[发明专利]一种基于三参数威布尔分布算法的石油石化天然气工业设备剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种基于三参数威布尔分布算法的石油石化天然气工业设备剩余寿命预测方法，包括如下步骤：构建威布尔寿命分布模型；基于极大似然估计法确定威布尔分布的参数；基于极大似然估计的蒙特卡洛数值求三参数解法；根据三参数威布尔分布模型的特性确定。本发明通过数学模型准确预测仪器仪表设备剩余寿命，为支撑石化装置的风险分析提供数据支撑，对于设备安全评估和安全策略的制定，以及对探索如何以较低的投入和代价建立适合国内生产操作和管理状况的可靠性数据库均具有积极意义。

技术领域

本发明涉及石化仪器仪表设备的剩余寿命预测计算技术领域，尤其涉及一种基于三参数威布尔分布算法的石油石化天然气工业设备剩余寿命预测方法。

背景技术

大型流程化石油炼化行业设备呈现分布广、类型多、配套杂等特点，设备的长期、稳定、安全和高效运行是流程工业生产平稳的保证；特别是关键设备的故障停机可能导致装置停工等生产安全事故，造成数以百万甚至千万级的经济损失，准确的预测关键设备的故障发生率，有助于提高石油炼化生产流程的稳定性，提升设备安全管理水平，降低因故障造成的损失；仪器仪表设备的可靠性分析是预测炼化设备故障的核心问题，对于炼化企业来说至关重要；石油炼化行业仪器仪表设备寿命概率分布参数估计是可靠性分析的重要环节，只有通过参数估计建立合理、精确的统计模型，才可以准确的预测仪器仪表设备的故障，通过分析仪器仪表设备寿命数据对设备的寿命概率分布进行参数估计，是掌握仪器仪表设备可靠性的关键。

现有石化仪器仪表设备的维护与更换策略的制定一般都是基于设备使用说明及历史经验，建立一套设备维护与更换周期策略与计划，无法进行有效的设备剩余生命周期预测。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于三参数威布尔分布算法的石油石化天然气工业设备剩余寿命预测方法。

本发明提出的一种基于三参数威布尔分布算法的石油石化天然气工业设备剩余寿命预测方法，包括如下步骤：

S1构建威布尔寿命分布模型；

故障函数或分布函数为：

三参数下的概率密度函数为：

老化失效率函数λ(t)为：

其中β0为形状参数，η0为特征寿命或尺度参数，γ0为最小寿命或位置参数，随机变量t为设备失效时间；

当γ＝0时，三参数的Weibull分布便退化为二参数的Weibull分布；

当β1时，失效率函数适合早期失效期，此时失效率随时间递减，失效率适用于设备制造和设备质量控制，发现设备缺陷；

当β＝1时，失效分布退化为指数分布，此时失效率函数为常数，适合偶然失效期此时计算的失效率用于可靠性分析；

当β1时,失效率函数为正指数的幂函数，失效率随时间逐渐递增，是典型的耗损效应，因此可用于模拟老化失效，适用于对设备的寿命做出预测，或者可以预设设备故障失效率的阈值，通过Weibull曲线预测到达阈值时的设备剩余运行时间，制定设备更换或淘汰策略；

通过收集设备失效数据，采用极大似然法估计三参数的值，设备失效数据统计方法为截止当前每类型每台设备从投用到失效所运行时长；

S2基于极大似然估计法确定威布尔分布的参数；

通过极大似然估计法来确定威布尔分布的参数，选择待定参数使样本出现在观测值的领域内的概率最大，并以此值作为未知参数的点估计值；

S21首先设定：

η＝θ-γ (4)