《旋轉機械剩餘壽命預測若干關鍵問題研究》是依託廣東石油化工學院，由孫國璽擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：旋轉機械剩餘壽命預測若干關鍵問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫國璽
- 依託單位：廣東石油化工學院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
旋轉機械是石化裝備中的核心設備，而旋轉機械的剩餘壽命預測是實現石化裝備預測維護與健康管理、保障其安全可靠長周期運行的關鍵。考慮到複雜機械設備的機理模型難以精確獲得，數據驅動的剩餘壽命預測已成為學科前沿問題。然而，現有數據驅動的剩餘壽命預測研究主要針對時不變退化率、固定運行環境、不受健康管理行為影響下的設備，難以滿足石化工業中具有時變退化率、隨機運行環境、受健康管理行為影響的旋轉機械剩餘壽命預測的要求。為此，本項目以石化裝備中的旋轉機械為對象，擬主要研究：（1）時變退化率下的剩餘壽命預測方法；（2）隨機運行環境下的剩餘壽命預測方法；（3）受健康管理行為影響的退化建模及剩餘壽命預測方法；（4）結合石化裝備旋轉機械設備的實際監測數據及實驗數據進行套用驗證。本課題的研究成果不僅具有重要的理論意義，而且對提高石化裝備的安全性和可靠性具有潛在的工程套用價值。
結題摘要
開展設備性能退化規律建模及剩餘壽命預測研究，對於實現設備的主動預測維修、提高設備的運行安全性具有重要意義。考慮到石化裝備旋轉機械剩餘壽命預測具有不同於傳統問題的新特點：時變退化率、隨機運行環境、受健康管理行為影響等，圍繞上述特徵，項目組在相關科學問題上開展了研究工作。在時變退化率下旋轉機械的退化建模及剩餘壽命預測方法的方面，項目組研究了退化速率與時間的變化關係，針對已有退化建模研究中將退化率變化僅描述為時間的函式的局限性，建立了一類年齡-狀態依賴的非線性隨機擴散過程退化模型，提出了基於Lamperti變換、時間-空間變換的剩餘壽命預測分布求解方法。建立了同時描述三層不確定性的非線性隨機退化模型，提出了多階段任務系統環境影響下的壽命預測方法。在隨機運行環境影響下旋轉機械的退化建模及剩餘壽命預測方法的研究方面。項目組利用指數隨機退化模型來建模設備的退化過程，基於退化監測數據運用Bayesian方法更新模型的隨機參數，進而得到剩餘壽命的機率分布函式及點估計。提出了彈性隨機效用的退化建模。針對時變隨機跳變系統，提出了具有非齊次複合泊松過程的跳躍擴散過程構建退化模型的方法，首次對時變退化率和隨機環境影響共同作用的研究工作提出新的嘗試。在受健康管理行為影響的旋轉機械退化建模及剩餘壽命預測方法的研究方面。項目組研究了不完美維護下，基於Wiener 過程分階段構建存隨機退化模型的問題，利用數值仿真實驗驗證了模型有效性，並對費用參數進行了敏感性分析。項目組發表了考慮健康管理和剩餘壽命預測的綜述性文章。在石化裝備旋轉機械的剩餘壽命預測套用驗證方面，項目組用小波變換的方法提取了振動信號，設計了一種退化測量實驗最優設計方法。項目研究共凝練論文成果25篇，授權發明專利4項，出版專著1部。部分項目成果獲得了教育部自然科學一等獎和廣東省科學技術二等獎等科技獎項。
