[发明专利]一种考虑子系统多状态和故障相关性的风电机组可靠性分配方法

说明书

本发明公开了一种考虑子系统多状态和故障相关性的风电机组可靠性分配方法，为将子系统分配的可靠性指标合理地分配至各零部件，计算了各零部件的可靠性分配初始权重，并建立了子系统的三状态转移模型，以子系统在各零部件影响下的稳态可用度为依据，通过综合考虑故障的传播影响，对子系统中各零部件的可靠性分配初始权重进行了修正；以此为基础将子系统的可靠性指标分配至了各零部件，获得了各零部件的可靠性分配指标。本发明提出的一种改进的子系统可靠性分配方法，即修正系数分配法，克服了传统模糊分配法的缺陷，并综合考虑了子系统的多状态与故障传播特性，提高了可靠性分配过程中的客观性与准确性。

技术领域

本发明属于可靠性分配领域，涉及一种风电机组子系统可靠度的配置方法，具体涉及一种考虑子系统多状态和故障相关性的风电机组可靠性分配方法。

背景技术

可靠性分配是将产品研制阶段规定的系统可靠度指标，按照一定的分配原则和方法，自顶向下，逐步分解，合理地分配到各子系统、设备，单元和零部件，从而确定系统各组成单元的定量可靠性要求。可靠性分配包含无约束条件的分配和有约束条件的分配。无约束条件的可靠性分配以所设计的产品能满足规定的可靠性指标为目的，除了可靠性指标外，没有其他约束条件。传统的无约束条件的可靠性分配方法有等分配法、评分分配法、相似产品法等，这些方法在可靠性工程发展初期被广泛使用。

等分配法认为系统各组成单元的可靠性均相同，此方法虽然简单，但并不合理，因为实际产品中，一般不可能存在各单元可靠性水平均等的情况。评分分配法是在可靠性数据非常缺乏的情况下，通过有经验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因素评分，并对评分值进行综合分析以获得产品各组成单元之间的可靠性相对比值，根据相对比值给每个单元分配可靠性指标的分配方法。评分分配法一般考虑单元复杂程度、技术发展水平、单元工作时间、环境条件等因素，该方法严重依赖评分专家的经验和自身水平，分配结果主观性较强。相似产品法一般应用于新设计的产品和老产品非常相似的情况，根据老产品中各单元的故障率，按新产品的可靠性要求，给新产品的各个单元分配故障利率。相似产品法认为原有产品基本上反映了一定时期内产品能实现的可靠性水平，新产品的个别单元不会再技术上有什么重大突破，那么按照现实水平，可把新的可靠性指标按其原有能力成比例地调整。这种方法只适用于新、老产品的结构、材料、工艺、使用环境等相似，而且有老产品统计数据或是在已有各组成单元预计数据基础进行分配的情况，使用条件比较苛刻。

在可靠性分配中，由于设计初期可靠性数据的缺乏，往往请相关领域有经验的专家对各个可靠性评价指标评分，专家评分法过分依赖专家的自身经验，评价结果主观性太强。为解决专家评分主观性强的问题，有学者将模糊理论引入到可靠性分配方法中，并在理论研究与实际工程中得到了广泛的应用。Chang等认为传统可靠性分配中的分配因子是单一语言变量，因此在可靠性分配中结合了模糊语言集和最小方差权重，使分配结果受主观性影响降低；Chen等提出一种基于模糊综合评判的数控机床刀架可靠性分配方法，综合考虑了影响数控机床刀架可靠性的各种因素。Ebrahimipour等采用基于情绪化的学习模糊推理系统，提高了系统可靠性评价在冗余分配问题上的精确性和广义性；Sriramdas等将分配因子表示为梯形模糊数，并在可靠性分配过程中用模糊语言变量对其进行评价，利用模糊比例因子将系统可靠性指标分配给子系统；Gianpaolo等将层次分析法与IFM法相结合，根据分配过程可靠性的大小，对不同的因素和不同的分量分配不同的权重。

综上所述，在设计初期，可靠性统计数据缺乏，在可靠性分配中融入模糊数学方法能够减少主观数据不准确等影响。但基于模糊理论的可靠性分配依然存在着精度较低、受人为因素影响大的缺点，甚至在分配时可能出现某个子系统的可靠度大于1的情况。此外，目前大多数可靠性分配研究的分配结果都只停留在子系统层，以子系统可靠度为指标实施零部件可靠度分配的研究相对较少。同时，目前的可靠性分配研究没有考虑到子系统的多状态与故障传播特性。

发明内容