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重大设备状态检测与寿命预测方法研究

周津慧  
【摘要】: 重大设备是企业实施生产的核心工具和主要资源,从制造业、电力行业到载能工业及军事航天,每个行业都有其核心的关键设备,如航空母舰,大型电力变压器,飞机发动机,发电机等等,它们的运行状态极为重要,一旦出现设备故障,后果往往不堪设想。因而,及时发现、捕捉、跟踪、检测和评估设备状态、预测设备剩余寿命,确保设备处于正常、稳定的工况是当今各行业最为关注和重视的问题,也是制造业目前的热点研究问题。本文针对重大设备的状态检测和寿命预测问题,采用数值方法、过程建模方法及统计分析方法,提出了有别于传统的、适用于重大设备的状态检测、状态评估、寿命预测方法以及与其过程管理相关的柔性过程管理方法,并通过应用实例,对所提出的方法的有效性进行了验证。主要工作包括: 针对流程工业生产过程中产品与设备关系的特性,基于设备状态的变化必然会导致过程产品某些物理量和几何量变化的原理,提出了利用过程产品物理量和几何量变化信息检测设备状态和潜伏故障的方法,构建了面向设备及其过程产品的一体化状态检测模型;以统计过程控制理论为基础,给出了基于双隶属度矩阵的面向过程产品的设备状态检测方法;通过在梯度折射率透镜生产中过程设备的应用实例,例证了方法的可行性与算法的有效性。 针对设备健康状况评估问题,将主流评估方法的共性加以抽象,提出了一种开放的、基于任务驱动的、可进行指标体系裁剪的重大设备状态评估方法;通过构建指标体系和评估模型,提出了一种开放的重大设备状态评估方法模型;基于Web技术设计实现了评估系统,并成功应用于电力设备中变压器的状态评估。 针对大型设备的寿命预测问题,对比研究了不同机理下的寿命预测模型,提出了用Hough变换进行寿命预测的参数直线段的方法。该方法计算简便、快速,取代了传统的基于坐标纸作图的寿命预测方法。 针对设备状态检测和寿命预测开放的过程管理问题,提出了一种面向状态检测和寿命预测的柔性过程管理方法。即通过构建以过程为中心的设备状态检测和寿命预测过程框架和模型,定义过程中的基本活动、柔性活动和柔性连接,实现状态检测和寿命预测过程的柔性组合和动态管理。设计并实现了柔性过程自定义及管理原型系统。 最后给出了今后进一步研究目标,并展望进一步的工作方向。


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