【摘要】：海洋結(jié)構(gòu)物在油氣開采、新能源發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,對可靠性水平的需求也隨之提高。通過可靠性監(jiān)測和診斷可以隨時掌握產(chǎn)品情況,以盡早發(fā)現(xiàn)故障、預(yù)報故障、維護可靠性;而更貼合實際的系統(tǒng)可靠性分析,有利于防控風(fēng)險、可靠性的優(yōu)化設(shè)計,提高系統(tǒng)可靠性。然而,隨著產(chǎn)品的大型化、自動化、流程化的發(fā)展,現(xiàn)有的海洋結(jié)構(gòu)物的監(jiān)測和可靠性分析還需要解決許多關(guān)鍵技術(shù)問題。本文通過對海洋結(jié)構(gòu)物可恢復(fù)監(jiān)測方法與系統(tǒng)可靠性分析方法的研究,旨在解決監(jiān)測系統(tǒng)中存在較強相關(guān)性的構(gòu)件傳感器失效帶來的問題與系統(tǒng)可靠性分析中的動態(tài)性、相關(guān)性的處理問題,以提高監(jiān)測系統(tǒng)的抗干擾能力,改善系統(tǒng)可靠性分析方法。首先對海洋結(jié)構(gòu)物可靠性數(shù)據(jù)的特點及獲取方法進行研究,為系統(tǒng)可靠性方法的研究提供數(shù)據(jù)獲取的依據(jù);然后針對基于監(jiān)測方法獲取可靠性數(shù)據(jù)時存在的傳感器易失效的問題,利用數(shù)據(jù)的相關(guān)性,提出了可恢復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)恢復(fù)方法及故障診斷方法;最后基于多種數(shù)據(jù)獲取方法的應(yīng)用,分別進行了考慮相關(guān)性、動態(tài)性的系統(tǒng)可靠性分析方法的研究。本文具體研究內(nèi)容如下:(1)結(jié)合海洋結(jié)構(gòu)物可靠性數(shù)據(jù)具有類型多樣、不易獲取、失效數(shù)據(jù)庫不足的特點,分析歸納了可靠性數(shù)據(jù)的獲取、處理方法,并針對不同的系統(tǒng)、不同構(gòu)件,分析不同數(shù)據(jù)獲取方法的適用性。特別地,針對某些海洋工程設(shè)備數(shù)據(jù)不易獲取的問題,提出了基于陸上設(shè)備數(shù)據(jù)的類比、修正方法。(2)在相關(guān)多構(gòu)件構(gòu)成的系統(tǒng)中,針對監(jiān)測傳感器可靠性不足易失效而造成數(shù)據(jù)庫不完整的問題,提出利用相關(guān)的正常傳感器作為失效傳感器的虛擬傳感器的思想�；诙嘧兞緼RMA模型與虛擬傳感器恢復(fù)傳感器失效時的在線數(shù)據(jù)。通過算例證實,此方法可達到實時恢復(fù)數(shù)據(jù)的能力,且恢復(fù)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)吻合度非常高,完全滿足工程實際需求�；谙嚓P(guān)的虛擬傳感器實現(xiàn)了一定時間內(nèi)不更換、維修傳感器、無需停機的能力,抗干擾能力強,并保證了所收集數(shù)據(jù)的完整性。(3)在相關(guān)多構(gòu)件構(gòu)成的系統(tǒng)中,針對監(jiān)測系統(tǒng)無法進行可靠的故障診斷的問題,采用虛擬傳感器進行構(gòu)件的故障特征識別以及實時的故障診斷。根據(jù)環(huán)境成分特征,提出基于集中頻率小波分析法的故障特征提取方法,并構(gòu)建了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時變環(huán)境的動態(tài)報警閾值,此綜合方法具備多構(gòu)件系統(tǒng)中某傳感器異常狀態(tài)下短時間內(nèi)準確判斷構(gòu)件、傳感器狀態(tài)的能力。提出的故障診斷方法滿足精度要求,可行性高,規(guī)避了檢測人員的操作風(fēng)險,節(jié)省了停機檢測時間,可有效防控重大風(fēng)險。(4)針對海洋結(jié)構(gòu)物失效模式眾多,且相互之間存在相關(guān)性導(dǎo)致的系統(tǒng)可靠性求解復(fù)雜的問題,提出了聚類近似法。采用相關(guān)度對組內(nèi)相關(guān)性進行近似計算,并忽略組外較弱的相關(guān)性,基于聚類近似法對相關(guān)性系統(tǒng)的可靠性進行了研究。通過實例驗證聚類近似方法對于海洋結(jié)構(gòu)物系統(tǒng)可靠性分析的可行性、精度和效率滿足實際要求,并進行了方法的適用性分析。(5)針對海洋結(jié)構(gòu)物失效模式之間存在的冗余、功能相關(guān)性、備件等傳統(tǒng)靜態(tài)方法不能描述的問題,采用動態(tài)故障樹對動態(tài)失效行為進行描述,并進行系統(tǒng)可靠性求解。以系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)分級為基礎(chǔ),構(gòu)建動態(tài)故障樹;通過多種失效數(shù)據(jù)獲取方法得到故障樹的底事件數(shù)據(jù);并基于動態(tài)門的近似計算方法估計頂事件發(fā)生概率;最終完成定性定量系統(tǒng)可靠性分析。通過數(shù)據(jù)輸入、系統(tǒng)分級、動態(tài)故障樹在浮式風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用,對整體的可靠性水平做了詳盡的評估,分析結(jié)果與實際統(tǒng)計值進行對比,驗證了方法的可行性。
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文逡逑樣具備一套監(jiān)測系統(tǒng)，其各種各樣的傳感器可對系統(tǒng)中的主要設(shè)備或構(gòu)件進行期內(nèi)的實時監(jiān)測，記錄元器件的健康狀態(tài)，對異�；蚬收系牟课缓桶l(fā)生原因進，從而提供必要的干預(yù)，如控制、調(diào)整、維修、治理及連續(xù)監(jiān)測等［５］。海洋結(jié)構(gòu)統(tǒng)不僅實現(xiàn)了在線健康狀態(tài)監(jiān)控，而且可保留大量歷史數(shù)據(jù)庫，為未來同類產(chǎn)的可靠性分析、基于可靠性的設(shè)計、維護策略的制定等奠定基礎(chǔ)。監(jiān)測系統(tǒng)的信性分析提供了重要基礎(chǔ)。系統(tǒng)可靠性分析可識別薄弱環(huán)節(jié)，反過來可為監(jiān)測系測、維護的依據(jù)。逡逑

哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文逡逑樣具備一套監(jiān)測系統(tǒng)，其各種各樣的傳感器可對系統(tǒng)中的主要設(shè)備或構(gòu)件進行期內(nèi)的實時監(jiān)測，，記錄元器件的健康狀態(tài)，對異�；蚬收系牟课缓桶l(fā)生原因進，從而提供必要的干預(yù)，如控制、調(diào)整、維修、治理及連續(xù)監(jiān)測等［５］。海洋結(jié)構(gòu)統(tǒng)不僅實現(xiàn)了在線健康狀態(tài)監(jiān)控，而且可保留大量歷史數(shù)據(jù)庫，為未來同類產(chǎn)的可靠性分析、基于可靠性的設(shè)計、維護策略的制定等奠定基礎(chǔ)。監(jiān)測系統(tǒng)的信性分析提供了重要基礎(chǔ)。系統(tǒng)可靠性分析可識別薄弱環(huán)節(jié)，反過來可為監(jiān)測系測、維護的依據(jù)。逡逑
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P75

【參考文獻】

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本文編號：2603219