一种基于威布尔模型的一般压力表检测周期动态优化方法与流程

本发明属于一般压力表的计量管理技术领域，具体涉及一种基于威布尔模型的一般压力表检测周期动态优化方法。

背景技术：

一般压力表是指以弹簧管为弹性元件敏感元件，测量并指示高于环境压力的仪表。在工业过程控制与技术测量过程中，由于机械式压力表的弹性敏感元件具有很高的机械强度以及生产方便等特性，使得机械式压力表得到越来越广泛的应用。精确度等级等于或低于1.0级的压力表、真空表及压力真空表统称为一般压力表。一般压力表属于就地指示型压力表，就地显示压力的大小，不带远程传送显示、调节功能，在工业过程控制与技术测量过程中，由于一般压力表的弹性敏感元件具有很高的机械强度以及生产方便、安装简单读数方便等特性，使得一般压力表得到越来越广泛的应用。一般压力表适用测量无爆炸，不结晶，不凝固，对铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气体或蒸汽的压力及真空。

一般压力表的技术状态检测周期通常规定为6个月；但在实际应用中，该规定对于可靠性要求低的压力表会因为检测频率过高增加了不必要的检测费用；对于可靠性要求高的压力表因为检测周期过长使得压力表工作状态得不到保证。压力表的检测周期需要根据实际工作环境以及相应的工作可靠性要求，规划不同的检测周期。常用的检测周期调整方法中，有些方法调整周期相对固定，不利于反映实际需要的检测周期；有些方法依据的可靠性模型单一，不适用于不同的工作对象。

威布尔模型是公认的适用于描述机械产品可靠性寿命的数学模型之一，对不同种类的机械产品可靠性寿命的适应性强。本发明提出一种基于威布尔模型的压力表检测周期优化方法，便于根据实际情况和需要的可靠性目标优化符合实际要求的压力表检测周期。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷和不足，本发明通过提供一种基于威布尔模型的一般压力表检测周期动态优化方法，便于根据实际情况和需要的可靠性目标优化符合实际要求的压力表检测周期。

常规的威布尔分布模型的累积失效概率函数为：

可靠度函数为：

寿命函数为：

其中，

t为压力表经检测合格后投入使用的使用时间；

r(t)为压力表使用时间t后，其工作可靠性的数值；

β>0为累积失效概率函数分布曲线的形状参数，决定曲线的形状；

η>0为累积失效概率函数分布曲线的尺度参数，决定曲线横坐标的缩放比例；

γ≥0为累积失效概率函数分布曲线的位置参数，决定曲线的起始位置；

г(·)为伽马函数；

为实现优化压力表检测周期的目的，本发明的技术方案为：

一种基于威布尔模型的一般压力表检测周期动态优化方法，其通过设定控制条件：一是指定需优化检测周期的目标压力表的使用位置，二是同时投入使用的压力表均为检测合格的新表；从而认定目标压力表启用时的合格率为100％，使常规威布尔分布模型的函数参数中的γ＝0。

进一步，本发明提供了用于一般压力表的可靠度函数和寿命函数，其中，

一般压力表的可靠度函数为：

一般压力表的寿命函数为：

进一步，得到一种基于威布尔模型的一般压力表检测周期动态优化方法，包括以下步骤：

(1)在共计a处同样类型的需要调整检测周期的压力表工位上，同时启用一批同一厂家生产的、经初始检测合格的压力表a块；

(2)按照通用要求的周期或者企业自选的周期，对步骤(1)中a处工位的压力表实施若干次周期检测，记录每个周期中压力表合格率ri和压力表投入使用的时间ti，直至获得rn和tn；

(3)根据上述的数据ri和ti，得到新的参数作为实际(β，η)的估计值代入一般压力表的寿命函数，此时，该类工位上压力表的寿命函数表达式

(4)确定企业对该类工位压力表所需要的可靠性数值r，则根据上述ri和ti得到的该压力表的检测周期即为

(5)经过t(r)时间，对目标压力表再进行一次检测，获得该压力表一组新的合格率和寿命数据rn+1和tn+1，得到一个更新后的模型参数和新的压力表寿命函数表达式那么新的检测周期为

(6)如此重复进行，即可根据压力表的实际合格率得到需要的压力表检测周期。

进一步，步骤(3)中，新的参数的获取方式如下：对步骤(2)中得到的压力表合格率和寿命数据，按照数据获得的先后顺序两两组合，分别得到一组(βj，ηj)值(j＝1,2,……,m)，(βj，ηj)的算术平均值即为

进一步，步骤(4)中，可靠性数值r的范围为0<r<1

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明利用更新的检测数据动态调整压力表的可靠性模型，得到适合实际情况的检测周期，比按照一般要求或者经验确定的检测周期更合理，可操作性更强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为一般压力表的可靠性寿命曲线。

具体实施方式

本发明针对某一具体工作环境中的一般压力表，根据其已有的检测合格率和检测时间数据，计算出该压力表基于威布尔分布模型的可靠性寿命模型，结合对该压力表的可靠性要求，测算下一次的压力表达到可靠性要求目标所需要的时间，作为下一次的压力表检测周期。在新一个检测周期中，利用得到一组新的检测数据，替代最早一组的检测数据，得到更新后的可靠性寿命模型和优化后的检测周期。如此重复操作下去，不断得出满足实际工作要求的检测周期数据。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1一般压力表寿命函数和新的检测周期的获得

所述一般压力表寿命函数和新的检测周期是基于历史数据的压力表可靠性寿命函数和检测周期计算获得。具体如下：

如图1所示，一般压力表的可靠性寿命曲线，由于压力表的生产工艺、工作位置不同，其可靠性寿命曲线变化规律各有不同。

威布尔分布模型的可靠度函数为：

寿命函数为：

其中，

t为压力表经检测合格后投入使用的使用时间；

r(t)为压力表使用时间t后，其工作可靠性的数值；

β>0为累积失效概率函数分布曲线的形状参数，决定曲线的形状；

η>0为累积失效概率函数分布曲线的尺度参数，决定曲线横坐标的缩放比例；

γ≥0为累积失效概率函数分布曲线的位置参数，决定曲线的起始位置；

г(·)为伽马函数；

压力表的寿命函数满足上述形式。要确定具体工作环境中压力表的寿命规律，必须求出β、η、γ三个参数值。

本方法提出优化检测周期的控制条件是：一是固定目标压力表的使用位置，由于环境影响条件相似，此时目标压力表的工作寿命变化规律相似；二是第一次投入使用的压力表必须均为检测合格的新表。此时可以认为，目标压力表启用时的合格率为100％，则上述函数参数中的γ＝0。

这样压力表可靠度函数和寿命函数就仅与β、η有关：

对公式(3)进行形式变换，有

令

得到

y＝βx-βlnη(7)

公式(7)是一个二元一次方程。若有两个合格率和寿命数据(r1，t1)、(r2，t2)，则由公式(6)可得到两个(x1，y1)、(x2，y2)，分别带入公式(7)，得到一个二元一次方程组，就能求出参数(β，η)的一个估计值

由于检测中存在误差，为避免数据误差对参数(β，η)计算结果的影响，用一系列检测工作中得到的该a处工位上此类压力表的一组合格率和寿命数据((r3，t3)、(r4，t4)、……、(rn，tn))，按照先后顺序两两组合，分别得到一组(βj，ηj)值(j＝2,……,m,m＝n-1)，用(βj，ηj)(j＝1,……,m)的算术平均值作为实际(β，η)的估计值，就能补偿单次测量的误差对测算结果的影响。

利用得到基于历史数据的该压力表寿命函数

将企业对该类压力表的可靠性要求r′带入公式(9)，得到新的检测周期

在经过周期tn+1后重新对压力表进行检测，获得一个新的合格率和寿命数据(rn+1，tn+1)后，剔除最早的一个合格率和寿命数据(r1，t1)，重复上述的计算步骤，得到新的模型参数估计值以及新的检测周期以此类推，随着压力表检测数据的更新，能够得到适应工作条件变化的优化的压力表检测周期。

实施例2一般压力表检测周期动态优化方法

一种基于威布尔模型的一般压力表检测周期动态优化方法，包括以下步骤：

(1)在共计a处同样类型的需要调整检测周期的压力表工位上，同时启用一批同一厂家生产的、经初始检测合格的压力表a块；

(2)按照通用要求的周期或者企业自选的周期，对步骤(1)中a处工位的压力表实施若干次周期检测，记录每个周期中压力表合格率ri和压力表投入使用的时间ti，直至获得rn和tn。

新的参数的获取方式如下：对步骤(2)中得到的压力表合格率和寿命数据，按照数据获得的先后顺序两两组合，分别得到一组(βj，ηj)值(j＝1,2,……,m)，(βj，ηj)的算术平均值即为

(3)根据上述的数据ri和ti，得到新的参数作为实际(β，η)的估计值代入一般压力表的寿命函数，此时，该类工位上压力表的寿命函数表达式

(4)确定企业对该类工位压力表所需要的可靠性数值r(0<r<1)，则根据上述ri和ti得到的该压力表的检测周期即为

5)经过t(r)时间，对目标压力表再进行一次检测，获得该压力表一组新的合格率和寿命数据rn+1和tn+1，得到一个更新后的模型参数和新的压力表寿命函数表达式那么新的检测周期为

(6)如此重复进行，即可根据压力表的实际合格率得到需要的压力表检测周期。

实施例3一般压力表检测周期动态优化方法的实际应用

实施例2的方法在实际一般压力表检测周期动态优化方法的实际应用，如下：

(1)在共计a处同样类型的需要调整检测周期的压力表工位上，同时启用一批同一厂家生产的、经初始检测合格的压力表a块。

(2)按照通用要求的周期或者企业自选的周期实施若干次周期检测(每次周期可以不同)，记录每个周期中压力表合格率ri和压力表投入使用的时间ti。

(3)按照实施例1技术方案中的方法可以得到一个新的参数此时该工位上压力表的寿命函数表达式

(4)若企业设定该类工位上压力表的可靠性目标为0.9，则该类工位上压力表的检周期即为

(5)经过tn+1时间后，再进行一次检测，获得该压力表一组新的合格率和寿命数据后，得到新的模型参数和新的压力表寿命函数表达式那么新的检测周期为

(6)如此重复进行，即可根据压力表的实际合格率得到需要的压力表检测周期。

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。