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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(fēng)力機系統(tǒng)中的應(yīng)用研究生:陳武導(dǎo)師:蘇春教授學(xué)校:東南大學(xué)化石能源的大量生產(chǎn)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(yán)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(jīng)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(jīng)成為全球各國共同關(guān)注的問題。風(fēng)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(fēng)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(fēng)力機是風(fēng)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(chǎn)風(fēng)力機開始暴露出故障頻發(fā)、效率降低等問題,嚴(yán)重影響風(fēng)電系統(tǒng)的安全和風(fēng)電場的經(jīng)濟效益。合理的維修決策和維護計劃不僅有利于提高風(fēng)力機的可用度、減少停機時間,也可以有效降低風(fēng)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(chǔ),研究多部件、多風(fēng)力機組成的風(fēng)力機系統(tǒng)維
4、修優(yōu)化問題,論文的主要工作如下:(1)風(fēng)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(yù)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(jīng)濟相關(guān)性,以節(jié)省的總機會維修成本最大為目標(biāo),構(gòu)建有限時間內(nèi)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(diào)度。以某風(fēng)力機齒輪箱、轉(zhuǎn)子、發(fā)電機和軸承等四個關(guān)
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?qū)崿F(xiàn)風(fēng)力機維修活動的動態(tài)優(yōu)化,有效地降低維修成本。(2)風(fēng)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(yù)防性維修、事后維修等維修方式,在分析風(fēng)力機各部件的維修成本函數(shù)的基礎(chǔ)上,以風(fēng)力機長期運行平均維護費用率最低為目標(biāo),基于更新過程建立風(fēng)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(fēng)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(jīng)濟相關(guān)性可以節(jié)約更多的維修費用。(3)風(fēng)力機時間延遲維修模型(DelaytimeMaintenanceModel,DTMM)研究。通過收集國內(nèi)某風(fēng)電場多年的運行維修數(shù)據(jù),分析國產(chǎn)風(fēng)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(fēng)力機故障和維修記錄為基礎(chǔ),考慮不完全檢測,建立了風(fēng)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(jié)果表明:該模型可以根據(jù)風(fēng)電場
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