D0L:10.13374M.issm1001-053x.2012.02.013 第34卷第2期 北京科技大学学报 Vol.34 No.2 2012年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2012 钢铁生产过程系统的能耗可靠性评价 张文娟2)王宝12)刘青12四杨振国2，) 苍大强12) 1)北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083 3)莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂，莱芜271105 区通信作者，E-mail::qliu@usth.cdu.cn 摘要在功能可靠度和时产率可靠性评价指标的基础上，结合钢铁生产过程系统能源消耗状况的分析，建立了能耗可靠性 评价方法，提出了能耗可靠度、工序能效比及相近度等评价指标体系来描述钢铁生产过程系统的能耗可靠性.运用贡献指数 的概念定量分析了后两者对能耗可靠度的影响，并应用于国内某特殊钢厂电弧炉生产过程单元.结果表明：该电弧炉工序的 能耗可靠度由2008年的0.64提高到2009年的0.72.另外，还分析了该厂2006一2009年电炉工序能耗可靠度变化的主要 原因. 关键词钢铁工业：生产过程；能耗；可靠性：工序能效 分类号T℉4：N945.17 Reliability evaluation of energy consumption of a steel manufacturing process system ZHANG Wenjuan,WANG Bao,LIU Qing,YANG Zhen-guo CANG Da-qiang 1)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)Special Steel Plants,Laiwu Steel Corporation,Laiwu 271105.China Corresponding author,E-mail:gliu@ustb.edu.cn ABSTRACT Based on the reliability evaluating indicators of functional reliability and capability utilization,in combination with stud- ies on the energy consumption states of steel manufacturing process systems,a new assessment system of energy reliability,process en- ergy efficiency ratio and similar degree was established to describe the level of energy consumption reliability.The concept of contribu- tion index was used to quantitatively analyze the influence of the two latter indicators on the energy reliability.Finally,the new assess- ment index was also applied to evaluating the energy consumption reliability of an EAF special steel plant.The evaluating result shows that the energy consumption reliability increases from 0.64 in the year 2008 to0.72 in the year 2009:meanwhile,main reasons for the change of energy consumption reliability in the period of 2006 to 2009 were also discussed. KEY WORDS steel manufacture:manufacturing process;energy consumption:reliability:energy efficiency 钢铁制造过程的本质是物质流在能量流的推动 程结构的不断优化，钢铁制造过程物质流网络不断 下发生物质的转变和能量的耗损，是典型的间歇过 走向准连续化，过程系统的作业率、产能利用率不断 程.目前，钢铁生产过程系统的可靠性研究大多集 提高2)；但与此同时，能源消耗因直接关系到企业 中在设备部件和控制系统的失效率和修复率等基本 的生产经营和成本效益，逐渐成为制约钢铁生产发 可靠性评价，以及基于时间和产能利用效率的作业展的关键因素之一·一般而言，生产过程的能耗要 率、产能利用率与时产率等功能可靠性评价，上 受到产量和能量利用效率两方面的影响，因此过 述评价指标在一定程度上反映了流程系统的实际运 程系统的能耗不仅仅受到系统可靠度的影响)，其 行状态.随着设备大型化、自动化的发展及工艺流 本身也已经成为影响钢铁生产过程系统可靠性的重 收稿日期：2010-12-13 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50874014)：教有部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET07O067)第 34 卷 第 2 期 2012 年 2 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 2 Feb． 2012 钢铁生产过程系统的能耗可靠性评价 张文娟1，2) 王 宝1，2) 刘 青1，2) 杨振国1，2，3) 苍大强1，2) 1) 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083 2) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 3) 莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂，莱芜 271105 通信作者，E-mail: qliu@ ustb． edu． cn 摘 要 在功能可靠度和时产率可靠性评价指标的基础上，结合钢铁生产过程系统能源消耗状况的分析，建立了能耗可靠性 评价方法，提出了能耗可靠度、工序能效比及相近度等评价指标体系来描述钢铁生产过程系统的能耗可靠性． 运用贡献指数 的概念定量分析了后两者对能耗可靠度的影响，并应用于国内某特殊钢厂电弧炉生产过程单元． 结果表明: 该电弧炉工序的 能耗可靠度由 2008 年的 0. 64 提高到 2009 年的 0. 72． 另外，还分析了该厂 2006—2009 年电炉工序能耗可靠度变化的主要 原因． 关键词 钢铁工业; 生产过程; 能耗; 可靠性; 工序能效 分类号 TF4; N945. 17 Reliability evaluation of energy consumption of a steel manufacturing process system ZHANG Wen-juan1，2) ，WANG Bao 1，2) ，LIU Qing1，2) ，YANG Zhen-guo 1，2，3) ，CANG Da-qiang1，2) 1) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 3) Special Steel Plants，Laiwu Steel Corporation，Laiwu 271105，China Corresponding author，E-mail: qliu@ ustb． edu． cn ABSTRACT Based on the reliability evaluating indicators of functional reliability and capability utilization，in combination with stud￾ies on the energy consumption states of steel manufacturing process systems，a new assessment system of energy reliability，process en￾ergy efficiency ratio and similar degree was established to describe the level of energy consumption reliability． The concept of contribu￾tion index was used to quantitatively analyze the influence of the two latter indicators on the energy reliability． Finally，the new assess￾ment index was also applied to evaluating the energy consumption reliability of an EAF special steel plant． The evaluating result shows that the energy consumption reliability increases from 0. 64 in the year 2008 to 0. 72 in the year 2009; meanwhile，main reasons for the change of energy consumption reliability in the period of 2006 to 2009 were also discussed． KEY WORDS steel manufacture; manufacturing process; energy consumption; reliability; energy efficiency 收稿日期: 2010--12--13 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 50874014) ; 教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目( NCET--07--0067) 钢铁制造过程的本质是物质流在能量流的推动 下发生物质的转变和能量的耗损，是典型的间歇过 程． 目前，钢铁生产过程系统的可靠性研究大多集 中在设备部件和控制系统的失效率和修复率等基本 可靠性评价，以及基于时间和产能利用效率的作业 率、产能利用率与时产率［1］等功能可靠性评价，上 述评价指标在一定程度上反映了流程系统的实际运 行状态． 随着设备大型化、自动化的发展及工艺流 程结构的不断优化，钢铁制造过程物质流网络不断 走向准连续化，过程系统的作业率、产能利用率不断 提高［2--3］; 但与此同时，能源消耗因直接关系到企业 的生产经营和成本效益，逐渐成为制约钢铁生产发 展的关键因素之一． 一般而言，生产过程的能耗要 受到产量和能量利用效率两方面的影响［4］，因此过 程系统的能耗不仅仅受到系统可靠度的影响［5］，其 本身也已经成为影响钢铁生产过程系统可靠性的重 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.02.013