王振興

摘要：針對水利設(shè)備運行過程中可靠性不確定性問題，運用威布爾分布建立了水利設(shè)備可靠性分析模型。該模型中，威布爾分布參數(shù)估計是關(guān)鍵，直接決定了可靠性分析模型的精度。由于傳統(tǒng)的參數(shù)估計法人為因素影響大、精度差且操作繁瑣，提出了聯(lián)合最小二乘法和平均秩次法來估計威布爾分布模型參數(shù)。通過實例驗證了上述方法的可行性。

關(guān)鍵詞：威布爾分布； 參數(shù)估計； 可靠性分析； 水利設(shè)備

中圖分類號：TN964?34 文獻標識碼：A 文章編號：1004?373X（2013）02?0107?03

水利設(shè)備是推動水利事業(yè)發(fā)展的主要因素，在實現(xiàn)我國水利事業(yè)可持續(xù)發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用[1]。盡管我國水利設(shè)備產(chǎn)品較以往有了長足的發(fā)展，某些產(chǎn)品的技術(shù)性能甚至達到了國際先進水平，但由于起步較晚，水利設(shè)備行業(yè)整體基礎(chǔ)比較薄弱，總體壽命可靠性水平不高，這嚴重影響著設(shè)備的使用效率，特別是對于像南水北調(diào)這樣大規(guī)模的工程建設(shè)來說，水利設(shè)備的可靠性直接關(guān)乎到工程建設(shè)進度和工程承包商的收益。因此，有必要對水利設(shè)備的可靠性進行分析，掌握水利設(shè)備的可靠性變化規(guī)律，提高水利設(shè)備的管理水平和使用效率。水利設(shè)備是一種特殊的機械設(shè)備，其在運行過程中受到各種隨機因素影響，例如工作方式的變化、服役環(huán)境的改變等等。正是由于這種隨機因素的影響，使得水利設(shè)備的運行可靠性具有不確定性，很難從定量的角度對其進行分析。目前，關(guān)于水利設(shè)備可靠性分析的研究中，文獻[2]利用概率分析和最優(yōu)化方法求出了水利設(shè)備的可靠性指標；文獻[3]針對同型號設(shè)備使用環(huán)境的變化擬合設(shè)備的可靠性曲線。文獻[4?5]對水利設(shè)備的一般運行規(guī)律進行了分析，而缺乏對可靠性變化規(guī)律的研究和相關(guān)參數(shù)的計算問題。

基于此，本文運用威布爾分析從定量的角度來分析水利設(shè)備在運行過程中的可靠性變化規(guī)律，通過實例分析說明該方法是可行的。

1 基于威布爾分布的水利設(shè)備可靠性分析模型

1.1 數(shù)據(jù)來源

水利設(shè)備在運行過程中的故障數(shù)據(jù)是其可靠性分析的基礎(chǔ)，故障數(shù)據(jù)的準確性直接影響著可靠性分析的準確度。因此，故障數(shù)據(jù)的來源十分重要。

目前，故障數(shù)據(jù)主要是通過試驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)場數(shù)據(jù)得到[6]。試驗數(shù)據(jù)是指設(shè)備在特定運行條件下連續(xù)工作直到發(fā)生故障，如加速壽命試驗或者實驗室模擬等。這需要采用原型產(chǎn)品來進行試驗，只適用于普通設(shè)備，對于一些小批量生產(chǎn)的重大水利設(shè)備，由于其價格昂貴，該方法不可行。而現(xiàn)場數(shù)據(jù)是水利設(shè)備在實際運行過程中發(fā)生故障的數(shù)據(jù)，與試驗數(shù)據(jù)相比，現(xiàn)場數(shù)據(jù)更能真實反映水利設(shè)備的運行環(huán)境。因此，本文的故障數(shù)據(jù)來源于水利設(shè)備運行過程中的現(xiàn)場數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)通常是截尾的，取決于數(shù)據(jù)收集的時間窗口，有可能在數(shù)據(jù)收集期內(nèi)設(shè)備還沒有發(fā)生故障。常見的現(xiàn)場數(shù)據(jù)表如表1所示。

因此，當該水利設(shè)備工作4 500 h后，其可靠度較低，易發(fā)生故障，需要停機檢修來提高該設(shè)備的可靠性。

3 結(jié) 論

本文以水利設(shè)備的可靠性分析為研究對象，以水利設(shè)備運行過程中的現(xiàn)場數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用威布爾分布建立了水利設(shè)備可靠性分析模型，為水利設(shè)備的檢修、更新提供數(shù)據(jù)參考。為了提高模型的預(yù)測精度，采用聯(lián)合最小二乘法和平均秩次法來估計威布爾分布模型參數(shù)。案例結(jié)果表明，該方法取得了很好的效果。

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