多部件系統(tǒng)維修決策優(yōu)化方法及其在風力機系統(tǒng)中的應用.pdf

1、1訂UI，]盯一CONⅡ0N口巳NTSYSTEMNL氣INTENANCEDECISIoNOPTn皿ZATIoNM匝THoDSAND唧Ⅱ己APPLICATl0ININⅥ廠INDTURBINESYSTEMADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYCHENWUSupervisedbyProfSUChunSchoolofMe

2、chanicalEngineeringSoutheastUniversityApril2014摘要多部件系統(tǒng)維修決策優(yōu)化方法及其在風力機系統(tǒng)中的應用研究生：陳武導師：蘇春教授學校：東南大學化石能源的大量生產與使用是造成全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化的重要根源，嚴重威脅人類社會的可持續(xù)發(fā)展。此外，隨著工業(yè)化進程的推進，傳統(tǒng)的化石能源已經無法滿足日益增長的能源需求。近年來，能源短缺、環(huán)境污染已經成為全球各國共同關注的問題。風能具有蘊藏量豐富、可

3、以再生、分布廣泛、污染小等優(yōu)點，近幾十年來，風力發(fā)電成為發(fā)展最快的新能源形式，裝機容量持續(xù)、快速增加。風力機是風電系統(tǒng)的核心單元，它常年工作在野外，環(huán)境惡劣。隨著運行時間的增加，國產風力機開始暴露出故障頻發(fā)、效率降低等問題，嚴重影響風電系統(tǒng)的安全和風電場的經濟效益。合理的維修決策和維護計劃不僅有利于提高風力機的可用度、減少停機時間，也可以有效降低風電場的運行維護費用。本文以多部件系統(tǒng)維修理論為基礎，研究多部件、多風力機組成的風力機系統(tǒng)維

4、修優(yōu)化問題，論文的主要工作如下：(1)風力機多部件系統(tǒng)動態(tài)機會維修優(yōu)化問題研究。針對此類系統(tǒng)存在的維護困難、停機損失大等特點，采用役齡回退因子描述部件不完全維修效果，考慮預防性維修、最小維修和停機損失等維修成本，根據(jù)部件維修活動之間的經濟相關性，以節(jié)省的總機會維修成本最大為目標，構建有限時間內多部件系統(tǒng)機會維修決策模型，并利用滾動窗121(rollinghorizon)完成維修活動的動態(tài)調度。以某風力機齒輪箱、轉子、發(fā)電機和軸承等四個關

5、鍵部件的維修決策為例，完成案例研究。研究表明：該模型能夠實現(xiàn)風力機維修活動的動態(tài)優(yōu)化，有效地降低維修成本。(2)風力機多機多部件系統(tǒng)狀態(tài)維修優(yōu)化問題研究。在等周期檢測條件下，采取最小維修、預防性維修、事后維修等維修方式，在分析風力機各部件的維修成本函數(shù)的基礎上，以風力機長期運行平均維護費用率最低為目標，基于更新過程建立風力機多部件維修優(yōu)化模型。以主軸、齒輪箱、發(fā)電機組成的多部件系統(tǒng)為例，研究風力機系統(tǒng)的最優(yōu)檢測周期，分析模型參數(shù)對維修策

6、略的影響，研究表明考慮部件之間的經濟相關性可以節(jié)約更多的維修費用。(3)風力機時間延遲維修模型(DelaytimeMaintenanceModel，DTMM)研究。通過收集國內某風電場多年的運行維修數(shù)據(jù)，分析國產風力機的故障規(guī)律，重點研究齒輪箱運行過程中的故障率變化特性?；跁r間延遲維修模型理論，以風力機故障和維修記錄為基礎，考慮不完全檢測，建立了風力機多部件維修優(yōu)化模型。以葉片和齒輪箱為例，完成案例研究。結果表明：該模型可以根據(jù)風電場