[發(fā)明專利]一種基于非完全數(shù)據(jù)的石化安全關(guān)鍵設(shè)備壽命的評估方法

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• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112001077A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈持;王海清;張鵬輝;孫浩;秦昊平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/08;G06F119/02;G06F119/04
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本發(fā)明涉及設(shè)備壽命評估方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于非完全數(shù)據(jù)的石化安全關(guān)鍵設(shè)備壽命的評估方法。是根據(jù)已有壽命數(shù)據(jù)求得設(shè)備失效率的參數(shù)初值，隨后引入條件EM算法迭代出失效率的極大似然估計(jì)值，并從確定的設(shè)備剩余壽命中隨機(jī)填充截尾數(shù)據(jù)的虛擬完全樣本，得到失效率和平均壽命的區(qū)間估計(jì)值，最后通過蒙特卡羅方法多次模擬截尾數(shù)據(jù)的填充過程，減少隨機(jī)性對設(shè)備壽命評估的影響。本發(fā)明的安全關(guān)鍵設(shè)備壽命評估結(jié)果更為準(zhǔn)確，失效率、平均壽命的區(qū)間估計(jì)值更加具體，降低了非完全數(shù)據(jù)對壽命參數(shù)估計(jì)的影響，企業(yè)可通過填充后的樣本信息準(zhǔn)確掌握石化安全關(guān)鍵設(shè)備的可靠性狀況，保證設(shè)備處于較高的可靠性和可用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及設(shè)備壽命評估方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于非完全數(shù)據(jù)的石化安全關(guān)鍵設(shè)備壽命的評估方法。

背景技術(shù)

作為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展支柱產(chǎn)業(yè)的石油化工行業(yè)在生產(chǎn)中具有高危險性的特點(diǎn)，而大多數(shù)的事故起因源于安全關(guān)鍵設(shè)備的失效，據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)場設(shè)備非計(jì)劃停車的90％都源自設(shè)備失效。一旦設(shè)備發(fā)生故障，生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行將無法得到保障，由此可見，對設(shè)備進(jìn)行壽命分析、實(shí)時掌握設(shè)備可靠性狀況具有十分重要的意義。

石化企業(yè)中的各類設(shè)備是系統(tǒng)裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)和載體，設(shè)備的可靠性很大程度上影響著企業(yè)的安全生產(chǎn)。而與設(shè)備相關(guān)的壽命數(shù)據(jù)和維修數(shù)據(jù)是設(shè)備工程師掌握裝置安全狀況、合理規(guī)劃檢維修計(jì)劃的重要組成部分。目前國內(nèi)石化行業(yè)還未建立起可供使用的設(shè)備失效數(shù)據(jù)庫，而國外商用數(shù)據(jù)庫存在著使用環(huán)境和維護(hù)條件與工廠生產(chǎn)實(shí)際不匹配的問題；與此同時設(shè)備制造商給出的可靠性參數(shù)又過于樂觀，導(dǎo)致可靠性評估偏差過大。

因此在對石化安全關(guān)鍵設(shè)備壽命數(shù)據(jù)壽命分析的過程中，首先需要收集能夠反映設(shè)備真實(shí)可靠性狀況的壽命數(shù)據(jù)，由于受時間、經(jīng)費(fèi)等客觀條件的限制，導(dǎo)致記錄的數(shù)據(jù)不完全或者無法判斷設(shè)備具體的失效時間，這種情況下的數(shù)據(jù)經(jīng)常是刪失、截尾或區(qū)間型的非完全數(shù)據(jù)，若忽略這些數(shù)據(jù)對設(shè)備壽命數(shù)據(jù)分析的影響，則會導(dǎo)致設(shè)備的可靠性分析存在較大偏差，更不能合理指導(dǎo)石化設(shè)備的檢維修計(jì)劃。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是目前國內(nèi)石化行業(yè)還未建立起可供使用的設(shè)備失效數(shù)據(jù)庫，而國外商用數(shù)據(jù)庫存在著使用環(huán)境和維護(hù)條件與工廠生產(chǎn)實(shí)際不匹配的問題；設(shè)備制造商給出的可靠性參數(shù)又過于樂觀，與此同時現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)是刪失、截尾或區(qū)間型的非完全數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)的設(shè)備壽命評估方法存在較大偏差。

為解決上述問題，本發(fā)明通過在石化安全關(guān)鍵設(shè)備已有壽命數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過極大似然估計(jì)給定設(shè)備失效率初值λ⁽⁰⁾，根據(jù)條件EM算法迭代出λ的條件極大似然估計(jì)值隨后由確定的設(shè)備剩余壽命分布填充截尾數(shù)據(jù)，從而得到虛擬完全樣本，在樣本信息充分的情況下對設(shè)備進(jìn)行壽命評估，得到一定置信水平下設(shè)備壽命參數(shù)的單側(cè)置信限，降低非完全數(shù)據(jù)對壽命參數(shù)估計(jì)的影響。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明具體通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于非完全數(shù)據(jù)的石化安全關(guān)鍵設(shè)備壽命的評估方法，包括以下步驟：

(1)收集石化安全關(guān)鍵設(shè)備的壽命數(shù)據(jù)，根據(jù)已有壽命數(shù)據(jù)給出設(shè)備失效率初值λ⁽⁰⁾；

常見的設(shè)備壽命服從指數(shù)分布、威布爾分布、正態(tài)分布等。

進(jìn)一步假設(shè)安全關(guān)鍵設(shè)備的失效率恒定，即其壽命服從指數(shù)分布，進(jìn)一步的，指數(shù)分布下設(shè)備壽命的分布函數(shù)和概率密度函數(shù)分別如下：

F(t)＝1-e^-λt,t≥0,λ0

f(t)＝λe^-λt,t≥0,λ0

式中，λ：設(shè)備失效率；

t：設(shè)備壽命；

進(jìn)一步的，收集設(shè)備的觀測數(shù)據(jù)，t₁,t₂,…,t_r表示一組完全失效數(shù)據(jù)，設(shè)備的失效率初值為：