基于劣化数据的综合传动装置剩余寿命预测

研究不确定测量多维劣化监测数据下的综合传动装置剩余寿命预测.采用主元分析与状态空间模型融合得到装置劣化程度指标;根据随机过程首中时间的概念定义了装置的剩余寿命,利用Wiener过程建立了装置劣化过程模型,模型中考虑了装置劣化随机性与监测数据测量不确定性;采用极大似然估计方法估计了模型参数,并利用Kalman滤波技术实现了劣化模型的实时估计与更新,得到了装置的剩余寿命分布.研究结果表明,文中的方法能够客观描述装置性能劣化规律,优于不考虑测量不确定性的方法,能够提高剩余寿命预测的准确性,为装置的视情维护提供指导.      

应用交互式多模型算法的设备剩余寿命预测

针对目前异常检测与剩余寿命预测联合研究中存在的问题,基于交互式多模型算法,提出了一种考虑退化模式动态转移的设备剩余寿命预测模型。首先根据模式动态转移的状态空间模型对设备进行退化建模,然后使用IMM算法对设备的隐含退化状态与退化模式后验概率进行联合估计,根据后验概率判别异常点,并采用期望最大化(Expectation Maximum,EM)算法对模型参数进行在线估计与更新,最终实现设备的实时剩余寿命预测。数值分析结果表明:该模型能够准确地检测异常点、降低剩余寿命概率分布的不确定性与提高剩余寿命的预测精度,为实现设备的视情维修提供决策依据。     

油气管道剩余强度有限元模拟分析及剩余寿命预测

腐蚀是油气长输管道安全运行的消极因素,研究腐蚀的发展规律,确定腐蚀管道的剩余强度并以此为基础预测管道的剩余寿命,对管道运行与维护具有重要意义.以某在役管道为研究对象,借助有限元分析软件ANSYS对管道的腐蚀过程进行了模拟,得到了管道在未来确定时间的剩余强度;根据相关标准规定的失效准则,确定了管道的剩余寿命;预测了管道在未来某一时间的运行可靠性.研究结果对管道运行与维护补强措施的制定具有指导意义.     

考虑不完美维护的视情维修和备件订购联合策略优化

针对现有研究多关注维修策略优化而忽略备件采购决策问题,本文对单部件系统提出不完美维护下基于剩余寿命预测的视情维修和备件订购联合策略.采用控制限维修策略判断是否执行最小维修、预防性维护或故障更换,当系统退化达到预防性维护阈值时进行不完美维护,同时预测系统剩余寿命并引入预防性更换阈值和订购阈值,以决定是否执行预防性更换或者订购备件.综合考虑系统退化状态和备件状态,分析可能的更新事件进而计算各事件发生概率,并利用更新报酬理论构建费用-时间率联合决策模型.最后,设计离散事件仿真算法通过算例分析对状态检测周期、预防性维护阈值进行优化,验证模型和算法的有效性.     

大数据背景下相似性设备剩余寿命预测研究进展

剩余寿命预测是设备故障预测与健康管理的重要组成部分,准确预测设备剩余寿命将有助于决策者及时制定维修策略,避免巨额的失效损失。随着物联网和大数据技术的发展,实时监控设备的运行状态变得越来越便利,为改进和发展设备剩余寿命预测方法奠定了坚实基础。基于相似性的设备剩余寿命预测方法不需要假设设备退化模型,而是通过大数据分析设备间运行状态的相似性进行预测,具有很高的预测精度和强鲁棒性。本文从健康指标构建、相似性度量选取、数据融合等方面,对基于相似性的设备剩余寿命预测方法进行了梳理总结,分析比较了相应性质。文章最后对基于相似性的设备剩余寿命预测方法的未来研究方向进行了探讨。     

某型飞机故障模式挖掘与健康趋势预测

针对某型飞机设备故障规律建模问题,以基于观测机群的群组设备的首次故障时间进行记录,利用三参数威布尔分布分别建立了设备的可靠性分析模型,从而得到了平均失效前时间(MTTF)和平均剩余寿命(MRL).在此基础上对机群某一时间段内各型设备发生故障的数量提出了一种蒙特卡罗数值模拟方法,对该型飞机主要备品备件的消耗数量和健康趋势进行了定量和定性描述,为该型飞机的视情维修和健康趋势预测提供了决策依据.     

基于症状的风机复合材料叶片疲劳可靠度及维护策略优化

针对风力发电机复合材料叶片疲劳问题,基于复合材料疲劳REIFSNIDER模型推导疲劳裂缝长度扩展公式;以疲劳裂缝长度为症状指标,结合WEIBULL症状寿命模型,提出基于症状的风机复合材料叶片疲劳可靠度分析和剩余使用寿命预测方法。考虑检测和修复措施对叶片失效概率和症状可靠度的影响,采用贝叶斯方法予以修正,提出以全寿命周期维护成本为优化目标的复合材料叶片疲劳维护策略优化方法。研究结果表明:检测、修复等维护措施可有效降低叶片失效风险水平,增加症状可靠度水平;采用"检测+修复"综合维护措施比单一采用检测或修复维护措施更有效。     

基于改进比例失效率模型的设备剩余寿命预测

产品的剩余寿命预测能够为产品的维修和更换提供重要的决策依据.传统的比例失效模型方法在剩余寿命预测中得到了广泛的应用,然而此方法没有充分利用产品的历史寿命信息,对产品的退化过程也没有很好地描述.针对此问题,提出了一种融合退化过程与失效率建模的产品剩余寿命预测方法.该方法首先利用线性过程对产品的退化过程建模,然后利用比例失效模型融合退化过程对失效率的影响,达到充分利用产品历史信息的目的.此外,与传统比例失效模型方法不同,模型中的比例参数分为两部分,分别将产品退化的初始信息和产品的退化增量联系起来,进一步利用产品的当前退化信息对产品的参数进行Bayes更新,基于此进行剩余寿命预测,从而实现产品历史数据和当前退化数据的有效融合.通过激光发生器的退化数据验证了所提方法的有效性.     

基于灰色理论的海底管道腐蚀剩余寿命预测方法

以灰色理论的基本模型为基础,探讨了灰色模型的改进方法.分析了海底管道腐蚀因素与腐蚀量之间的规律以及应用灰色理论进行剩余寿命预测的可行性.提出了基于灰色理论的海底管道剩余寿命预测方法.利用灰色理论预测腐蚀海底管道剩余寿命的步骤主要包括:最小允许厚度的确定,腐蚀速率的预测以及剩余寿命预测.利用该方法,可以在测量数据很少的情况下预测海底管道的剩余寿命.     

基于小样本试验的大型回转支承剩余寿命预测

提出一种基于小样本的大型回转支承剩余寿命预测方法,首先基于改进的威布尔分布理论建立回转支承剩余寿命预测的可靠性模型,然后基于赫兹理论分析回转支承滚道载荷分布规律,并结合Archard磨损理论和逆幂率加速寿命模型提出通过小样本试验估计预测模型参数的方法,最后用QNA-730-22内齿式回转支承进行验证。研究结果表明:该方法能够通过一次全寿命试验建立起多个疲劳载荷下多个滚道样本准确的寿命模型,相对于NREL设计指南和ISO281的疲劳寿命计算方法,该方法更接近真实试验数据,并且相对传统可靠性建模方法能节省大量的时间和费用,为企业制定及时的主动维护策略提供参考。     

基于状态空间的惯性测量组合剩余寿命在线预测

实时准确的剩余寿命预测能够为惯性测量组合的维护策略安排提供有效的决策支持。由于反映惯性测量组合退化状态的性能指标不能直接监测或直接测量带有噪声,因此需要构建状态空间模型预测惯性测量组合的剩余寿命。考虑到惯性测量组合的性能退化指标随时间呈现非线性特征,首先采用基于非线性漂移的Brown运动(Brownian motion,BM)建模其退化状态,然后基于构建的状态空间模型,利用期望最大化(expectation-maximization,EM)算法和Kalman滤波(Kalman filter)实时估计和更新退化状态和模型未知参数。并且将状态估计的分布函数引入剩余寿命的预测过程,近似得到了剩余寿命分布的解析形式,实现了剩余寿命的实时预测与更新。最后,对惯性测量组合的剩余寿命实时预测问题进行了实验分析,结果表明该方法具有较高的预测精度与较小的预测不确定性。     

基于剩余寿命的劣化系统最优维修策略

考虑Gamma型劣化可替换系统的最优观测/替换策略问题,给出了基于剩余寿命的观测函数,得到期望单位时间维修费用最小化准则下的最优维修策略.相对于传统的非周期观测策略,该方法只需要一个比例风险系数参数来确定检测时间,从而降低了策略优化过程的复杂性.数值模拟表明在系统长期使用的单位时间维修费用上,基于平均剩余寿命的策略可以得到比一些基于状态的维修策略更优的结果.     

基于多阶段-随机维纳退化过程的产品剩余寿命预测方法

针对退化失效型产品的剩余寿命预测是开展其视情维修的关键前提。考虑到一些产品性能退化过程具有多阶段非单调的特点,提出基于多阶段-随机维纳退化过程的产品剩余寿命预测方法。针对产品退化过程的每一阶段,主要考虑以高应力加速退化试验数据为先验信息,不预先给予Wiener过程参数的假定分布,而利用加速因子将高应力下的参数估计值折算到正常应力下的参数值;再通过使用Anderson-Darling方法确定参数的最优分布,作为参数的先验分布;然后通过Bayes方法利用产品正常应力下实时退化数据对参数先验分布进行更新,得到参数后验分布,进而对产品的剩余寿命进行预测;最后以某型加速度计为实例验证了所提出的方法适用性和有效性。     

混凝土结构碳化寿命可靠度分析

探讨混凝土碳化机理及其影响因素,提出结构随机寿命概念.应用随机原理和可靠度理论,对混凝土结构碳化寿命进行耐久性可靠度分析,进而提出适合计算的碳化寿命预测方法.在取得现场实测有关数据后,考虑实际可靠度指标和耐久性失效多重标准,利用锈蚀开裂计算公式,对结构构件进行碳化可靠度分析,预测其剩余碳化寿命,可由定性分析和评估结构可靠性,升级为定量预测其剩余寿命.对混凝土结构耐久性失效准则的合理选择,是进行耐久性评估与寿命预测的重要前提,并不存在一个规定不变的耐久性评估准则.以碳化程度为基础的耐久性失效准则,对于重要结构及其构件是适宜和可靠的.     

定量RBI技术在苯乙烯装置的应用研究

根据API581基于风险的检验原理,采用BV公司的RB.eye软件对苯乙烯装置的压力容器进行了定量风险评估,得到了装置的失效可能性、失效后果与风险等级。通过分析结果,识别出装置的主要失效模式及损伤机理。针对不同的失效可能性和风险等级制定了相应的检验策略,达到降低风险的目的。根据API581基于风险的检验原理,采用BV公司的RB.eye软件对苯乙烯装置的压力容器进行了定量风险评估,得到了装置的失效可能性、失效后果与风险等级。通过分析结果,识别出装置的主要失效模式及损伤机理。针对不同的失效可能性和风险等级制定了相应的检验策略,达到降低风险的目的。     

基于裂纹失效路径的压力容器剩余寿命预测新方法

裂纹的扩展行为研究是压力容器剩余寿命预测的关键与基础。针对目前难以准确预测压力容器表面裂纹剩余寿命的状况,通过建立压力容器表面裂纹的受力模型,利用有限元方法分别计算出裂纹表面点与最深点处的应力强度因子,得到裂纹深度a与长度c的变化之比,运用压力容器仿真系统进行路径仿真与失效速率仿真,得到裂纹在安全区域的临界拐点及临界值aN。实例计算结果表明,表面裂纹的失效路径能够直观准确的表示裂纹的扩展规律,进行有效的剩余寿命预测。     

基于WS-LSTM的海底管道剩余寿命预测

海底管道处在一个恶劣且不可接触的环境中,它的安全运行受到诸多挑战.为了保障海底管道的安全稳定运行,需对其剩余寿命进行预测,但传统的海底管道剩余寿命预测过多依赖专家经验且预测精确度较低.为了使海底管道剩余寿命预测的精确度进一步提高,本文提出基于WS-LSTM的剩余寿命预测方法,即基于小波变换(wavelet transform,WT)和堆叠自编码器(stackedauto-encoder,SAE)的长短期记忆网络(longshort-termmemorynetwork,LSTM)的剩余寿命预测方法.通过与LSTM和GRU(gatedrecurrentunit)两种剩余寿命预测方法作对比,基于WS-LSTM的剩余寿命预测方法在各项评估指标中均有提升.     

装备综合维修保障决策方法研究

为了优化装备综合维修保障模式,使装备维修保障由定期修理向视情维修、预防性维修的方向转变,本文重点研究了装备综合维修保障方案优化方法、预防性维修和视情维修预测与决策方法,并在装备实际使用中加以应用,可以有效地降低装备寿命周期费用、提高装备战备完好性、延长装备使用寿命,对于优化装备保障力量体系、提高部队战斗力必将起到积极的作用。     

基于裂纹萌生的TBM刀盘地质匹配及失效研究

隧道掘进机(TBM)刀盘与地质软硬程度的匹配是刀盘可再制造性研究不可忽略的问题.针对缺少专用设备的可再制造性模型,综合运用动力学、统计学和有限元的方法建立了滚刀孔区域危险点裂纹萌生寿命的计算模型.基于此模型,研究了地质匹配性因素对危险点裂纹萌生寿命的影响和失效区域性因素对危险点剩余裂纹萌生寿命的影响.研究结果表明:危险点的裂纹萌生寿命在花岗岩、石灰岩、页岩地质条件下相差很大;危险点应力均值处的剩余裂纹萌生寿命随失效滚刀孔区域个数的增加而逐渐变短,且变短速度逐渐增大.建立了评价TBM刀盘可再制造性的地质匹配性指标模型和失效区域性指标模型.研究为实现TBM刀盘的再制造提供了理论基础和技术指导.     

基于Weibull分布的超高压变电站二次设备寿命预测

针对超高压变电站二次设备检修科学依据不足的问题,给出了一种基于Weibull分布的二次设备寿命预测方法.在对二次设备运行状态信息分析的基础上,建立了超高压变电站二次设备寿命预测模型.在该寿命预测模型中,对表征二次设备各功能模块运行状态信息进行了分类,通过二参数Weibull分布模型得到了超高压变电站二次设备的剩余使用寿命,并进行了实例分析.结果表明,基于Weibull分布的寿命预测模型能够实现超高压变电站二次设备剩余使用寿命的预测,为超高压变电站二次设备的维护和检修提供了依据.