油田矿场集输类设备的优选评价方法与流程

本发明涉及油田矿场集输设备领域，特别是涉及到一种油田矿场集输类设备的优选评价方法。
背景技术：
：油井产量集输计算，是指计算单井油、气、水产出物的日产量。其目的是掌握油井的生产动态，为分析储油层的变化情况，科学地制订油田开发方案提供技术支持。目前在油田生产矿场集输计算领域，针对油田质地开发的多样性，油井产量集输技术应用种类较多，主要在用的油井产量集输技术有三大类13种，包括玻璃管(或磁翻板)液位计集输分离器技术、旋流分离质量流量计集输技术、旋流分离容积式活塞集输器集输技术、称重式集输、示功图集输等。在某一油田开发初期集输站建站期间，采用哪一种集输技术才能针对性较强，适用性较好，是一个重要的技术决策问题。目前的评价方法为个人经验法，系统性和科学性有待于提高。为此我们发明了一种新的油田矿场集输类设备的优选评价方法，解决了以上技术问题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种针对传统评价方法不系统、考虑参数不全面、掺杂专家个人倾向等不足和问题的基于模糊数学理论的油田矿场集输类设备的优选评价方法。本发明的目的可通过如下技术措施来实现：油田矿场集输类设备的优选评价方法，该油田矿场集输类设备的优选评价方法该油田矿场集输类设备的优选评价方法包括：步骤1，确定评价指标；步骤2，进行定量指标专家打分；步骤3，对专家评价指标数据进行归一化；步骤4，计算评价指标中分项指标权重w；步骤5，确定评价指标定量权重wr；步骤6，计算评价指标的主观权重；步骤7，计算评价指标的主客观组合权重；步骤8，采用模糊综合评价法，构建模糊评价矩阵；步骤109，确定综合评价结论。本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：在步骤1中，根据油田矿场集输设备的具体功能，将设备评价指标详细分为技术指标、生产指标、经济指标、维修指标和安全指标五类。在步骤2中，应用德尔菲法对对评价指标进行无量纲化打分。在步骤6中，运用层次分析法对专家主观权重进行确定。在步骤6中，层次分析法包括：(1)在确定决策的目标后，对影响目标决策的因素进行分类，建立一个多层次结构；(2)比较同一层次中各因素关于上一层次的同一个因素的相对重要性，构造成对比较矩阵；(3)通过计算，检验成对比较矩阵的一致性，必要时对成对比较矩阵进行修改，以达到可以接受的一致性；(4)在符合一致性检验的前提下，计算与成对比较矩阵最大特征值相对应的特征向量，确定每个因素对上一层次该因素的权重；计算各因素对于系统目标的总排序权重并决策；根据上述步骤，建立层次分析模型。在步骤7中，通过最小二乘法，把客观权重和主观权重进行拟合，得出主客观权重。在步骤8中，每一个评价对象都建立一个综合评价矩阵r，其中r＝(ri1,ri2,…,rim)为第i个因素ui的单因素评价，所以rij表示第i(1≤i≤n)个因素在第j(1≤j≤n)个评语vj上的频率分布，将其归一化，使之满足在步骤9中，将综合评价结果转换为综合分值，依照综合分值的大小进行排序，从而挑出最优者。本发明中的油田矿场集输类设备的优选评价方法，系统性强，其采用的模型把主观方法与客观方法恰当的结合起来，弥补了单一方法不足；评价结果较准确，模型计算出来的结果是是对被评价对象模糊性状的客观描述，而不是各设备的相对比较效果。该油田矿场集输类设备的优选评价方法适用于油井集输设备的评价优选，为油田开发建设初期评价和选择适应性高的集输设备提供技术和数据支撑。附图说明图1为本发明的油田矿场集输类设备的优选评价方法的具体实施例的流程图；图2为本发明的一具体实施例中评价系统模型建立的基本流程图。具体实施方式为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。本发明的油田矿场集输类设备的优选评价方法基于的是评价系统模型，评价系统模型的建立是一个复杂的过程。首先必须对评价对象进行详细的考察，区分出对象的属性或功能；其次根据对象的属性或功能建立评价指标，并对指标进行归类、改进和计算；再者评价指标输入评价系统模型，就可以得出对对象的评价结果；最后根据评价结果对模型进行进一步的改进。因此模型建立的基本流程如图2所示。石油企业设备有很多指标，不可能全部拿来使用，因此选择恰当的指标体系并使其量化是评估的关键。评价指标可以分为定性指标和定量指标两种。理论上讲，为了能够科学客观地反映设备的特征，应该尽量选择定量性指标。但是对于大多数情况来说，并不是所有的特征都可以用定量指标进行描述，所以不可避免地要采用一些的定性指标。因此必须根据定量和定性相结合的好处来选择指标。在选取设备评价指标时，应该把握如下原则:1.系统性。选择的指标应覆盖评价对象所涉及的范围，能够全面反映对象的属性。因此必须从系统的原则出发，根据企业设备的具体特点来设置指标，才能得出符合实际的评价结论。2.可测性。指标容易能够通过数学计算、平台测试、经验统计等方法得到具体数据，确保资料和数据的收集简便可行并且相对准确。3.简明性。指标简单则易于被各方理解和接受，表达方便。4.可靠性。指标能够准确的反映对象的功能属性。5.客观性。不受统计员的主观影响，客观的反映实际情况。6.维护性。对象属性指标易于被修改或者替换。7.移植性。对象属性指标能从一个环境转移到另一个环境，并且依旧保持实用性。如图1所示，图1为本发明的油田矿场集输类设备的优选评价方法的流程图。步骤101，确定评价指标。根据油田矿场集输设备的具体功能，将设备评价指标详细分为技术指标、生产指标、经济指标、维修指标和安全指标五类。1.技术指标b1评价设备首要考虑的就是看设备的质量技术是否达到要求，分析设备的技术程度，需清楚设备的关键技术参数。因此，评价企业设备的技术质量需要分析设备的完好率、设备新度系数、平均无故障工作时间、设备更新率等，并对于石油设备还得考虑其特有的设备密封点泄漏率。2.生产指标b2设备的主要功能就是在一定时间内创造最大的产量数量或价值，同时也是衡量设备利用程度的主要方面。设备的工作时间、效率和合格率是设备创造产量的三个核心指标。因此，设备时间利用率、设备数量利用率和设备负荷率是从三个不同方面对设备的生产进行衡量，可以用设备综合利用率表示。3.经济指标b3经济效益是指设备直接或间接创造的收益或效果，最直观的表示是税前利润或净产值，包含经济收益和经济效果两个方面。设备经济收益是指以所耗设备资本得到回收为计量基础计算确定的收益，主要由设备固定资产创净产值率和折旧率表示。经济效果是反映完成计划投资的具体情况，一般由设备投资回收期和备件资金周转率表示。4.维修指标b4设备维修是指为保持与恢复设备完成规定功能的能力而采取的技术活动，其内容包括:维修保养、检查和修理三个方面。设备维修必然占用生产时间，造成生产损失，同时消耗维修费用，所以维修时间、损失和维修费用是企业设备维修能力的重要体现。维修时间主要由大维修计划完成率和大维修质量返修率来表示。维修损失主要由维修费用的大小来表示，由于维修费用的大小对于不同规模的企业不具有可比性，所以转化为设备固定资产维修费用率或净产值设备维修费用率表示。5.安全指标b5安全是设备评价的一个重要方面，导致设备不安全的因素有两个，一是危险因素，二是有害因素。根据设备的危险、有害因素性质不同，可分为机械性危险、有害因素和非机械性危险、有害因素。机械性危险与有害因素主要是有机械某方面造成了的，包括静态的和动态的因素。非机械性危险与有害因素主要有电击伤、汤和冷冻伤害、电离辐射危害、振动危害、噪音危害、粉尘危害、非电离辐射危害、化学物危害、异常生产环境等等。这些危害因素主要通过企业的实时监测和诊断技术来减少或消除，特别是安装有安全自动防护装置，比如隔离防护装置、连锁防护装置、超限保险装置、检测控制与警示装置和防触电安全装置等。本质安全化是实现设备安全的重要途径。因此，检验设备是否安全的主要方式有:企业是否有先进的检测、诊断和防护装置；企业是否有关于安全操作的严格规章制度；企业是否在有害因素方面达到企业标准或者国家标准，特别是在环境方面；是否经常出现事故。评价指标的好坏、多少和准确程度都直接决定了最终设备评价结果。如果指标体系过大，层次过多，指标设置过细，势必会将评价的注意力吸引到细小问题上，出现评价指标间互补性的问题掩盖了评价对象之间的差异性的可能性就会增加，并且确定指标的大类和重要程度就越困难，在综合评价就会相当复杂，容易产生技术错误和重复现象，一旦某一个指标统计错误，则造成整个评价的失败。相反，如果指标体系过小，指标的层次过少、指标过粗，势必不能反映企业设备状态的真实水平，还可能会与企业的实际情况大相径庭，同样也不利于考察设备实际管理水平。评价指标是评价设备管理效果的重要手段。衡量设备管理效果不能全凭主观，必须结合客观情况，尽量用定量化的表达方式。因此利用评价指标来衡量设备管理效果具有客观、准确和方便等特点。评价指标可以监督设备管理目标的执行状况和控制某些评价指标的失衡程度。根据评价指标所处的水平与标准指标水平和管理目标进行比较，可以得出指标的失衡程度和与管理目标目的偏离程度，进而为监督和控制指标情况奠定了前提基础。设备评价工作涉及到资金、物资、劳动组织、技术、经济、生产经营目标等各方面，由于技术的进步和企业的具体情况不同，要检验和衡量石油企业设备的评价水平，必须建立和健全设备评价的经济技术指标体系。石油企业在长期的生产实践中逐步形成确立了自己特有的设备评价模式，比如中国石油集团公司、中国石化集团公司、中国海上石油集团公司等，并且这些企业都有着比较严密的设备评价体系和制度。根据石油企业设备的特点以及目前设备的经济、技术指标，可以总结出石油设备经济技术指标。然而这些指标存在多方面的不足，有待进一步完善。因此后面将对石油企业一般的经济技术指标进行深入剖析，通过指标删除、修改和综合等方式，进一步完善石油企业设备评价指标体系。表1石油企业设备评价指标体系表(1)设备完好率设备完好率在我国工业企业中已使用了20多年，对保证设备状态良好和企业生产经营的正常进行发挥了重要作用。实践表明，设备完好率的高低并不能准确地反映企业设备实际技术水平与产品质量、生产经营的关系。因此它适合于主要设备管理工作，不宜作为整个企业设备管理考核指标，因为它与企业经营目标的联系不紧密。而主要设备完好率指标把次要的设备予以剔除，因而就可以克服设备完好率指标易产生虚假情况，真实的反映企业主要设备的完好状况。(2)设备新度系数设备新度系数反映了设备的消耗和损失状况，即是设备在运行一段时间内，设备的价值将不断的损耗，主要原因是设备发生了有形磨损和无形磨损，致使其价值减少。考察设备新度系数目的是促使企业每年对设备都要有一定的资金投入，合理的更新陈旧的、老化的设备，保持企业设备产值不断的提高，适用范围比较广泛。由于设备净值主要取决于折旧率，故该指标受折旧率影响较大。(3)设备更新率设备更新率包括了设备数量更新率和设备价值更新率，分别从数量和价值方面来评价更新率，其中价值更新率更能反映实际情况，但是难以计算。比如更新设备的某一个部分，这时候就不能说整个设备都更新了，而大多数一个设备都有很多组成部分。从准确度上来说，设备价值更新率优于设备数量更新率。从计算方面来说，设备数量更新率易计算，而设备价值更新率模糊性强。(4)平均无故障工作时间平均无故障工作时间是衡量设备可靠性的重要指标，适应范围最为广泛予以选择。(5)设备故障停机率不管是设备故障停机率，还是设备故障频率等指标都是从某一方面来反映设备故障情况，而且指标过多，容易产生误差或者计算上面的种种困难。为了简化和恰当反应故障情况，引入了设备综合故障率，它以各种设备的数量为权重。一方面，只剩下一个指标，便于考察和计算，另一方面，它确实能够综合的反映全部设备的故障情况，适用于评价同类设备。(6)设备可动率可动率是指在满足精度要求下，机器设备可以开动起来的概率，一般通过经验进行估计，与设备质量和故障程度密切相关。可动率是具有横向联系的一种指标，它既能反映设备的技术状态水平，又能反映设备点捡工作的状况和开展全员生产维修的工作效果。当前，由于新技术革命的挑战和先进生产流水线的引入，设备不断向大型化、高速化、精密化、电子化、自动化、智能化和现代化方向发展，因此考核可动率指标就更为重要，考核的最终目的是保证生产设备始终处于良好的技术状态。(7)设备综合利用率设备无效开动时间＝设备开关机时间+设备开动等待时间+设备开动检测时间等设备运行但不产生效益时间。有些设备在运行但不产生效益时间，比如一个流程上的设备，又前后关系，这就导致了上游设备或者下游设备运行但不产生效益的时间。修改后设备综合时间利用率和设备综合利用率适用于评价同类设备，但不易精确计算。(8)设备投资回收期指标优点:概念清晰，简单易用，最重要的是该指标不仅在一定程度上反映项目的经济性，而且反映项目风险的大小。(9)设备固定资产价值率在衡量各类设备所创造的收益时经常会遇到困难，由于这些设备的功能不同，用于不同的用途，消耗不同的能源或材料，所以很难够确立具体某类(台)设备创造的收益。设备固定资产价值率反映了设备价值占设备原值的比率，避免了计算设备的收益，可以用于不同设备的比较。计算设备价值需要用到价值工程方法，此指标适应于评价同类设备。(10)设备大修理计划完成率设备大修理是指企业单位对在使用过程中，由于构件的自然磨损或其它损伤而丧失工作能力的设备采用全面恢复性的计划修理。设备大修理完成率则是直观地反映设备大修理计划的完成情况。适用于安全性要求比较高的设备，特别是定时检修设备的企业，如民航、石油企业。石油企业在1980年以前实行的是计划预修制，由原石油部统一颁布各类设备的各级保养、修理间隔和内容。20世纪80年代，石油企业开始提倡例行保养、一级保养、二级保养的强制执行，三级保养按需进行，定期监测和按需修理的模式(11)设备大修理质量返修率设备大修理质量返修率反映设备修理质量，修理质量的好坏直接反映企业技术水平和管理水平，是企业维修情况的一个方面。(12)设备固定资产维修费用率(13)设备保养计划完成率设备在石油企业有着举足轻重的地位，是石油企业核心组成部分，而且有一些设备极其巨大、精密、复杂和贵重，这时候保养工作就显得非常重要。设备保养计划完成率反映出企业在设备管理中设备的维修保养工作是否及时执行，是否及时完成，有利于石油企业加大对设备保养工作的管理，适用于评价同类设备。(14)责任事故发生率重大、特大设备责任事故发生率对杜绝或减少重大、特大设备责任事故发生率具有重要意义。步骤102，定量指标专家打分。应用德尔菲法对对评价指标进行无量纲化打分。步骤103，对专家评价指标数据进行归一化。步骤104，计算评价指标中分项指标权重w。步骤105，确定评价指标定量权重wr。步骤106，计算评价指标的主观权重。运用层次分析法(theanalytichierarchyprocess)简称ahp，对专家主观权重进行确定。层次分析法的四个基本步骤：(1)在确定决策的目标后，对影响目标决策的因素进行分类，建立一个多层次结构；(2)比较同一层次中各因素关于上一层次的同一个因素的相对重要性，构造成对比较矩阵；(3)通过计算，检验成对比较矩阵的一致性，必要时对成对比较矩阵进行修改，以达到可以接受的一致性；(4)在符合一致性检验的前提下，计算与成对比较矩阵最大特征值相对应的特征向量，确定每个因素对上一层次该因素的权重；计算各因素对于系统目标的总排序权重并决策。根据上述步骤，建立层次分析模型。步骤107，计算评价指标的主客观组合权重。通过最小二乘法，把客观权重和主观权重进行拟合，得出主客观权重。步骤108，模糊综合评价法，构建模糊评价矩阵。每一个评价对象都应建立一个综合评价矩阵r，其中r＝(ri1,ri2,…,rim)为第i个因素ui的单因素评价，所以rij表示第i(1≤i≤n)个因素在第j(1≤j≤n)个评语vj上的频率分布，一般将其归一化，使之满足步骤109，确定综合评价结论。将综合评价结果转换为综合分值，依照综合分值的大小进行排序，从而可以挑出最优者。模糊评价法不仅可以按总分的大小对集输类设备进行排序和分类，还可以按最大隶属度原则对模糊评价的子集直接判定等级。在应用本发明的一具体实施例中，以外输泵为例。泵是输送液体或使液体增压的机械。输油泵是油田油气集输系统的主要设备，其作用是使原油产生一定的输送压力，用以克服原油滤清及运动所受到的阻力，保证连续不断地向喷油泵输送足够的原油。原油外输泵为卧式，单吸多级，为轴向剖分式结构，闭式叶轮，叶轮对称布置。主要由吸入室、中间室、排出室及10级叶轮转子部件、机械密封部件、轴承部件等组成。采油平台的外输泵是原油外输泵和应急原油外输泵。步骤一：确定评价指标因此根据油田矿场集输设备的具体功能，将设备评价指标详细分为技术指标、生产指标、经济指标、维修指标和安全指标五类。1.技术指标b1评价设备首要考虑的就是看设备的质量技术是否达到要求，分析设备的技术程度，需清楚设备的关键技术参数。因此，评价企业设备的技术质量需要分析设备的完好率、设备新度系数、平均无故障工作时间、设备更新率等，并对于石油设备还得考虑其特有的设备密封点泄漏率。2.生产指标b2设备的主要功能就是在一定时间内创造最大的产量数量或价值，同时也是衡量设备利用程度的主要方面。设备的工作时间、效率和合格率是设备创造产量的三个核心指标。因此，设备时间利用率、设备数量利用率和设备负荷率是从三个不同方面对设备的生产进行衡量，可以用设备综合利用率表示。3.经济指标b3经济效益是指设备直接或间接创造的收益或效果，最直观的表示是税前利润或净产值，包含经济收益和经济效果两个方面。设备经济收益是指以所耗设备资本得到回收为计量基础计算确定的收益，主要由设备固定资产创净产值率和折旧率表示。经济效果是反映完成计划投资的具体情况，一般由设备投资回收期和备件资金周转率表示。4.维修指标b4设备维修是指为保持与恢复设备完成规定功能的能力而采取的技术活动，其内容包括:维修保养、检查和修理三个方面。设备维修必然占用生产时间，造成生产损失，同时消耗维修费用，所以维修时间、损失和维修费用是企业设备维修能力的重要体现。维修时间主要由大维修计划完成率和大维修质量返修率来表示。维修损失主要由维修费用的大小来表示，由于维修费用的大小对于不同规模的企业不具有可比性，所以转化为设备固定资产维修费用率或净产值设备维修费用率表示。5.安全指标b5安全是设备评价的一个重要方面，导致设备不安全的因素有两个，一是危险因素，二是有害因素。根据设备的危险、有害因素性质不同，可分为机械性危险、有害因素和非机械性危险、有害因素。机械性危险与有害因素主要是有机械某方面造成了的，包括静态的和动态的因素。非机械性危险与有害因素主要有电击伤、汤和冷冻伤害、电离辐射危害、振动危害、噪音危害、粉尘危害、非电离辐射危害、化学物危害、异常生产环境等等。这些危害因素主要通过企业的实时监测和诊断技术来减少或消除，特别是安装有安全自动防护装置，比如隔离防护装置、连锁防护装置、超限保险装置、检测控制与警示装置和防触电安全装置等。本质安全化是实现设备安全的重要途径。因此，检验设备是否安全的主要方式有:企业是否有先进的检测、诊断和防护装置；企业是否有关于安全操作的严格规章制度；企业是否在有害因素方面达到企业标准或者国家标准，特别是在环境方面；是否经常出现事故。表2评价指标代码表步骤二：定量指标专家打分应用德尔菲法对对评价指标进行无量纲化打分。专家最少五名，现以五名为例。表3定量指标打分表步骤三：计算分项指标的归一化对专家评价指标数据进行归一化，计算结果如下表。表4评价指标数据归一化结果表步骤四：计算评价指标中分项指标权重w对于技术指标矩阵经计算，x1、x2、x3、x4、x5、和x6的指标的权重w1＝[0.2580.0300.0190.0620.0350.596]t。对于生产指标矩阵r2＝[0.2000.2220.1630.2220.193]，经计算x7分项指标权重w2＝[1]t。同理，构建经济指标矩阵r3，x8和x9指标的权重w3＝[0.1030.897]t；构建维修矩阵r4，计算x10、x11、x12和x13指标的权重w4＝[0.6150.2460.0060.132]t；构建安全矩阵r5，计算x14、x15、x16和x17指标的权重w5＝[0.7650.1060.0220.108]t。步骤五：确定评价指标定量权重wr构建矩阵计算技术指标、生产指标、经济指标、维修指标和安全指标的权重wr＝[0.1300.0740.0420.2230.531]t。步骤六：计算评价指标的主观权重运用层次分析法(theanalytichierarchyprocess)简称ahp，对专家主观权重进行确定。层次分析法的四个基本步骤：(1)在确定决策的目标后，对影响目标决策的因素进行分类，建立一个多层次结构；(2)比较同一层次中各因素关于上一层次的同一个因素的相对重要性，构造成对比较矩阵；(3)通过计算，检验成对比较矩阵的一致性，必要时对成对比较矩阵进行修改，以达到可以接受的一致性；(4)在符合一致性检验的前提下，计算与成对比较矩阵最大特征值相对应的特征向量，确定每个因素对上一层次该因素的权重；计算各因素对于系统目标的总排序权重并决策。根据上述步骤，建立层次分析模型表5层次分析模型表分步骤一：通过专家咨询，得出准则层对目标层的判断矩阵：用ahp法计算得到特征向量awr＝[0.1440.4170.2420.1070.090]t、最大特征值λmax＝5.242、偏差一致性指标ci＝0.061和随机一致性比率cr＝0.054。分步骤二：通过专家咨询，得到方案层对准则层的判断矩阵，特征向量bwr＝[0.1870.1870.0700.3910.0470.118]t、最大特征值λmax＝6.139、偏差一致性指标ci＝0.028和随机一致性比率cr＝0.022。用ahp法分别计算技术指标b1、生产指标b2、经济指标b3、维修指标b4和安全指标b5的特征向量、最大特征值、偏差一致性指标和随机一致性比率。步骤七：计算评价指标的主客观组合权重通过最小二乘法，把客观权重和主观权重进行拟合，得出主客观权重。表6主客观组合权重表步骤八：模糊综合评价法，构建模糊评价矩阵。表7模糊评价矩阵表步骤九，确定综合评价结论将综合评价结果转换为综合分值，依照综合分值的大小进行排序，从而可以挑出最优者。模糊评价法不仅可以按总分的大小对集输类设备进行排序和分类，还可以按最大隶属度原则对模糊评价的子集直接判定等级。通过向专家咨询确定当指标数值大于或等于90时，指标状态为优；指标数值大于或等于75且小于90时，指标状态为良；指标数值大于或等于60且小于75时，指标状态为中；指标数值小于60时，指标状态为差。表8综合评价表指标优良中差技术指标0.1910.2260.3690.214生产指标0.6000.2000.2000.000经济指标0.3410.4940.1650.000维修指标0.3970.2700.2110.122安全指标0.2360.2270.3460.191综合评价0.3610.2650.2650.109在已知模糊评价矩阵和权重的情况下，利用模糊综合评价法得出综合评价结果。根据最大隶属度原则可以直接判定透平的状态等级为“优”。当前第1页12