基于安全性的裝備預(yù)防性維修間隔確定方法

趙大磊+吳飛

裝備修理往往是某元部件的修理，因?yàn)榇蟛糠衷考墓收隙寄苤苯佑绊懙皆O(shè)備停運(yùn)的修理工作。由眾多元部件組成的設(shè)備，如果其元部件故障時(shí)間服從某種分布，那么設(shè)備的總體故障率往往趨于一個(gè)常數(shù)，因此我們可以用給定的故障發(fā)生概率來確定設(shè)備的修理間隔期，也就是根據(jù)給定設(shè)備的可靠度要求來確定修理的間隔期。

1 視情維修間隔期的確定

給定設(shè)備可靠度確定設(shè)備視情維修間隔期[1]。首先是設(shè)備參數(shù)漂移的分布。統(tǒng)計(jì)表明，不少參數(shù)的變化量是服從均值為，方差為的正態(tài)分布的，即

（1）

式中：—檢測間隔期

—參數(shù)的漂移系數(shù)

—參數(shù)的擴(kuò)散系數(shù)

實(shí)際運(yùn)行說明，檢測間隔期越長，闡述變化量的均值也越大，且參數(shù)的離散程度（方差）也越大。

設(shè)參數(shù)的額定值為，那么時(shí)刻后參數(shù)為

（2）

其次是參數(shù)C、D估計(jì)值。若按檢測間隔期多次檢測得到的參數(shù)值的一個(gè)容量為n的樣本為

（3）

因參數(shù)漂移系數(shù)均值得無偏估計(jì)為：

（4）

解得：

（5）

參數(shù)擴(kuò)散系數(shù)的方差無偏估計(jì)為：

（6）

解得：

（7）

最后是設(shè)備的可靠度與參數(shù)漂移量。設(shè)參數(shù)允許值范圍為為不發(fā)生功能故障的下限與上限參數(shù)值，若不考慮其他故障模式，參數(shù)從額定值開始，在經(jīng)過一個(gè)檢測間隔期T后，參數(shù)值仍然落在允許范圍內(nèi)的概率為該裝置在間隔期的可靠度R（T），有

（8）

若事先給出設(shè)備的可靠度要求R值，則可由上式，通過迭代的方法確定該參數(shù)的視情維修間隔期T。

2 定時(shí)維修間隔期的確定

下面以設(shè)備元部件的故障時(shí)間服從不同分布規(guī)律，求解定期維修的間隔期[2]。

（1）設(shè)備元部件的故障時(shí)間服從正態(tài)分布，且正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差已知。

當(dāng)設(shè)備的元部件的故障時(shí)間服從正態(tài)分布時(shí)，設(shè)備在修理間隔期T時(shí)間故障分布函數(shù)可表示為：

（9）

T時(shí)間的設(shè)備的可靠度函數(shù)為：

（10）

因已知給定，查正態(tài)分布表可得，由于設(shè)備正態(tài)分布的函數(shù)的特征值和已知，故可得修理間隔期T為：

（11）

（2）設(shè)備元部件的故障時(shí)間服從正態(tài)分布，但設(shè)備的正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差待求。

如果設(shè)備的正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差待求，則可按下式求定期修理的間隔期T：

（12）

式中n—樣本容量

—樣本均值估計(jì)值

—樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值，當(dāng)n個(gè)樣本為時(shí)

（13）

—顯著性水平為a，自由度為（n-1）的t分布

（3）設(shè)備的故障時(shí)間分布為指數(shù)分布。

如果設(shè)備或元部件的故障時(shí)間分布為指數(shù)分布，即時(shí)，若要求設(shè)備的可靠度則修理間隔期為：

（14）

（4）設(shè)備的故障時(shí)間分布服從二參數(shù)的威布爾分布。

設(shè)備或元部件的故障時(shí)間分布服從二參數(shù)的威布爾分布，其特征值為尺度參數(shù)θ、形狀參數(shù)為m，當(dāng)要求設(shè)備的可靠度為R（t）時(shí)，則修理間隔期為：

（15）

若進(jìn)一步考慮設(shè)備的磨合期為時(shí)，則修理間隔期為

（16）

參考文獻(xiàn)

[1] 謝桂華，李繼祥，王軍.受腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性分析及維修決策方法[J].四川建筑科學(xué)研究.2008：34（2）：89-92.

[2] S.K.Yang. A condition-based failure-prediction and processing-scheme for preventive maintenance[J]. Transactions on Reliability. 2003：52（3）：373-383.