航空发动机转子轴承运行可靠性评估方法

为了提高少失效或零失效数据条件下的航空发动机轴承运行可靠性评估精度和可信性,提出了一种基于比例协变量模型(PCM)和Logistic回归模型(LRM)混合的可靠性评估方法。首先对轴承运行过程中的监测数据进行信号分析,提取状态特征指标,结合失效阈值确定设备状态,利用LRM先求解轴承的初始可靠性,进一步求解出轴承的初始故障率和基本协变量函数;然后与PCM相结合,通过响应协变量和基本协变量函数对系统故障率函数进行不断更新,动态揭示状态监测数据与可靠性的映射关系;最后利用更新后的故障率函数对航空发动机轴承进行运行可靠性评估。试验结果表明:该方法不需要人为确定基本协变量函数,避免了主观选择差异带入的估计偏差,所确定的寿命误差在5%以内,为少失效或无失效条件下的运行可靠性评估提供了一种新的手段。     

利用运行状态信息的机床刀具可靠性预测方法

针对数控机床类退化失效型设备,提出了一种基于设备运行状态信息的可靠性预测方法,主要包括状态特征指标选取、瞬时可靠度计算以及神经网络预测模型的建立和应用.其中,瞬时可靠度计算是准确预测的关键,结合Bayes方法和KM估计器思想提出的基于状态特征指标比例关联关系的瞬时可靠度算法简单高效.针对刀具加工过程中的磨损量时变数据,以可靠度为评价标准,正确预测出了刀具的失效时间,该过程表明设备状态信息用于可靠性预测的可行性和有效性,是未来可靠性发展的一个重要方向.     

综合考虑检修策略和设备健康指数的配电网可靠性评估

针对配电网传统可靠性评估方法未充分考虑设备的差异性、时效性等缺陷,提出了一种综合考虑检修策略和设备健康指数的配电网可靠性评估方法,以合理评估配电网的可靠性,从而为配电网的规划和检修安排提供依据.首先基于logistic回归模型计算设备的健康指数,根据健康指数和故障率的关系曲线计算设备的故障率、可用率和不可用率;然后基于最小路法与故障枚举法,枚举配电网的可行运行方案与故障状态;最后利用设备故障率与负荷点负荷信息,计算系统整体的故障概率和故障后果,从而获得配电网的可靠性指标.对中国南方某地区10 kV实际电网进行仿真分析,验证了所提方法的有效性.     

基于响应面法的桥梁抗洪裕度计算理论与应用

为评估既有桥梁水毁风险,以可靠性指标定量衡量桥梁抗洪裕度,建立一种基于响应面法与耦合数值模型的桥梁抗洪裕度计算方法.首先从水文要素源头出发,考虑洪水水流冲击和局部冲刷,提出建立桥梁结构-水流-河床泥沙耦合数值模型的实用算法获取结构响应.然后结合梁桥和拱桥的水毁模式分析,得出以具体结构响应为指标的洪水效应下桥梁极限状态功能函数表达式,并采用响应面法建立桥梁抗洪可靠性指标的计算流程.最后,以2019-06-14发生水毁的河源东江大桥为例,验证了所提出抗洪裕度评估方法的合理性与可行性.结果 表明,该方法可实现桥梁抗洪可靠性指标的定量计算,不仅可用于既有桥梁抗水评估,更为未来桥梁规范中洪水效应分项系数的更新修订提供了理论基础与技术支撑.     

响应面方法在可靠性灵敏度计算中的应用

简要叙述了应用响应面方法获取极限状态函数(该极限状态函数具有二次多项式响应面函数的特点)的过程.提出了利用这种极限状态函数进行可靠性灵敏度分析的方法,举例证明该方法可用于极限状态函数未知的情况,并推导了相关计算公式.用响应面方法获取的极限状态函数天然地包括一、二次项和交叉项的信息,不仅使可靠性灵敏度的计算简单易行,而且使计算精度大大提高.最后以热疲劳裂纹为例,计算了其不发生失稳扩展的可靠度及各个随机变量的可靠性灵敏度.     

考虑损伤程度的设备运行可靠性研究

为了充分利用运行状态中特征参数的变化信息对设备的使用进行可靠性分析,采用设备运行状态主动监测的方法,提出了集成设备失效的先验分布,以及与设备状态的振动信号特征提取相结合的可靠性模型.通过监测设备运行过程中的动态性能退化信号,引入特征评估技术对设备退化信号进行分析,提取具有准确定义和明显趋势性变化的退化指标,将退化指标引入比例故障率模型,实现了不同损伤程度振动信号的设备运行可靠度的有效评估.通过滚动轴承实验装置的运行数据,运用比例故障率模型可靠性参数的极大似然估计方法,分析了在不同的运行状态和损伤程度时可靠度的大小及变化趋势,保障了设备在服役寿命周期内的可靠性和安全性.     

多失效模式下基本变量的重要性测度及其解法

基本变量的重要性分析是工程设计及安全评估的一项必要工作．针对工程实际中经常出现的多失效模式可靠性模型,提出了基本变量对多失效模式下多维响应功能函数全局联合概率分布的重要性测度指标——重要性测度1．同时针对可靠性设计的特点,建立了多失效模式下基本变量对多维响应功能函数局部概率分布的两种重要性测度指标,即基本变量对失效域内多维响应概率分布的重要性测度——重要性测度2和对系统失效概率的重要性测度——重要性测度3,推导了其性质,比较了3种重要性测度的异同和适用范围,并给出了一种求解3种重要性测度的标准方法,从该标准方法的求解过程可以看出,在求解基本变量对多维响应功能函数重要性测度1的同时可求得重要性测度2和3,也即在不增加计算量的同时,该标准方法可为设计人员提供更多的参考信息．最后,以数值和工程算例验证了所提指标和方法的正确性和可行性．     

智能变电站二次设备状态的灰色层次聚类评估

智能变电站作为智能电网建设的核心部分,其二次设备运行状态关系着电力系统的安全性和稳定性。针对智能变电站二次设备故障原因错综复杂以及运行状态信息不完全的特征,建立智能变电站二次设备状态评估层次模型和指标体系,引入灰色聚类对智能变电站二次设备状态进行灰色分类以及构建灰色白化权函数,并利用层次分析法计算状态指标权重,结合层次分析法与灰色聚类对智能变电站二次设备进行定性和定量的状态评估。实例分析验证了文中方法有效易行,为智能变电站二次设备状态检修工作提供了理论依据。     

基于HSMM的数控装备运行可靠性评估

数控装备是高成本的产品,仅仅依靠寿命试验获得数控装备的失效时间耗费太大,在实验数据呈现小样本的情况下研究数控装备的运行性能随时间而变化的规律,从而对数控机床进行可靠性评估是非常有重要意义的.提出采用隐半马尔科夫模型(HSMM)对数控装备运行性能特征参数进行数据挖掘,计算出描述数控装备从正常状态到失效状态变迁过程的状态转移矩阵.结合状态转移矩阵和马尔科夫预测模型对数控装备运行可靠性进行评估.最后,在一款数控铣床上验证该方法的可行性,该方法丰富了数控装备可靠性评估理论.     

基于性能退化的刀具可靠性评估

针对长寿命少失效样本条件下的可靠性评估问题,从性能退化角度分析了退化指标分布已知与未知条件下的性能退化路径的可靠度评估方法.以刀具为例,将其加工过程的刀具磨损量作为退化指标,建立了3种不同的退化路径模型,结合失效阈值,准确地估计出了刀具的伪失效寿命,并通过伪失效寿命数据分布模型进行了刀具的可靠性评估,对比分析了3种分布模型的可靠性指标差异,验证了该方法的有效性,为长寿命少失效样本条件下的设备可靠性评估提供了新的方法和思路.     

基于役龄和健康指数的可加故障率模型研究

针对传统的可加故障率模型(AHM)在描述设备状态对故障率的影响时存在缺陷,提出采用健康指数作为表征设备状态的变量,建立起以役龄和健康指数作为变量的AHM模型,基于该模型的构建原理提出模型解法,共三步:首先,求解基准故障率函数时,运用基于LS-SVM的EMD改进算法获取故障率演变曲线,用遗传算法优化该曲线;然后,求解协变量函数时,运用了灰色理论的NGDM模型;最后,对基准故障率函数和协变量函数进行联合优化。通过仿真数据验证,该方法的拟合误差小于2%,预测误差小于3%。结合真实案例探讨了模型适用性的初步检验方法,最终对模型的使用方法进行了论述。     

神经网络与响应面法相结合分析既有混凝土桥梁的可靠性

响应面有限元的可靠度计算是采用有限元数值模拟来解决功能函数不能明确表示的结构可靠度计算问题的一类方法,对于大型复杂结构的可靠度分析有重要的意义.提出了基于BP神经网络与响应面法相结合的结构可靠度计算的几何分析方法,通过得出的可靠指标对一座既有桥梁进行了可靠性分析.数值试验表明,该方法建立的神经网络模型可以很好地拟合真实的极限状态函数,在既有桥梁可靠性分析中具有广阔的应用前景.     

德士古煤气化工艺及装置的长周期安全运行分析

针对德士古煤气化系统运行周期短的问题,提出了危险与可操作性分析(HAZOP)方法,依据拟定的引导词,选取6个分析节点,得到煤气化系统可能的故障原因及失效后果.与传统安全分析方法相比,所提方法的优势在于:将HAZOP与失效模式、效应和危害度分析(FMECA)方法结合起来,建立了工艺与设备相结合的综合分析方法.应用该方法,对煤气化操作工艺失常状态及设备的长周期运行可靠性进行了深入分析,确定了引起煤气化装置非正常运行状态的关键因素和设备故障的危害度.研究表明,气化炉(燃烧室、激冷室)是整个系统易发生故障的薄弱环节.     

基于红外热成像与CNN的压裂装备故障精准识别及预警

页岩气大规模压裂作业过程中,以压裂泵为代表的压裂装备的安全性、可靠性直接关系到整体压裂作业的顺利进行。考虑到复杂工况及作业环境对振动分析的影响,且设备内部不便安装振动传感器,可引入红外热成像技术进行运行状态的监测。由于页岩气压裂设备外部壳体较厚,加之内部液体的降温作用,使得泵头体等常见故障区域温度表征不明显。针对此问题,引入卷积神经网络实现压裂装备故障精准识别和早期预警的智能化、无人化。通过模拟现场压裂工况,开展室内试验。结果表明,提出的压裂装备故障识别方法能够达到94.8%准确率,同时将预警时间提前了10 s,对于降低事故后果严重度有借鉴作用。     

核电厂设备冷却水系统动态可靠性评估方法

核电厂设备冷却水系统作为一类双重冗余的系统,存在复杂的动态时序失效行为。传统故障树分析法缺乏对时间因素的描述,对设备冷却水系统中的动态时序问题分析假设过于保守。针对上述故障树分析法的局限性,结合动态故障树（dynamic fault tree, DFT）和动态贝叶斯网络（dynamic Bayesian network, DBN）,提出了一种核电厂设备冷却水系统动态可靠性评估方法：首先在设备冷却水系统结构功能的基础上构建系统DFT模型;然后根据转化规则将DFT模型转化为DBN模型;最后通过DBN正向推理得到设备冷却水系统可靠度曲线,反向推理得到根节点的后验概率排序,敏感性分析识别系统薄弱环节。评估结果表明：所提出的方法能够为提高系统智能维修维护水平和可靠性提供依据。     

石化设备故障率分布参数和维修效果参数估计

针对石化设备维修费用高、可靠性低、参数难以估计的问题,提出一种基于提高因子模型的可靠性参数估计方法．应用提高因子模型描述设备的非理想维修活动,根据维修记录构造多次故障的联合分布概率密度函数,采用遗传算法搜索该函数的最大值,提出参数估计的最大似然方法,并应用于连续重整装置中．研究结果表明,装置中的氢压缩机、汽轮机和三联合加热炉是系统中的可靠性薄弱环节,而氢压缩机、换热器、水冷器、分离器、高压吸收塔以及三联合加热炉的维修效果都可以认为是理想维修．     

基于改进响应面法的在役PC桥梁承载力可靠性

提出改进响应面法研究在役PC桥梁承载力可靠性问题。利用神经网络模型拟合功能函数,采用JC法计算出桥梁结构构件的可靠指标,并进行了可靠性分析。工程实例分析表明：该方法建立的神经网络模型能够显示化表示复杂的桥梁承载力功能函数;随着使用年限的增长,桥梁上部结构的可靠指标计算值逐渐减小,说明上部结构抗力出现衰减;应用改进响应面法对在役PC桥梁承载力的可靠性计算是可行的。     

基于分阶段Wiener-Einstein过程设备的实时可靠性评估

对分阶段退化情况下设备实时可靠性评估的方法进行研究.针对分阶段非单调的退化过程,提出分阶段Wiener-Einstein退化过程模型;然后,推导该模型下的可靠度函数,并给出对设备可靠度进行实时评估的方法;最后,基于该模型对液力耦合器的可靠性进行评估.研究结果表明:该退化模型能够很好描述液力耦合器分阶段的退化过程,且能够给出可信的可靠性评估结果.