[發(fā)明專利]一種全電控井下安全閥的視情維修方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110928266.2
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113610249B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳明新;蔡寶平;楊俊;劉可揚(yáng);楊子琪;王遠(yuǎn)東;張妍平;孔祥地;高春坦;盛朝洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G06Q10/04;G06Q50/02;G06F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種全電控井下安全閥的視情維修方法，其特征在于：

S1：根據(jù)歷史故障數(shù)據(jù)建立全電控井下安全閥內(nèi)部退化模型和全電控井下安全閥海洋環(huán)境外部沖擊模型，確定全電控井下安全閥退化量；

全電控井下安全閥內(nèi)部退化模型，將全電控井下安全閥內(nèi)部退化過程建模為伽馬過程，全電控井下安全閥在檢查間隔時(shí)間T的退化量x_T服從伽馬分布，如下所示：

其中，f(x_T,α,β)為伽馬分布密度函數(shù)，α為伽馬分布的形狀參數(shù)，β為伽馬分布的逆尺度參數(shù)，Γ(x_T)為伽馬函數(shù)，伽馬分布的形狀參數(shù)和逆尺度參數(shù)由歷史數(shù)據(jù)確定；

全電控井下安全閥在g個(gè)檢查間隔時(shí)間的內(nèi)部退化總量X_g為：

其中，x_T^k為全電控井下安全閥第k個(gè)檢查間隔時(shí)間的退化量，k為檢查間隔時(shí)間編號；

全電控井下安全閥海洋環(huán)境外部沖擊模型，將全電控井下安全閥海洋環(huán)境外部沖擊過程建模為泊松過程，對任意時(shí)間段t1≥0,t2≥0，有

其中，n為全電控井下安全閥受到海洋環(huán)境外部沖擊的次數(shù)，N_c(t₁+t₂)為t₁+t₂時(shí)間段受到的海洋環(huán)境外部沖擊次數(shù)，N_c(t₁)為t₁時(shí)間段受到的海洋環(huán)境外部沖擊次數(shù)，P{N_c(t₁+t₂)-N_c(t₁)＝n}為在任意t₂時(shí)間段發(fā)生n次海洋環(huán)境外部沖擊的概率，λ為泊松分布的參數(shù)，由歷史數(shù)據(jù)確定；

一次海洋環(huán)境外部沖擊造成的退化量x_w服從正態(tài)分布，如下所示：

其中，f(x_w)為正態(tài)分布的密度函數(shù)，μ為海洋環(huán)境外部沖擊造成的退化量的均值，σ為海洋環(huán)境外部沖擊造成的退化量的方差，由歷史數(shù)據(jù)確定；

海洋環(huán)境外部沖擊總量X_w為：

其中，x_w^h為第h次海洋環(huán)境外部沖擊造成的退化量，N_w為海洋環(huán)境外部沖擊次數(shù)，h為海洋環(huán)境外部沖擊次數(shù)編號；

全電控井下安全閥退化量X為內(nèi)部退化總量X_g和海洋環(huán)境外部沖擊總量X_w之和，即：

X＝X_g+X_w

全電控井下安全閥的故障閾值為L，當(dāng)全電控井下安全閥退化量X超過故障閾值L時(shí)，全電控井下安全閥故障；在不采取維修和更換的情況下，隨著時(shí)間的增加，全電控井下安全閥退化量單調(diào)遞增；

S2：結(jié)合全電控井下安全閥備件狀態(tài)，建立備件狀態(tài)和退化狀態(tài)的聯(lián)合狀態(tài)空間模型；

全電控井下安全閥備件狀態(tài)為有備件狀態(tài)和無備件狀態(tài)，分別用Y和F表示，全電控井下安全閥的退化狀態(tài)有健康、良好、一般、較差、故障5種，分別用0，1，2，3，4表示，全電控井下安全閥備件狀態(tài)和退化狀態(tài)組成的聯(lián)合狀態(tài)s共有10種，分別是{(健康，無備件)，(良好，無備件)，(一般，無備件)，(較差，無備件)，(故障，無備件)，(健康，有備件)，(良好，有備件)，(一般，有備件)，(較差，有備件)，(故障，有備件)}，這10種聯(lián)合狀態(tài)s組成的集合便是全電控井下安全閥的狀態(tài)空間S₁，表示為：

S₁＝{(0,F),(1,F),(2,F),(3,F),(4,F),(0,Y),(1,Y),(2,Y),(3,Y),(4,Y)}

備件在當(dāng)前時(shí)刻被訂購后，在下一檢查時(shí)刻，即在檢查間隔時(shí)間T之后，備件訂購成功，備件狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袀浼?/p>

S3：根據(jù)全電控井下安全閥維修數(shù)據(jù)及維修之后的退化數(shù)據(jù)，確定全電控井下安全閥不同維修模式下的退化狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣；

S4：確定全電控井下安全閥的維修動作空間及全電控井下安全閥在不同聯(lián)合狀態(tài)下采取不同維修動作時(shí)的聯(lián)合狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣；

全電控井下安全閥的維修動作空間A；全電控井下安全閥的維修動作空間包括維修模式的選擇和備件的訂購兩部分，維修模式有不維修、小修、大修和更換4種選擇，備件有訂購備件和不訂購備件2種選擇，在全電控井下安全閥有備件時(shí)，不能繼續(xù)訂購備件，即最多只能有一個(gè)備件；當(dāng)全電控井下安全閥沒有備件時(shí)，不能進(jìn)行更換操作；全電控井下安全閥在不同聯(lián)合狀態(tài)s時(shí)的維修動作空間如下所示：

S₁₁為無備件的聯(lián)合狀態(tài)，S₁₁＝{(0，F(xiàn))，(1，F(xiàn))，(2，F(xiàn))，(3，F(xiàn))，(4，F(xiàn))}，當(dāng)s∈S₁₁時(shí)，維修動作空間為{(不維修，不購買備件)，(不維修，購買備件)，(小修，不購買備件)，(小修，購買備件)，(大修，不購買備件)，(大修，購買備件)}；

S₁₂為有備件的聯(lián)合狀態(tài)，S₁₂＝{(0，Y)，(1，Y)，(2，Y)，(3，Y)，(4，Y)}，當(dāng)s∈S₁₂時(shí)，維修動作空間為{(不維修，不購買備件)，(小修，不購買備件)，(大修，不購買備件)，(更換，不購買備件)，(更換，購買備件)}；

S5：建立基于馬爾可夫決策過程的全電控井下安全閥的獎(jiǎng)勵(lì)矩陣，利用馬爾可夫決策過程的策略迭代算法求得不同聯(lián)合狀態(tài)下的最優(yōu)維修動作；

取維修花費(fèi)的負(fù)數(shù)作為維修動作的獎(jiǎng)勵(lì)；全電控井下安全閥的花費(fèi)包括不同維修模式的維修花費(fèi)、備件花費(fèi)及由于故障造成的停機(jī)損失；備件花費(fèi)包括備件購買費(fèi)用C_b和備件存儲費(fèi)用C_c；在購買備件時(shí)，產(chǎn)生備件購買費(fèi)用；當(dāng)全電控井下安全閥有備件時(shí)，在檢查間隔時(shí)間T就會產(chǎn)生一定的備件存儲費(fèi)用；維修所需花費(fèi)取決于所處退化狀態(tài)，所處退化狀態(tài)越差，產(chǎn)生的維修花費(fèi)越高。