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《中国石油大学(华东)》 2016年
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基于失效模式的非完全寿命数据分析方法研究

徐子军  
【摘要】:寿命数据分析在设备可靠性数据分析中占有重要地位,而国内开展寿命数据分析较晚且都集中于军工航天等高风险行业。近年来因石化设备的不可靠而导致事故的事情屡有发生,故有必要收集石化设备的寿命数据并进行分析以保障设备的正常运转。由于石化设备寿命数据收集的开展时间较短并缺乏对数据的系统管理,致使只有少部分数据甚至无可用数据进行寿命分析,所以有必要对石化设备寿命数据分析方法进行探索。鉴于上述情况,本文主要开展工作为:(1)简要概述寿命数据分析方面的基本术语;阐明设备寿命数据收集与分类的意义,并从设备的故障模式和故障原因两个方面对收集的寿命数据样本进行分类。介绍了可靠性数据分析常用软件及石化设备常用可靠性数据库,并以Access为数据库存储后台以Excel为数据库查询前台编制石化设备可靠性数据管理系统。(2)在同质样本寿命数据处理中,应用蒙特卡洛方法对右截尾数据的极大似然估计方法进行数值优化,使其在小样本参数估计中均方误差最小,并通过统计分析得出一临界值,使用此临界值可判断在参数估计中如何选用估计方法。使用EM算法推导出左截尾和区间截尾样本极大似然估计的迭代公式,并使其程序化。最后,应用改进后的参数估计方法对某炼厂的安全阀寿命数据进行分析。(3)在多重样本的数据处理中,针对某炼厂催化裂化装置上安全阀的寿命数据,分析安全阀主要失效模式,将其寿命数据整理为包含多个同质样本的同源多重样本数据,使用混合分布模型进行分析,并应用层次分析法确定混合分布的混合参数。将混合分布模型分析结果与混合样本模型分析结果进行比较,结果表明混合分布模型在实际寿命数据分析中比常用的混合样本分布模型有效。针对来自不同使用环境下具有不同失效模式的寿命数据,将其视为异源多重样本数据并使用竞争性故障模型对其进行分析,分析结果与混合分布模型分析结果相符。(4)针对无失效数据情况,使用OREDA数据库作为设备的历史数据并以离心泵系统为例进行分析。经大量计算及复杂整理,将离心泵系统的失效数据整理为以故障严重等级为基础的各单元故障数;使用威布尔分布拟合各单元分布情况,从故障频率方面考虑可靠度函数,联合设备寿命均值公式求取各单元的威布尔未知参数,并使用竞争性故障模型求出各单元的可靠度函数;绘制离心泵系统可靠性框图,求出离心泵系统可靠度函数,使用Origin软件绘制离心泵系统及各单元的可靠度函数图像和概率密度函数图像,根据可靠度函数图像分析系统及各单元的可靠度变化规律。分析结果表明,需要加强离心泵系统在前1000小时寿命周期内的检维修工作以及故障诊断工作,以保证系统良好运行。
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TE65;TQ050

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