[發明專利]一種含測量誤差二維振動參數的燃氣輪機可靠性評估方法

有效

• 申請號: 202111006895.6
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113688531B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 黃金波;林學森;王向飛;李峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍91776部隊
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/62;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 劉西云;仇蕾安

本發明提供一種含測量誤差二維振動參數的燃氣輪機可靠性評估方法，首先在單通道測試參數可靠性建模時，添加ε_k描述測量誤差，提高可靠性評估精度，從而可以有效解決傳感器測量誤差對振動測試數據處理的影響；再者，針對燃氣輪機兩路振動測試數據的情況，本發明考慮兩路振動測試數據的相關性，提出采用Frank Copula函數關聯得到的二維性能退化參數作為燃氣輪機的可靠性函數，可以有效通過對燃氣輪機兩通道測振參數的分析，評估燃氣輪機核心轉子系統的可靠性，為后續的燃氣輪機整機剩余壽命預測提供有效支撐，尤其適用于艦船平臺振動傳遞干擾等復雜環境下測試數據含有測量誤差時的情況。

技術領域

本發明屬于艦船用燃氣輪機可靠性評估領域，尤其涉及一種含測量誤差二維振動參數的燃氣輪機可靠性評估方法。

背景技術

艦船用燃氣輪機是艦船重要的動力裝置之一，既可用于常規機械推進的主機，又可用于綜合電力系統發電模塊的原動機，是艦船高機動能力的重要保證，但是受海洋環境高濕、高鹽等因素影響，其在壽命周期內性能退化等現象較為顯著，因此，燃氣輪機的可靠性日益成為關注的重點。準確評估燃氣輪機可靠性，不僅為燃氣輪機的日常使用提供幫助，而且為視情維修提供重要參考。燃氣輪機作為高速旋轉的動力機械，整機振動性能指標是監測其健康狀態的最重要指標之一，由于燃氣輪機轉子跨度較大，因此通常布置兩路振動傳感器對其進行監測，以此提高對不同轉動部件健康狀態的監控準確性，且在工程實測和理論分析中，整機振動值具有性能退化特征，可以視為退化量。振動傳感器在監測燃氣輪機整機振動時，受艦船平臺振動傳遞等影響，測試數據難免含有誤差成分，影響可靠性評估精度。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種含測量誤差二維振動參數的燃氣輪機可靠性評估方法，能夠有效提高可靠性的評估精度。

一種含測量誤差二維振動參數的燃氣輪機可靠性評估方法，包括以下步驟：

S1：分別在燃氣輪機上選取兩個振動測點作為整機振動測試的兩個通道，并將t時刻燃氣輪機兩個通道的振動測試數據的實際退化量記為X_k(t)，其中，k＝1,2，同時，對燃氣輪機開展背景環境振動測試實驗，得到兩個通道的環境背景噪聲振動數據，并將環境背景噪聲振動數據作為測量誤差ε_k，且測量誤差ε_k服從均值為μ_ε、標準差為σ_ε,k的正態分布；

S2：基于每個通道振動測試數據不超限的概率P{T_k＞t}與隨機過程Z_k(t)之間滿足的關系P{T_k＞t}＝P{Z_k(t)＜w_k}，根據Wiener過程的性質，構建兩個通道對應的隨機過程Z_k(t)的分布函數F_Z,k(z,t)如下：

其中，P{·}表示概率，T_k為第k個通道振動測試數據的失效時間，w_k為設定的失效閾值，為X_k(t)在時間[0,t]內的最大值，μ_k為燃氣輪機第k個通道振動測試數據的漂移系數，Φ(·)表示正態分布的分布函數；

S3：將兩個分布函數代入Frank Copula函數的表達式，得到燃氣輪機的可靠性函數R(t)：

其中，α為Frank Copula函數的相關性度量；

S4：通過極大似然估計法確定可靠性函數R(t)中的未知參數α、μ_k、σ_ε,k后，將可靠性函數R(t)在(0,t)時間內的概率作為燃氣輪機的可靠性評估值。

進一步地，選中的兩個整機振動測點分布在燃氣輪機外機匣垂直于轉子軸系方向的不同截面上。