基於相關失效理論的採煤機整機動態最優可靠性研究

《基於相關失效理論的採煤機整機動態最優可靠性研究》是依託浙江大學，由徐志鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於相關失效理論的採煤機整機動態最優可靠性研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：徐志鵬
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

作為煤礦綜采工作面生產核心設備的採煤機，其可靠性不僅事關煤炭的產量，更事關工作面人員設備的安全；然而，迄今為止，國際上對採煤機可靠性的研究，基本建立在各部件或各失效模式間相互獨立的假設下並忽略了實際工作載荷對可靠性的影響，導致所得到的預報結果誤差較大甚至錯誤，成為國際上採煤機可靠性研究的一個前沿和難點。本項目，因此提出基於相關失效理論的採煤機整機動態最優可靠性研究：基於相關失效的應力-強度干涉理論，得到各零部件的歷史可靠性數據；基於Copula函式和Sklar定理，建立採煤機整機的歷史可靠性模型及其動態載荷下的修正模型；提出PSO智慧型最佳化的採煤機可靠性OCS線上校正策略，以克服預報模型參數人為選擇因素對結果的影響和綜採過程不穩定性所導致的模型失配問題，得到最優預報結果，為採煤機最優工況選擇、備件儲備、維修計畫制定提供理論依據，最終達到減少事故發生和設備人員損失、確保全全穩定高效生產的目的。

結題摘要

作為煤礦綜采工作面生產核心設備的採煤機，其可靠性不僅事關煤炭的產量，更事關工作面人員設備的安全；然而，長期以來採煤機事故在國內外屢有發生，除人為因素外，都是因為採煤機長期大載荷甚至超負荷工作，導致其有效壽命期內某些關鍵系統或零部件就已經瀕臨失效，從而導致採煤事故的發生，其本質原因在於：採煤機作為機械、電氣、液壓系統高度一體化的大型複雜設備，其各部件的失效具有普遍的相關性。忽略失效的相關性，進行零部件和系統的可靠性分析與計算將會導致較大的誤差，甚至得出錯誤的結論；另外，採煤機的運行是一個典型的動態過程，傳統的可靠性分析理論與方法大多針對的是系統的靜態特性，而實際生產過程中，工作載荷的變化將直接影響到採煤機零部件與系統的可靠性。因此有必要在考慮相關失效的前提下，對隨工作載荷而變化的採煤機動態可靠性進行研究。本項目，因此提出了基於相關失效理論的採煤機整機動態最優可靠性研究，並以採煤機運行最為重要的採煤機切削運行模式的可靠性為具體對象展開研究。首先，基於相關失效的應力-強度干涉理論、Copula函式和Sklar定理，建立了採煤機整機切削模式可靠性模型，然而研究結果表明其可靠性預報效果不理想，表明採煤機各切削模式可靠性之間的非線性十分強烈，使得基本相關失效理論的Copula-Sklar方法難以表征，混沌理論對各切削模式的非線性的研究結果也表明了其強烈的非線性特徵。因此進一步引入了對非線性預報具有良好效果的非線性機器學習相關理論對可靠性進行研究，並進一步提出了群智慧型最佳化的採煤機切削運行可靠性OCS線上校正策略並結合了多種非線性模型參數辨識方法和動態最佳化尋優方法，以克服預報模型參數人為選擇因素對結果的影響和採煤機切削運行過程不穩定性所導致的模型失配問題，實際生產數據運行結果和國際報導結果的比較研究都表明了所提出的動態最優可靠性預測方法的有效性。