【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于發電機工程，具體涉及一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法。
技術介紹
1、多狀態發電系統作為汽輪機中發電的主要方式，如果失效，可能會造成嚴重的經濟損失和環境污染。某些多狀態多性能的裝備系統，例如汽輪機發電系統，由于使用環境及工況的復雜性具有組成單元多狀態的特性，因此傳統二態可靠性分析方法對其進行分析具有局限性，并且其故障模式往往伴隨著退化以及隨機沖擊結合的現象，二者之間彼此關聯，會相互競爭引發系統故障。腐蝕、侵蝕、疲勞等失效機制會導致不同的失效過程，這些失效過程往往不是獨立的，而是相互競爭和依賴的，這種過程被稱為相依競爭失效過程。忽略多個故障過程之間的依賴關系可能會導致對系統可靠性的過高估計。
2、退化失效與突發失效的競爭關系可以分為退化-沖擊相關性和沖擊-退化相關性兩種。在現有技術中，關于退化-沖擊相關性進行了較為全面的研究，例如隨機沖擊導致的退化量的增加或退化率的改變等。然而對于沖擊-退化相關性的研究相對較少，此外在競爭失效可靠性評估的研究中，很少考慮分布函數的參數不確定性問題。由于工作環境、專家經驗數據有限等不確定因素的影響，分布函數中的參數也可能存在不確定性。到目前為止，對多狀態發電系統可靠性評估模型競爭失效機制的研究以及針對相依競爭失效模型中參數不確定性影響的綜合評估方法并不完善。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題是：提供一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，考慮不同失效因素間相互作用關系對多狀態發電系統的影響，實現對多狀態發
2、本專利技術的技術方案是：
3、一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，所述方法包括：
4、步驟1、結合多狀態發電系統歷史失效數據，將多狀態發電系統的失效模式分為內部因素引起的退化失效和外部沖擊引起的突發失效兩種，建立多狀態發電系統退化失效模型和突發失效模型；
5、步驟2、研究退化失效和突發失效的相互作用關系，建立基于半馬爾可夫過程的可靠性分析模型，建立基于通用生成函數法的多狀態系統可靠性分析模型；
6、步驟3、結合多狀態發電系統競爭失效機制，解算多狀態發電系統狀態概率、退化失效可靠度、沖擊失效可靠度和競爭失效的系統可靠度。
7、所述多狀態發電系統退化失效模型包括：
8、狀態躍遷過程由半馬爾可夫過程建模，一步躍遷概率表示為：
9、ξjk＝pr{gt+1＝gk|gt＝gj}?gj，gk∈g
10、式中，ξjk代表由狀態性能gj(1≤j≤n)躍遷到gk(1≤k≤n，k≠j)的概率，并且在這兩個狀態性能發生轉化之前的駐留時間用隨機變量tjk進行表示；
11、在半馬爾可夫過程中，相關狀態鏈由嵌入在隨機過程g(t)連續時間歷程中的各離散時刻狀態構成，狀態躍遷概率由下式確定：
12、
13、退化時間t用以下公式進行表述：
14、
15、式中，(j-k)和(k-j)均表示狀態遷移數量，也就是需要跨越的狀態數量；a、b代表其影響因子。
16、多狀態發電系統突發失效模型包括：
17、采用泊松模型描述隨機沖擊對多狀態發電系統的影響，假設產品受到外部環境應力沖擊，該過程服從泊松過程如下：
18、
19、其中θ為t時刻的隨機沖擊數量；λ為沖擊發生頻率，假設沖擊強度服從正態分布即分別表示均值和方差；
20、引入臨界閾值d0，系統承受一次沖擊后的正常工作概率為：
21、
22、多狀態發電系統外部沖擊引起內部退化增量變化的影響為：
23、損傷大小應沖擊強度和累積退化概率共同決定，累積退化概率越大意味著系統的強度更易被削弱，從而使系統更易受到隨即沖擊的影響，因此對于第l次沖擊對一步躍遷概率的損傷大小表示為：
24、δξjk(l)＝cwl·f(ql)
25、其中wl表示第l次沖擊的沖擊強度；ql為第l次沖擊到達時間；c為影響因子；
26、基于強度-應力干涉模型原理，隨機沖擊可導致系統強度的降低，從而引發系統進入退化狀態的概率變大，因此隨機沖擊引起的影響歸結為因退化導致的一步躍遷概率驟增和因維修導致的一步躍遷概率驟減，若系統在t時間點時遭受了l次沖擊，ql≤t＜ql+1，由于沖擊所造成的一步躍遷概率改變數值是δξjk(r),(1≤r≤l)，因此關于退化而引起的一步躍遷概率，用公式ξjk(tr-1)[1+δξjk(r)]進行表示，同樣因為維修而引起的一步躍遷概率，用公式ξjk(tr-1)[1-δξjk(r)]表述進行，將兩式合并為下式：
27、
28、式中，ξjk(0)表示ξjk的初值，伴隨沖擊的不斷作用，退化引發了狀態躍遷速率的提升，另外由于維修而引起轉移概率的降低也會伴隨沖擊作用而不斷降低，故而沖擊將會導致產品更加難以被修復到更佳狀態。
29、建立多狀態發電系統基于半馬爾可夫過程的可靠性分析模型包括：
30、p(t)＝{pg1(t)，…，pgj(t)，…，pgn(t)}，j＝1，…，n
31、pgj(t)表示系統或組件在時刻t保持在狀態gj的概率即pgj(t)＝pr{gt＝gj}；在任意時刻，系統或組件應處于n種狀態中的一種即
32、依據chapman-kolmogorov方程，在時刻t系統或組件處于狀態gj，在一個時間間隔δt內或繼續處于gj狀態或躍遷至狀態gk(j≠k)總概率為1即：
33、
34、式中，pjk(δt)表示δt時隔范圍內由gj→gk發生狀態改變時的躍遷概率；
35、在下一時刻(t+δt)，有兩種可能致使產品處于狀態gj，首先在時刻t產品處于狀態gk(k≠j)并且在時間間隔δt由gk轉移至gj分別由概率pgk(t)和ξjk(t+δt)fjk(τjk+δt)表示；這種情況下將所有除gj狀態外的狀態性能累加；另一方面產品在時刻t處于狀態gj且在時間間隔δt并未發生狀態遷移，相應概率分別表示為pgj(t)和1-σj≠kξjk(t+δt)fjk(τjk+δt)，那么總的概率即表示為：
36、
37、定義τjk為gj轉移至gk的期望駐留時間即將左右兩邊同除以δt，并取極限令δt→0，考慮初始條件fjk(0)＝0，fjk為tjk概率分布函數，獲得將其帶入，然后進行微分運算，如下式：
38、
39、選擇預期的沖擊到達時間來解算時間依賴的一步躍遷概率，最后的結果表現為一個由預期沖擊到達時間分割的分段函數，使用matlab對數值進行計算。
40、建立的多狀態發電系統基于通用生成函數法的多狀態系統可靠性分析模型包括：獲取系統狀態性能概率需要兩個重要元素即本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，其特征在于：所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，其特征在于：所述多狀態發電系統退化失效模型包括：
3.根據權利要求1所述的一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，其特征在于：多狀態發電系統突發失效模型包括：
4.根據權利要求1所述的一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，其特征在于：建立多狀態發電系統基于半馬爾可夫過程的可靠性分析模型包括：
5.根據權利要求1所述的一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，其特征在于：建立的多狀態發電系統基于通用生成函數法的多狀態系統可靠性分析模型包括：獲取系統狀態性能概率需要兩個重要元素即所有組件的概率函數和系統的構型函數，組件v的狀態空間表示為gv＝{gv1，gv2，...，gv(kv)}，gvh為組件v在狀態h(1≤h≤kv)的性能等級，組件v的任意時刻穩態狀態概率由半馬爾可夫過程確定，狀態概率集表示為Pv(t)＝{Pv1(t)，Pv2(t)，...Pv(kv)(t)}，Pvh(t)＝Pr{gv(t
...【技術特征摘要】
1.一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，其特征在于：所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，其特征在于：所述多狀態發電系統退化失效模型包括：
3.根據權利要求1所述的一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，其特征在于：多狀態發電系統突發失效模型包括：
4.根據權利要求1所述的一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，其特征在于：建立多狀態發電系統基于半馬爾可夫過程的可靠性分析模型包括：
5.根據權利要求1所述的一種多狀態發電系統競爭失效可靠性評估方法，其特征在于：建立的多狀態發電系統基于通用生成函數法的多狀態系統可靠性分析模型包括：獲取系統狀態性能概率需要兩個重...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱光宇，丁丹丹，劉思博，蘇振李，
申請(專利權)人：貴州航天計量測試技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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