基于性能退化數(shù)據(jù)的風(fēng)力機(jī)維修決策優(yōu)化研究.pdf

1、能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，目前化石能源(煤、石油、天然氣等)在能源結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)大的比重。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，化石能源已經(jīng)難以滿足日趨增長(zhǎng)的能源需求。此外，化石能源的生產(chǎn)與使用還是造成全球氣候變暖、環(huán)境惡化的重要根源，嚴(yán)重威脅人類的可持續(xù)發(fā)展。風(fēng)能具有分布廣泛、儲(chǔ)量豐富、可再生、無污染等優(yōu)點(diǎn)，風(fēng)電開發(fā)對(duì)解決能源短缺、減少環(huán)境污染等問題具有重要意義。近年來，在全球范圍內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)容量持續(xù)、快速增長(zhǎng)。
　　風(fēng)力機(jī)是風(fēng)電系統(tǒng)的

2、核心裝備，它常年運(yùn)行于野外環(huán)境中，工作環(huán)境惡劣、驅(qū)動(dòng)載荷不確定、結(jié)構(gòu)尺寸大型化等特點(diǎn)給風(fēng)力機(jī)維護(hù)帶來困難。合理的維修決策不僅能夠提高風(fēng)力機(jī)可用度，也能有效降低風(fēng)力機(jī)維修成本。本文從性能退化的角度，研究由多部件組成的風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)及其部件的維修優(yōu)化問題，論文主要研究工作如下：
　　(1)以齒輪箱、葉片等風(fēng)力機(jī)核心機(jī)械部件為對(duì)象，將部件退化過程離散成有限的退化狀態(tài)；以長(zhǎng)期折扣成本最低為目標(biāo)，考慮風(fēng)速、備件物流、停機(jī)損失等因素的影響，建立基

3、于半馬爾科夫決策過程的狀態(tài)維修優(yōu)化模型。分析各退化狀態(tài)下的維修策略、檢測(cè)間隔時(shí)間以及不同退化狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移概率，并采用策略迭代算法求解模型。以某風(fēng)力機(jī)齒輪箱為例，通過對(duì)等周期、非等周期檢測(cè)條件下檢測(cè)間隔時(shí)間和維修成本的分析，得到優(yōu)化的維修決策。研究結(jié)果表明：該模型能有效描述風(fēng)力機(jī)核心部件的退化過程，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)維修優(yōu)化。
　　(2)研究競(jìng)爭(zhēng)失效條件下風(fēng)力機(jī)部件維修優(yōu)化問題，建立基于競(jìng)爭(zhēng)失效過程的風(fēng)力機(jī)維修優(yōu)化模型。在等周期檢測(cè)條件下，

4、分析風(fēng)力機(jī)部件維護(hù)成本函數(shù)，以部件長(zhǎng)期運(yùn)行平均成本率最低為目標(biāo)，基于更新過程建立競(jìng)爭(zhēng)失效條件下的風(fēng)力機(jī)部件維修優(yōu)化模型。研究部件最優(yōu)檢測(cè)周期，分析模型參數(shù)對(duì)維修策略的影響。以某風(fēng)力機(jī)葉片為例，完成案例研究。研究結(jié)果表明：該模型能夠有效描述競(jìng)爭(zhēng)失效條件下的風(fēng)力機(jī)部件維修優(yōu)化問題，指導(dǎo)風(fēng)力機(jī)維修工作。
　　(3)研究由多個(gè)部件組成的風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)維修優(yōu)化問題，提出基于有效年齡的風(fēng)力機(jī)多部件維修優(yōu)化模型。采用等周期檢測(cè)方式，分析不同維修策略

5、對(duì)部件有效年齡的影響，考慮風(fēng)力機(jī)部件之間的經(jīng)濟(jì)相關(guān)性，構(gòu)造系統(tǒng)維護(hù)成本函數(shù)，建立多部件系統(tǒng)維修優(yōu)化模型。分別采用分支定界算法與蟻群算法求解系統(tǒng)最優(yōu)維修策略。基于實(shí)例，驗(yàn)證優(yōu)化模型的合理性與算法的有效性。研究結(jié)果表明：該模型能夠有效的描述風(fēng)力機(jī)多部件維修過程，實(shí)現(xiàn)維護(hù)成本優(yōu)化。
　　本文首先從退化失效角度研究風(fēng)力機(jī)核心部件維修優(yōu)化問題；在此基礎(chǔ)上研究退化失效和突發(fā)失效競(jìng)爭(zhēng)出現(xiàn)條件下風(fēng)力機(jī)部件的維修優(yōu)化問題；最后研究由多部件組成的風(fēng)力