[發明專利]防噴閥的可變成本實時預測維護與備件訂購方法及系統

在審

• 申請號: 201510917475.1
• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN105354615A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 李娟;馮磊;司小勝;陳秀榮;張寶琳;張鵬;徐樹生
• 申請（專利權）人: 青島農業大學
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G01M13/00;G01D21/02
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所 37227
• 代理人: 徐艷艷;王月玲

技術領域

本發明屬于可靠性工程與軟測量領域，涉及海洋平臺防噴閥，具體地說，涉及一種海洋平臺防噴閥的可變成本實時預測維護與備件訂購方法及系統。

背景技術

海洋平臺作為開發海洋石油天然氣資源的基礎性設施，集海上生產、生活諸多功能于一體，其安全性和重要性不言而喻。但是由于海洋平臺所處的工作環境非常惡劣，長期受到風、浪、流、潮等多種載荷的作用，影響平臺及其設備的正常運行。尤其對于海洋平臺上的關鍵設備，如防噴閥、管件等，其主要性能指標都會隨著時間的推移而逐漸衰退，當產品衰退到一定程度之后，就會發生失效，直接引起海洋平臺傾覆、油噴等事故發生，導致巨額的財產損失，更重要的是導致生命安全受到威脅。因此海洋平臺上設備和器件的剩余壽命估計是視情維護和預測與健康管理中的一項重要研究內容，其目的是基于產品的歷史壽命數據或退化數據評估產品在使用一段時間以后發生失效的概率。剩余壽命估計是設備后期確定最佳維護時間、制定備件訂購策略、做出延壽決策等后勤管理策略的重要依據。當管理人員按照維修決策結果安排相應維修活動時，需要根據當前的備件存儲情況進行合理規劃，因此將壽命預測、維修決策和訂購策略聯合研究，既可以降低成本，又可以保證海洋平臺系統的安全性與可靠性。

對于海洋鉆井平臺，防噴器組是保證鉆井作業最安全最關鍵的設備。防噴器以迅捷反應及良好的封堵能力，在防井涌、井噴中起到舉足輕重的作用，對安全鉆井起著重要的保障作用。但防噴器在正常鉆井過程中均處在常開啟狀態，長時間的遭受高壓鉆井液的沖刷和腐蝕，易造成防噴器密封失效甚至完全報廢。因此，準確的評估防噴閥的健康狀態和可靠性具有重要的實際意義。

就設備的壽命預測而言，目前已有的方法中，對產品進行壽命預測一般都僅利用了產品自身的性能退化數據，因而需要較多的性能退化數據建立性能退化模型。然而在產品運行初期，測量得到的產品性能退化數據較少，僅利用這些數據得到的剩余壽命預測結果精度難以保證。與此同時，同一批次產品在其歷史經驗、維修等過程中往往存在一些壽命數據，而這些壽命數據同樣包含產品的壽命信息，因此可以利用歷史壽命數據和運行過程中得到的性能退化數據對其剩余壽命進行預測，提高剩余壽命分布的預測精度。

另一方面，目前有關設備維護和備件訂購決策的方法主要依賴于一類設備總體的可靠性分布，不能反映單個運行設備的退化特征，也不能實現快速實時的維護策略安排和備件訂購決策。因此如何利用單個運行設備的歷史監測信息和實時監測數據預測剩余壽命，進而對設備進行快速實時的維護和庫存決策成為一個亟待解決的問題。此外，以往的研究僅僅將單位時間長期運行期望成本作為替換時間決策的目標函數。但是，單純的考慮期望成本而忽略成本的可變性會增加經濟成本、提高維護的不確定性與管理風險。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷和不足，提供了一種防噴閥的可變成本實時預測維護與備件訂購方法及系統。所述方法解決了傳統的防噴閥維護和備件訂購決策方法依賴一類防噴閥總體的可靠性分布而忽略單個防噴閥間的差異性的問題，有效降低了失效風險及維護和備件訂購夠的管理風險。

根據本發明一實施例，提供了一種防噴閥的可變成本實時預測維護與備件訂購方法，含有以下步驟：

(一)剩余壽命的在線預測：在線檢測防噴閥的參數，利用基于線性漂移驅動的Brownian運動建立防噴閥的退化過程，t時刻的退化狀態表示為

X(t)＝λt+σ_BB(t)(1)

式中，λ表示漂移系數，σ_B＞0表示擴散系數，B(t)為標準Brownian運動；根據防噴閥的退化模型，對于t＞t_i，退化狀態為

X(t)＝X(t_i)+λ(t-t_i)+σ_BB(t-t_i)(2)

令漂移系數λ為一個隨時間變化的隨機變量，且λ_i＝λ_i-1+η，其中，η～N(0,Q)，構建離散化的狀態空間模型，離散化的狀態空間模型如下：