| 标题 | 基于威布尔分布的水利设备可靠性分析模型及应用 |
| 范文 | 王振兴 摘要：针对水利设备运行过程中可靠性不确定性问题，运用威布尔分布建立了水利设备可靠性分析模型。该模型中，威布尔分布参数估计是关键，直接决定了可靠性分析模型的精度。由于传统的参数估计法人为因素影响大、精度差且操作繁琐，提出了联合最小二乘法和平均秩次法来估计威布尔分布模型参数。通过实例验证了上述方法的可行性。 关键词：威布尔分布； 参数估计； 可靠性分析； 水利设备 中图分类号：TN964?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2013）02?0107?03 水利设备是推动水利事业发展的主要因素，在实现我国水利事业可持续发展过程中发挥着重要的作用[1]。尽管我国水利设备产品较以往有了长足的发展，某些产品的技术性能甚至达到了国际先进水平，但由于起步较晚，水利设备行业整体基础比较薄弱，总体寿命可靠性水平不高，这严重影响着设备的使用效率，特别是对于像南水北调这样大规模的工程建设来说，水利设备的可靠性直接关乎到工程建设进度和工程承包商的收益。因此，有必要对水利设备的可靠性进行分析，掌握水利设备的可靠性变化规律，提高水利设备的管理水平和使用效率。水利设备是一种特殊的机械设备，其在运行过程中受到各种随机因素影响，例如工作方式的变化、服役环境的改变等等。正是由于这种随机因素的影响，使得水利设备的运行可靠性具有不确定性，很难从定量的角度对其进行分析。目前，关于水利设备可靠性分析的研究中，文献[2]利用概率分析和最优化方法求出了水利设备的可靠性指标；文献[3]针对同型号设备使用环境的变化拟合设备的可靠性曲线。文献[4?5]对水利设备的一般运行规律进行了分析，而缺乏对可靠性变化规律的研究和相关参数的计算问题。 基于此，本文运用威布尔分析从定量的角度来分析水利设备在运行过程中的可靠性变化规律，通过实例分析说明该方法是可行的。 1 基于威布尔分布的水利设备可靠性分析模型 1.1 数据来源 水利设备在运行过程中的故障数据是其可靠性分析的基础，故障数据的准确性直接影响着可靠性分析的准确度。因此，故障数据的来源十分重要。 目前，故障数据主要是通过试验数据或现场数据得到[6]。试验数据是指设备在特定运行条件下连续工作直到发生故障，如加速寿命试验或者实验室模拟等。这需要采用原型产品来进行试验，只适用于普通设备，对于一些小批量生产的重大水利设备，由于其价格昂贵，该方法不可行。而现场数据是水利设备在实际运行过程中发生故障的数据，与试验数据相比，现场数据更能真实反映水利设备的运行环境。因此，本文的故障数据来源于水利设备运行过程中的现场数据。现场数据通常是截尾的，取决于数据收集的时间窗口，有可能在数据收集期内设备还没有发生故障。常见的现场数据表如表1所示。 因此，当该水利设备工作4 500 h后，其可靠度较低，易发生故障，需要停机检修来提高该设备的可靠性。 3 结 论 本文以水利设备的可靠性分析为研究对象，以水利设备运行过程中的现场数据为基础，运用威布尔分布建立了水利设备可靠性分析模型，为水利设备的检修、更新提供数据参考。为了提高模型的预测精度，采用联合最小二乘法和平均秩次法来估计威布尔分布模型参数。案例结果表明，该方法取得了很好的效果。 参考文献 [1] 陆松生.促进水利事业可持续发展的思考[J].江苏水利，2005（6）：45?46. [2] 苏保河.设备可靠性和故障诊断的综合研究[J].电力系统自动化，2002，26（6）：28?33. [3] 何书元，赵宇，房祥忠，等.估计不同环境下的设备可靠性[J].数理统计与管理，2007，26（6）：1007?1011. [4] RAUSAND Marvin. Reliability centered maintenance [J]. Reliability Engineering and System Safety， 2002， 60（2）： 121?132. [5] HEINZ P. Improving machinery reliability [M]. Houston， Te? xas， USA： Gulf Publishing Company， 2000. [6] 邹瑶，符萌，左飞.基于竞争失效模式的发送器和接收器的故障分析[J].铁路计算机应用，2011，20（6）：15?18. [7] 胡昊磊，左洪福，任淑红.基于随机过程的航空发动机性能可靠性预测[J].科技信息，2009（29）：17?18. [8] 毛昭勇，宋保维，李正，等.基于遗传算法的最大似然参数优化估计[J].机械强度，2006，28（1）：79?82. [9] 高丽华，郭建英.基于威布尔分布的金属化电容器寿命数据分析及参数估计[J].硅谷，2009（8）：16?18. [10] 王桂萍，贾亚洲.MTBF分布模型的案例分析[J].吉林工程技术师范学院学报，2005，21（3）：20?24. [11] 王博，刘媛，洪其麟，等.对军用航空发动机可靠性参数体系选择和指标确定的探讨[J].燃气涡轮试验与研究，2003，16（2）：38?42. |
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