多部件系統(tǒng)維修決策優(yōu)化方法及其在風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、1訂UI，]盯一CONⅡ0N口巳NTSYSTEMNL氣INTENANCEDECISIoNOPTn皿ZATIoNM匝THoDSAND唧Ⅱ己APPLICATl0ININⅥ廠INDTURBINESYSTEMADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYCHENWUSupervisedbyProfSUChunSchoolofMe

2、chanicalEngineeringSoutheastUniversityApril2014摘要多部件系統(tǒng)維修決策優(yōu)化方法及其在風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究生：陳武導(dǎo)師：蘇春教授學(xué)校：東南大學(xué)化石能源的大量生產(chǎn)與使用是造成全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化的重要根源，嚴(yán)重威脅人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。此外，隨著工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，傳統(tǒng)的化石能源已經(jīng)無法滿足日益增長的能源需求。近年來，能源短缺、環(huán)境污染已經(jīng)成為全球各國共同關(guān)注的問題。風(fēng)能具有蘊(yùn)藏量豐富、可

3、以再生、分布廣泛、污染小等優(yōu)點(diǎn)，近幾十年來，風(fēng)力發(fā)電成為發(fā)展最快的新能源形式，裝機(jī)容量持續(xù)、快速增加。風(fēng)力機(jī)是風(fēng)電系統(tǒng)的核心單元，它常年工作在野外，環(huán)境惡劣。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，國產(chǎn)風(fēng)力機(jī)開始暴露出故障頻發(fā)、效率降低等問題，嚴(yán)重影響風(fēng)電系統(tǒng)的安全和風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)效益。合理的維修決策和維護(hù)計(jì)劃不僅有利于提高風(fēng)力機(jī)的可用度、減少停機(jī)時(shí)間，也可以有效降低風(fēng)電場的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。本文以多部件系統(tǒng)維修理論為基礎(chǔ)，研究多部件、多風(fēng)力機(jī)組成的風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)維

4、修優(yōu)化問題，論文的主要工作如下：(1)風(fēng)力機(jī)多部件系統(tǒng)動(dòng)態(tài)機(jī)會(huì)維修優(yōu)化問題研究。針對此類系統(tǒng)存在的維護(hù)困難、停機(jī)損失大等特點(diǎn)，采用役齡回退因子描述部件不完全維修效果，考慮預(yù)防性維修、最小維修和停機(jī)損失等維修成本，根據(jù)部件維修活動(dòng)之間的經(jīng)濟(jì)相關(guān)性，以節(jié)省的總機(jī)會(huì)維修成本最大為目標(biāo)，構(gòu)建有限時(shí)間內(nèi)多部件系統(tǒng)機(jī)會(huì)維修決策模型，并利用滾動(dòng)窗121(rollinghorizon)完成維修活動(dòng)的動(dòng)態(tài)調(diào)度。以某風(fēng)力機(jī)齒輪箱、轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)和軸承等四個(gè)關(guān)

5、鍵部件的維修決策為例，完成案例研究。研究表明：該模型能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)力機(jī)維修活動(dòng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，有效地降低維修成本。(2)風(fēng)力機(jī)多機(jī)多部件系統(tǒng)狀態(tài)維修優(yōu)化問題研究。在等周期檢測條件下，采取最小維修、預(yù)防性維修、事后維修等維修方式，在分析風(fēng)力機(jī)各部件的維修成本函數(shù)的基礎(chǔ)上，以風(fēng)力機(jī)長期運(yùn)行平均維護(hù)費(fèi)用率最低為目標(biāo)，基于更新過程建立風(fēng)力機(jī)多部件維修優(yōu)化模型。以主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)組成的多部件系統(tǒng)為例，研究風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的最優(yōu)檢測周期，分析模型參數(shù)對維修策

6、略的影響，研究表明考慮部件之間的經(jīng)濟(jì)相關(guān)性可以節(jié)約更多的維修費(fèi)用。(3)風(fēng)力機(jī)時(shí)間延遲維修模型(DelaytimeMaintenanceModel，DTMM)研究。通過收集國內(nèi)某風(fēng)電場多年的運(yùn)行維修數(shù)據(jù)，分析國產(chǎn)風(fēng)力機(jī)的故障規(guī)律，重點(diǎn)研究齒輪箱運(yùn)行過程中的故障率變化特性。基于時(shí)間延遲維修模型理論，以風(fēng)力機(jī)故障和維修記錄為基礎(chǔ)，考慮不完全檢測，建立了風(fēng)力機(jī)多部件維修優(yōu)化模型。以葉片和齒輪箱為例，完成案例研究。結(jié)果表明：該模型可以根據(jù)風(fēng)電場