视情维修模式下威布尔比例故障率模型

视情维修在提高装备的使用可用度、减少生命周期费用和提高维修保障效率等方面发挥了重要作用。在视情维修模式下,采用威布尔比例故障率模型描述了系统状态与故障率之间的关系,对伴随变量进行了相关性分析,以最大可用度为目标,建立视情维修的最优维修策略模型,并根据系统当前状态信息来判断装备是否已经达到最佳的维修时机。最后,对某型陀螺仪故障数据进行了实例分析,表明该方法在视情维修中的合理性和有效性。

基于比例故障率模型的柴油发动机视情维修决策

为提高柴油发动机运行的可靠性,减少维修费用,建立了一种基于威布尔比例故障率模型的车用柴油机的视情维修决策模型。首先利用赤池信息准则(akaike information criterion,AIC)选择了威布尔分布作为故障数据的最佳分布,然后使用主成分分析(principal component analysis,PCA)将润滑油中各种金属含量数据进行了加权融合,得到了更加全面有效的特征协变量,继而将处理后数据通过最大似然估计得到了模型参数估计值。再综合单位维修费用最小和可用度最大的原则,建立了综合维修优化模型,基于该模型求得了最优预防时间间隔以及相应的视情维修决策模型。最后通过同类型柴油发动机实例进行了分析和验证,结果表明,该方法可用于柴油发动机的视情维修决策,降低了维修的费用,提高了运行可靠性及可用度。

一种基于负载率和设备检测信息的油浸式变压器故障率模型

为建立一种综合反映不可修复(老化)故障和可修复故障的油浸式变压器故障率模型,提出了通过搭建设备健康指数与设备期望寿命的关系,将健康指数作为参量引入到老化失效模型中,实现从老化发展和状态评估的角度共同表征故障率的新模型,即Arrhenius-Weibull-HI模型。在算例分析中,提出当历史数据完整时,采用Levenberg-Marquardt法拟合获取新模型的参数;当历史数据缺失设备检测信息时,可结合非序贯蒙特卡罗法求解待拟参数的近似解。算例所获得的拟合结果表明了新模型具备表征实际故障率的能力。

基于浴盆曲线的配电变压器故障率模型

为建立一种综合反映不同时期配电变压器的故障率模型,从故障率呈浴盆曲线特性出发,分别分析了不同阶段影响故障率的因素。针对偶然故障期设备故障率主要受气候影响的特性,选取最能表征天气特征的因素,采用灰色关联分析的方法建立历史故障率数据与待求故障率之间的关系并予以求解。对于耗损故障期设备故障率随服役时间增长呈指数型增长的特点,采用威布尔分布进行拟合,同时利用配电变压器状态评价结果与设备期望寿命之间的关系,将评价结果作为参量引入故障率模型中。在算例分析中,当历史数据缺失设备状态评价结果信息时,可采用非序贯蒙特卡洛法求解拟合参数的近似值。算例所获结果表明新模型具备表征不同阶段配电变压器实际故障率的能力。

隧道机电设备故障率模型研究

机电设备是隧道安全运行的重要保障。由于机电设备故障的随机性和隐蔽性,较难对机电设备的性能趋势进行预测。基于历史数据统计,本文提出了隧道机电设备的故障率模型。利用该模型,结合运营期隧道机电设备的故障信息,以排水泵和水泵控制箱为例,对关键设备故障率演化规律进行研究,结果表明隧道机电设备故障演化曲线符合威布尔分布,利用故障模型曲线可为设备维修养护(下简称维养)策略的选择提供理论支撑。

基于迭代融合优化算法和WPHM的牵引电机轴承可靠性评估

为了评估列车牵引电机轴承的运行可靠性,提出一种基于反向指数鲸鱼群(OEWOA)与粒子群(PSO)迭代融合的优化算法和威布尔比例故障率模型(WPHM)的评估方法。提取振动信号的时域、频域特征指标,利用主成分分析法(PCA)进行特征信息的融合,将融合后的特征指标作为WPHM的响应协变量进行可靠性评估。针对模型中多个参数直接求解困难的问题,利用反向学习策略(OBL)和指数收敛因子提高鲸鱼算法(WOA)的搜索能力,迭代融合PSO算法良好的收敛能力;通过OEWOA的探索指导PSO的迭代,避免PSO陷入局部最优,从而彻底探索搜索空间,同时使用PSO限制OEWOA的搜索,以便更快地将解收敛到全局最优值。应用该优化算法对WPHM中多个参数进行求解,实现牵引电机轴承运行可靠性的评估。结果表明,该方法与PSO、WOA等优化算法比较,具有更快的收敛速度和寻优能力。

地铁交流牵引供电设备时变故障率分析

牵引供电设备故障率是开展地铁交流牵引供电系统可靠性评估的数据支撑.针对牵引供电系统可靠性评估中因假定牵引供电设备故障率恒定不变带来的评估误差问题,本文基于牵引供电系统的实际运营数据,考虑设备故障率函数的时变特性,建立牵引供电设备故障率的两参数威布尔模型,并利用中位秩估计和最小二乘法进行威布尔参数估计,拟合牵引供电设备的时变故障率函数曲线,采用K-S检验法对模型进行拟合优度检验.研究结果表明:牵引供电设备故障率函数曲线可以随着实际运营数据的更新而不断修正,更加符合实际运行情况.以变压器为例,当设备运行至第165月时故障率增长速度达到最快,递增趋势十分明显,可靠度降低速度达到最快,处于老化运行期.

基于比例风险模型的风机齿轮箱的状态维修决策

针对风电机组齿轮箱故障问题,在分析故障数据的基础上,通过威布尔比例风险模型将风机齿轮箱故障规律和状态监测结合起来,然后对模型进行简化并运用Newton-Raphson迭代法进行求解,以可靠度为决策目标,预测齿轮箱维修间隔时间,最后通过某型号风机齿轮箱进行验证,结果表明能准确预测齿轮箱的使用寿命,从而降低维修成本并最大化使用设备。

基于WPHM的动车组牵引传动系统可靠性分析

提出了一种考虑天气因素的威布尔比例故障率模型(WPHM),采用威布尔分布的基准故障率函数,构建能够反映动车组外部运行环境的天气因素协变量,建立牵引传动系统的部件WPHM,利用遗传算法进行模型参数估计,依据所估计参数得出正常天气状态和恶劣天气状态下各部件的故障率和可靠度。实例研究表明,当牵引传动系统各部件均处于耗损失效期,部件均不同程度受天气因素影响,其中影响程度较大的部件有M2S车牵引电机及冷却风机,TP车主断路器,TPB车主断路器,MH车牵引电机及冷却风机等;不同天气状态下系统各部件的故障率和可靠度随服役时间推移均有明显变化,尤其恶劣天气状态下部件故障率更高,可靠度更低。因此,模型能有效地度量天气因素对部件可靠性的影响,为运用维修决策提供理论依据。

基于KPCA和WPHM的滚动轴承可靠性评估与寿命预测

为了评估滚动轴承的可靠性和预测剩余使用寿命,选取能够反映性能退化过程的特征参数作为寿命预测模型的输入参数,提出一种基于核主元分析(kernel principal component analysis,简称KPCA)和威布尔比例故障率模型(Weibull proportional hazards model,简称WPHM)的方法。首先,提取滚动轴承全寿命周期的时域、频域及时频域等多特征参数,从中筛选出有效的特征参数,构建高维相对特征集;其次,进行核主元分析,选取能够反映轴承全寿命周期性能退化过程的核主元,进而作为WPHM的协变量来进行可靠性评估和剩余寿命预测。通过滚动轴承全寿命试验,验证了该方法能够对轴承进行准确的可靠性评估和剩余寿命预测,以提供及时的维修决策。同时,由于提取的是相对特征,降低了同种轴承间在制造、安装及工况的差异,增强了该方法的适用性和稳定性。

电力设备全寿命周期成本中故障成本的估算

针对全寿命周期成本中故障成本难预测的问题,根据电力设备累积失效概率符合威布尔(Weibull)模型的特点,运用最小二乘法对Weibull模型参数进行估计,计算出设备的期望寿命,从而建立故障成本估算模型。通过比较分析不可修复设备和可修复设备故障成本的计算方式,针对可修复设备平均寿命的特殊性,引进等劣化理论来揭示可修复设备平均寿命之间的关系,并计算出可修复设备的故障成本。算例验证了该方法的有效性。

基于ICFE和WPHM的滚动轴承健康状态评估

要:针对滚动轴承振动信号的非线性动态特性及可靠度评估精度不高的问题,提出了基于改进的交叉模糊熵(improved cross fuzzy entropy,ICFE)和威布尔比例故障率模型(Weibull proportional hazards model,WPHM)的滚动轴承健康状态评估方法。该方法首先对原始振动信号进行改进的微分局部均值分解(Crt-differential local meandecomposition,Crt-DLMD),选取包含故障信息最多的有效分量进行重构;然后,利用滑动均值取代原有粗粒化过程,计算重构信号的ICFE;最后,将ICFE作为WPHM的协变量进行健康状态评估。通过美国国家航空航天局(NASA)和西安交通大学-长兴昇阳科技有限公司的滚动轴承全寿命周期数据实验表明,所提方法可以准确、有效地评估滚动轴承的健康状态。

基于RVM和WPHM的滚动轴承剩余寿命预测

针对在直接预测传统滚动轴承剩余寿命中呈现出精度不高及预测结果无法体现个体差异性的问题,提出一种基于相关向量机(RVM)和威布尔比例故障率模型(WPHM)的滚动轴承剩余寿命预测方法,采用Cincinnati大学滚动轴承全寿命实验数据进行仿真实验,计算结果表明提出的预测方法能实现对滚动轴承剩余寿命的预测,预测趋势与实际情况相符程度高,有较好的预测结果,具有一定的应用价值.

基于环境影响的城轨设备预防性维修方法研究

城市轨道交通的运营安全和服务水平离不开城轨设备的安全可靠运行,合理的维修维护方法有助于提高城轨设备的可靠性,基于此,提出一种基于环境影响的预防性维修方法。首先,考虑外部环境因素对城轨设备可靠性的影响,以威布尔分布和比例故障率模型为基础,构建基于环境影响的威布尔比例故障率模型,使用极大似然法和粒子群算法进行模型参数优化估计;其次,引入役龄回退因子和故障率递增因子对设备退化过程进行建模,基于设备最低可靠度阈值确定设备预防性维修周期,并建立剩余寿命函数预测设备剩余寿命;最后,以地铁屏蔽门设备实际故障数据为例,选取温度变量为协变量表征外部环境因素对设备状态的影响。实验表明,基于环境影响的威布尔比例故障率模型的MAPE误差约为0.093 3,误差相较于传统威布尔分布模型降低约43%;使用基于环境影响的预防性维修方法得到屏蔽门设备的故障率、预防性维修周期、剩余寿命等数据并对计算结果进行了详细分析。基于环境影响的预防性维修方法可动态调整设备维修周期,能使设备维修维护更加科学合理,对城轨设备维修决策具有一定参考意义。

基于状态监测数据的电器电接触性能评估

基于概率统计理论的传统可靠性评估方法得到的是批量产品整体的可靠性水平,较强依赖于寿命数据,对于产品运行可靠性进行评估并不适宜。这里以电磁继电器为例,给出一种基于状态监测数据和整体寿命数据的性能评估方法。根据电接触检测试验得到触点接触电阻状态监测数据和继电器的寿命数据,对继电器寿命分布进行检验,确定继电器寿命分布为威布尔分布;以接触电阻为模型协变量,以威布尔分布为继电器失效分布类型,计算继电器基准故障率函数,采用极大似然估计法对模型参数进行估计,建立继电器威布尔比例故障率性能评估模型。在此基础上,给出继电器监测间隔动态预测方法。实例分析表明,该方法对继电器进行性能评价是有效的,可为器件更换、系统维护决策提供支持。

考虑相关性的提升机制动系统可靠性分析

以提升机制动系统制动力不足故障作为具体研究对象,分析了提升机制动系统可靠度函数模型;通过相关性分析得出制动力不足故障的故障链,结合独立故障率和相关系数计算了考虑相关性的总故障率;分析了考虑相关性和不考虑相关性2种情况下的制动力不足故障间隔时间分布,线性拟合结果表明,考虑相关性的制动力不足故障间隔时间分布更符合威布尔分布模型。实验结果表明,故障率理论值与实际值的误差范围为1.33%~3.25%,验证了可靠度函数模型的正确性。

轨道交通车辆转向架牵引电机滚动轴承可靠性研究

为保障轨道交通车辆转向架牵引电机滚动轴承安全、平稳、可靠地运行,提出一种基于IMF-PCA(本征模态分量-主成份分析)和WPHM(威布尔比例故障模型)相结合的轨道车辆转向架牵引电机滚动轴承(以下简称"电机轴承")可靠性评估方法。将实测采集的振动信号利用自相关系数对IMF中起主导的信息成分进行辨别,对于不同信息成分占主导的IMF分量,利用PCA将其分解为有用信息和虚假分量或噪声组成的一系列主分量。采取不同的筛选剔除方法对IMF进行筛选,将筛选保留的IMF进行重构,得到纯净、敏感的振动信号,并从中提取出能反映电机轴承状态的特征指标,将优选出的特征指标进行特征信息的加权融合。将这个融合后的特征指标作为WPHM的协变量,建立可靠性评估模型,从而实现电机轴承运行可靠性的有效评估。

两个独立部件并联系统的随机序性质

考虑两个独立且服从指数分布的部件组成的并联系统,研究两个并联系统Σ1和Σ2,其中Σ1和Σ2有一个部件参数相同,另一个部件参数不同,得到了Σ1和Σ2在随机序、似然比序、故障率序和反故障率序意义下的随机比较性质。同时,得到了部件服从成比例故障率模型和韦布尔分布模型的相应结论。

基于MATLAB App Designer的牵引电机滚动轴承可靠性评估系统设计

牵引电机滚动轴承在运行过程中由于存在载荷不均匀和运行环境恶劣的问题,需要评估地铁车辆牵引电机滚动轴承的可靠性。文中基于MATLAB App Designer对牵引电机滚动轴承可靠性评估系统进行了设计开发。通过提取振动信号的时域、频域特征指标,利用主成分分析法进行特征融合。将融合后的特征指标作为威布尔比例故障率模型的响应协变量,采用飞蛾扑火优化算法寻优威布尔比例故障率模型参数,代入到可靠度函数计算出任意时刻可靠度。使用MATLAB App Designer创建数据录入、数据分析和可靠性评估等模块界面。实验结果表明,所设计的牵引电机滚动轴承可靠性评估系统界面友好、易于操作、可靠性评估效果良好,可广泛应用于不同领域。

面向航空装备的预防性维修间隙计算方法研究

目前空军航空装备维修管理过程中存在故障模型欠优、维修间隙难准等问题。研究多源飞行数据融合、设备可靠性建模、预防性维修间隙管理等技术，介绍一种基于威布尔分布的预防性维修间隙计算方法，并以垂直陀螺为例验证该方法。结果表明：本该方法可以节约装备维修经费、提高装备完好率。