二级筛分车间闭路循环生产，详见四川去学水电站下拥沟砂石加工系统工艺流程简图^[6]。砂石加工系统设计处理能力为500t/h，成品骨料生产能力420t/h。

四川去学水电站下拥沟砂石加工系统工艺流程简图

2 砂石加工系统运行稳定性量化计算

2.1 系统划分

为直观反应砂石加工系统工艺稳定性，结合现场运行实际情况，笔者采取分段计算方式，即将“粗碎车间至半成品料仓”定义为粗碎系统，将“半成品料仓至1#筛分车间”定义为中细碎筛分系统，将“5#胶带机至成品料仓”定义为超细碎筛分系统。

2.2 设备完好率赋值

设备完好率^[7]=报告期内制度台日数中的完好台日数/报告期内制度台日数×100%。

根据设备管理及现场运行情况，粗碎车间、中碎车间、细碎车间、1#筛分车间、2#筛分车间的完好率以95%计，1#、2#、3#胶带机的完好率以97%计，其余胶带机的完好率以99%计，成品料（砂、小石、中石）胶带机完好率以100%计。

2.3 系统稳定性量化计算

粗碎系统稳定性=粗碎车间完好率*1#胶带机完好率

=95%*97%

=0.9215。

中细碎筛分系统稳定性=2#胶带机完好率*中碎车间完好率*3#胶带机完好率*1#筛分车间完好率*4#胶带机完好率*细碎车间完好率

=97%*95%*97%*95%*99%*95%

=0.7986。

超细碎筛分系统稳定性=5#胶带机完好率*2#筛分车间完好率*6#胶带机完好率*超细碎车间完好率*7#胶带机完好率*成品料胶带机完好率

=99%*95%*99%*95%*99%*100%*100%*100%

=0.8757。

砂石加工系统稳定性=粗碎系统稳定性*中细碎筛分系统稳定性*超细碎筛分系统稳定性

=0.9215*0.7986*0.8757

=0.6444。

2.4 设备完好率再赋值

设备完好率=报告期内制度台日数中的完好台日数/报告期内制度台日数×100%。

根据设备管理及现场运行情况，粗碎车间、中碎车间、细碎车间、1#筛分车间、2#筛分车间的完好率以90%计，1#、2#、3#胶带机的完好率仍以97%计，其余胶带机的完好率仍以99%计，成品料（砂、小石、中石）胶带机完好率仍以100%计。

2.5 系统稳定性量化再计算

粗碎系统稳定性=粗碎车间完好率*1#胶带机完好率

=90%*97%

=0.8730。

中细碎筛分系统稳定性=2#胶带机完好率*中碎车间完好率*3#胶带机完好率*1#筛分车间完好率*4#胶带机完好率*细碎车间完好率

=97%*90%*97%*90%*99%*90%

=0.6791。

超细碎筛分系统稳定性=5#胶带机完好率*2#筛分车间完好率*6#胶带机完好率*超细碎车间完好率*7#胶带机完好率*成品料胶带机完好率

=99%*90%*99%*90%*99%*100%*100%*100%

=0.7859。

砂石加工系统稳定性=粗碎系统稳定性*中细碎筛分系统稳定性*超细碎筛分系统稳定性

=0.8730*0.6791*0.7859

=0.4659。

2.6 比较分析

通过表1主要破碎、筛分设备完好率对砂石加工系统稳定性影响分析：两组数据的对比，我们发现主要破碎、筛分设备的完好率对砂石加工系统稳定性至关重要，主要破碎、筛分设备完好率每下降1%，砂石加工系统稳定性下降5.27%。因此，在砂石加工系统设备选型中，我们务必选择满足设计生产能力的破碎、筛分设备，同时还要兼顾到石材硬度等级，如玄武岩^[8]。四川去学水电站下拥沟砂石加工系统，针对玄武岩硬度大的特性，项目部选取国外进口设备山特维克CS440圆锥式破碎机^[9]代替投标文件中的PF1315v反击式破碎机。

此外，在砂石加工系统设计中，我们要尽量减少线性设备的数量，以提高系统稳定性。

表1 主要破碎、筛分设备完好率对砂石加工系统稳定性影响分析

3 结束语

笔者以概率论为基础，通过数字赋值的方法，对砂石加工系统生产运行稳定性进行了定量分析，同时，重点分析了主要破碎、筛分设备完好率对系统稳定性的影响。设计阶段，我们可以采取数字赋值量化计算砂石加工系统的运行稳定性，根据数值的大小，以评估、优化设计方案。在施工阶段，我们可以采取设备选型优化、运行维护管理、加强监测分析等措施，重点管理主要破碎、筛分设备，进而提升砂石加工系统运行稳定性以及现场管理水平。

由定性分析走向定量分析^[10]，由定性评价走向量化评价，这为我们今后砂石加工系统设计、施工、设备选型等提出了新的方法、新的理念。相信基于概率论的量化分析方法会在砂石加工行业以及其他工厂化行业进一步发挥重要指导、量化评价作用。

[参 考 文 献]

1. 徐群芳．《概率论与数理统计》课程教学的探索与实践．《大学数学》2010年第1期 10-13页.

2. 潘炳康．建设高原精品电站．《中国电业》2016年 第9期 50-51页.

3. 黄达海 ，杨生虎．碾压混凝土上下层结合面上初始温度赋值方法研究．《水力发电学报》1999年 第3期 25-34页.

4. 李启章．提高大型水电机组的运行稳定性．《贵州水力发电》2002年 第3期 62-64页.

5. 刘娜，任立良．基于信息熵对新安江水文模型参数及预报结果不确定性的量化分析．《西北水电》2010年 第3期 88-91页.

6. 唐瑞．某商品砂石料项目工程砂石系统流程设计．《西北水电》2016年 第1期 54-56页.

7. 尹波．机械设备完好率及利用率计算方法分析．《人民长江》2010年 第5期 83-85页.

8. 王继敏，严尚源．雅砻江官地水电站高强度玄武岩制砂的初步实践．《四川水力发电》2007年 第A02期 107-110页．

9. 无坚不克——山特维克系列圆锥破碎机．《今日工程机械》2012年 第6期 66-67页．

10. 付晓东，邓建辉．楔形体稳定的定性和定量分析．《西北水电》2009年 第4期 7-10页．