不考虑预防性维修所引起的停机损失。
[0049] 步骤102,通过对风机齿轮箱的故障数据进行处理，获得齿轮箱的故障率符合二参 数的威布尔分布，并采取极大似然估计法求取齿轮箱的形状参数和尺寸参数。
[0050] 威布尔分布通常用来描述机械元件的故障特点，通过对齿轮箱的故障数据的处 理，发现齿轮箱的故障率符合二参数的威布尔分布，下式（1)和（2)分别为齿轮箱部件威布 尔分布的故障率密度函数和故障率。
[0053] 上式（1)、（2)中，0为形状参数，n为尺度参数，f(t)为部件的故障密度函数， F(t)为部件的故障分布函数；t为随机变量。
[0054] 步骤103,引入役龄回退因子和故障率递增因子混合故障率概念，列出齿轮箱预防 性周期内的故障率和故障次数。
[0055] 在本发明中，运用役龄回退因子a描述预防性维修前后设备故障率延时，利用故 障率递增因子b描述故障率的增长速度。
[0056] 在本发明中，系统第i次预防性维修期间的运行时间为：
[0057]
[0058] 混合式故障率A ,的递推关系如下：
[0059]A,j(t) =A(t)
[0060]人2 (t) = b人i (t+aT*\) = b人（t+al\h)
[0061] 以此类推，第k个预防性维修周期内的故障率为：
[0063]因此，部件在第i个预防性维修期内的故障数：
[0065] 步骤104,考虑风机的停机损失和时间，建立一个完整的更新周期内齿轮箱的总的 预防性维护费用模型。
[0066] 根据上面的假设一个完整的更新周期内齿轮箱的总的维护费用模型CM的计算公 式为：
[0068] 上式中，tei为第i次预防性维修周期中元件故障事后的维修时间；N为预防性维 修次数％为第i次预防性周期中系统出现的故障次数。
[0069] 步骤105,在风机齿轮箱最优更新周期内，加入可靠度的约束条件，建立以一个最 优更新周期内齿轮箱总的维修费用最少为目标的优化模型。
[0070] 在本发明中，设备的可靠度定义为：
[0072] 由上式可以推导出可靠性与故障率的关系：
[0074] 所以，部件在第i个预防性周期内进行预防性维修的可靠度为
[0076] 本专利优化的变量为预防性周期次数N及预防性周期变量1\，T2. ..TN，在满足平 均可靠度的约束条件下，以一个更新周期内齿轮箱总的维修费用最少为目标的优化模型 为：
[0080] 步骤106,对建立的模型用遗传算法进行全局搜索，并同时采用非线性规划进行局 部搜索，以得到问题的最优解。由于遗传算法为现有技术中较为成熟的算法，在此不予赘 述。
[0081] 综上所述，本发明一种风机齿轮箱的预防性维修方法根据风电机组齿轮箱的故障 特点和维修的特殊性要求，运用混合故障率因子表征维修活动对故障率之间的动态变化规 律，根据部件的运行状态确定的维修活动，在此基础上建立了基于可靠度约束下的维修费 用的综合决策优化模型，并使用非线性遗传算法对模型进行优化求解，本发明对风电机组 齿轮箱的维护优化成本具有重要意义，同时也对风电机组其他多部件系统的维修决策也具 有一定的参考价值。
[0082] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本 领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此， 本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【主权项】
1. 一种风机齿轮箱的预防性维修方法，包括如下步骤： 步骤一，对影响风机齿轮箱预防性维修的因素进行假设； 步骤二，通过对风机齿轮箱的故障数据进行处理，获得齿轮箱的故障率符合二参数的 威布尔分布，并采用极大似然估计法求取齿轮箱的形状参数和尺寸参数； 步骤三，引入役龄回退因子和故障率递增因子混合故障率概念，列出齿轮箱预防性周 期内的故障率和故障次数； 步骤四，充分考虑风机的停机损失和时间，建立一个完整的更新周期内齿轮箱的总的 预防性维护费用模型； 步骤五，在风机齿轮箱最优更新周期内，加入可靠度的约束条件，建立以一个最优更新 周期内齿轮箱总的维修费用最少为目标的优化模型； 步骤六，对建立的模型用遗传算法进行全局搜索，并同时采用非线性规划进行局部搜 索，以得到问题的最优解。2. 如权利要求1所述的一种风机齿轮箱的预防性维修方法，其特征在于，于步骤一中， 进行如下假设： 假设齿轮箱的最优更换周期时间T的天数，在更换周期内对齿轮箱进行故障维修和 预防性维修，在第N个预防性维修周期结束时，对齿轮箱进行更新，一个完整的维修周期结 束。3. 如权利要求2所述的一种风机齿轮箱的预防性维修方法，其特征在于，于步骤一中， 进行如下假设： 当齿轮箱发生故障后，立刻被发现并进行事后维修，故障后维修只会使设备的功能得 到回复，但不会改变其故障率；预防性维修会使其相应功能得到恢复，但不能使其达到恢复 如新的状态，其故障率会降低到维修前的某一程度，并以更快的速度增长。4. 如权利要求3所述的一种风机齿轮箱的预防性维修方法，其特征在于，于步骤一 中，进行如下假设： 设第i个预防性周期为Ti,齿轮箱每次的故障维修费用、预防性维修费用、单位小时内 因故障而停机损失的损失费用及一个周期结束更新费用分别为(；i、Cpi、Cu、Q。5. 如权利要求4所述的一种风机齿轮箱的预防性维修方法，其特征在于，于步骤一中， 进行如下假设： 利用非工作时间进行维修活动不考虑预防性维修所引起的停机损失。6. 如权利要求5所述的一种风机齿轮箱的预防性维修方法，其特征在于：在步骤二中， 齿轮箱部件威布尔分布的故障率密度函数和故障率：其中，β为形状参数，η为尺度参数，F(t)为部件的故障分布函数；t为随机变量。7. 如权利要求6所述的一种风机齿轮箱的预防性维修方法，其特征在于，于步骤三中， 第k个预防性维修周期内的故障率为：部件在第i个预防性维修期内的故障数：其中，a为役龄回退因子，b为故障率递增因子，Thi= T ，为第i次预防性维修期 间的运行时间。8. 如权利要求7所述的一种风机齿轮箱的预防性维修方法，其特征在于，于步骤四中， 一个完整的更新周期内齿轮箱的总的维护费用模型Cm的计算公式为：9. 如权利要求8所述的一种风机齿轮箱的预防性维修方法，其特征在于，于步骤五中， 部件在第i个预防性周期内进行预防性维修的可靠度为10. 如权利要求9所述的一种风机齿轮箱的预防性维修方法，其特征在于，于步骤五 中，以一个更新周期内齿轮箱总的维修费用最少为目标的优化模型为：
【专利摘要】本发明公开了一种风机齿轮箱的预防性维修方法，包括：对影响风机齿轮箱预防性维修的因素进行假设；通过对风机齿轮箱的故障数据进行处理，获得齿轮箱的故障率符合二参数的威布尔分布，并采用极大似然估计法求取齿轮箱的形状参数和尺寸参数；引入役龄回退因子和故障率递增因子混合故障率概念，列出齿轮箱预防性周期内的故障率和故障次数；充分考虑风机停机损失和时间，建立一个完整的更新周期内齿轮箱的总的预防性维护费用模型；在风机齿轮箱最优更新周期内，加入可靠度的约束条件，建立以一个最优更新周期内齿轮箱总的维修费用最少为目标的优化模型；对建立的模型用遗传算法进行全局搜索，并采用非线性规划进行局部搜索，以得到问题的最优解。
【IPC分类】G06F19/00, G06N3/12
【公开号】CN104899455
【申请号】CN201510325344
【发明人】秦洋, 马慧民, 朱田玮, 朱庆华, 张莉, 陈玉晶
【申请人】上海电机学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日