本發(fā)明總體說來涉及電力電子設(shè)備部件優(yōu)化維護(hù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備不可避免地會(huì)發(fā)生老化失效，給風(fēng)力發(fā)電企業(yè)帶來了安全隱患甚至經(jīng)濟(jì)損失。目前，傳統(tǒng)的為降低安全隱患并減少經(jīng)濟(jì)損失的處理方法是對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的部件進(jìn)行預(yù)防性更換，具體方式為：以反映部件退化過程的狀態(tài)量為觸發(fā)參考量，利用退化過程建模的方法來進(jìn)行可靠性建模，從而對(duì)部件進(jìn)行預(yù)防性更換預(yù)測(cè)。這種方式對(duì)部件失效預(yù)測(cè)的能力較強(qiáng)，但是，在風(fēng)里發(fā)電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行中，反映部件退化過程的狀態(tài)量有時(shí)會(huì)受到很多環(huán)境因素影響，往往不能較為客觀地反映部件退化過程，因此，采用退化過程進(jìn)行建模的方法就很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的對(duì)部件失效時(shí)間的預(yù)測(cè)。

因此，現(xiàn)有的對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的部件進(jìn)行預(yù)防性檢測(cè)和更換的方式無法滿足風(fēng)力發(fā)電企業(yè)既節(jié)約更換費(fèi)用又盡量減少浪費(fèi)部件剩余壽命的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的示例性實(shí)施例在于提供一種預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)部件的更換時(shí)間的預(yù)測(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一方面，提供一種預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的方法，包括：獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量，其中，所述退化狀態(tài)量指示目標(biāo)部件退化程度的狀態(tài)量；建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型；獲取所述目標(biāo)部件的更換單臺(tái)總成本；基于所述目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型和更換單臺(tái)總成本建立費(fèi)用率模型，其中，所述費(fèi)用率模型表示目標(biāo)部件的預(yù)防性更換時(shí)間與費(fèi)用率的關(guān)系；基于所述費(fèi)用率模型得到當(dāng)前退化狀態(tài)量下所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。

可選地，獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量的步驟包括：確定目標(biāo)部件的類型；基于目標(biāo)部件的類型對(duì)目標(biāo)部件的當(dāng)前原始退化狀態(tài)量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量。

可選地，建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型的步驟包括：統(tǒng)計(jì)與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命；基于所述與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命，建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型。

可選地，所述方法還包括：針對(duì)所述目標(biāo)部件進(jìn)行計(jì)時(shí)跟蹤，判斷是否已到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，并根據(jù)判斷結(jié)果更換所述目標(biāo)部件。

可選地，所述根據(jù)判斷結(jié)果更換所述目標(biāo)部件的步驟包括：當(dāng)已到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間時(shí)，將所述目標(biāo)部件進(jìn)行更換；當(dāng)未到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間時(shí)，每隔預(yù)定時(shí)間確定是否獲取到所述目標(biāo)部件的新的退化狀態(tài)量，其中，當(dāng)獲取到新的退化狀態(tài)量時(shí)，確定所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值是否變大，當(dāng)所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值變大時(shí)，將所述新的退化狀態(tài)量作為當(dāng)前的退化狀態(tài)量，重新基于所述費(fèi)用率模型得到當(dāng)前退化狀態(tài)量下的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間；當(dāng)所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值未變大時(shí)，繼續(xù)針對(duì)所述目標(biāo)部件進(jìn)行計(jì)時(shí)跟蹤，判斷是否已到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，并根據(jù)判斷結(jié)果更換所述目標(biāo)部件。

可選地，所述基于所述費(fèi)用率模型得到當(dāng)前退化狀態(tài)量下所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間的步驟包括：將從小于閾值的目標(biāo)部件的費(fèi)用率中所選擇的離閾值最近的費(fèi)用率所對(duì)應(yīng)的預(yù)防性更換時(shí)間作為所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。

可選地，所述目標(biāo)部件的更換單臺(tái)總成本包括目標(biāo)部件的預(yù)防性更換單臺(tái)總成本和/或損壞性更換單臺(tái)總成本。

根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的另一方面，提供一種預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的設(shè)備，包括：退化狀態(tài)量獲取單元，獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量，其中，所述退化狀態(tài)量指示目標(biāo)部件退化程度的狀態(tài)量；剩余壽命分布模型建立單元，建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型；總成本獲取單元，獲取所述目標(biāo)部件的更換單臺(tái)總成本；費(fèi)用率模型建立單元，基于所述目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型和更換單臺(tái)總成本建立費(fèi)用率模型，其中，所述費(fèi)用率模型表示目標(biāo)部件的預(yù)防性更換時(shí)間與費(fèi)用率的關(guān)系；更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元，基于所述費(fèi)用率模型得到當(dāng)前退化狀態(tài)量下所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。

可選地，所述退化狀態(tài)量獲取單元包括：類型確定單元，確定目標(biāo)部件的類型；轉(zhuǎn)化單元，基于目標(biāo)部件的類型對(duì)目標(biāo)部件的當(dāng)前原始退化狀態(tài)量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量。

可選地，所述剩余壽命分布模型建立單元包括：統(tǒng)計(jì)單元，統(tǒng)計(jì)與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命；建立單元，基于所述與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命，建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型。

可選地，所述設(shè)備還包括：處理單元，針對(duì)所述目標(biāo)部件進(jìn)行計(jì)時(shí)跟蹤，判斷是否已到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，并根據(jù)判斷結(jié)果更換所述目標(biāo)部件。

可選地，當(dāng)已到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間時(shí)，處理單元將所述目標(biāo)部件進(jìn)行更換；當(dāng)未到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間時(shí)，處理單元每隔預(yù)定時(shí)間確定是否獲取到所述目標(biāo)部件的新的退化狀態(tài)量，其中，當(dāng)獲取到新的退化狀態(tài)量時(shí)，處理單元確定所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值是否變大，當(dāng)所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值變大時(shí)，處理單元將所述新的退化狀態(tài)量作為當(dāng)前的退化狀態(tài)量，發(fā)送給更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元；當(dāng)所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值未變大時(shí)，處理單元繼續(xù)針對(duì)所述目標(biāo)部件進(jìn)行計(jì)時(shí)跟蹤，判斷是否以已到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，并根據(jù)判斷結(jié)果更換所述目標(biāo)部件。

可選地，更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元將從小于閾值的目標(biāo)部件的費(fèi)用率中所選擇的離閾值最近的費(fèi)用率所對(duì)應(yīng)的預(yù)防性更換時(shí)間作為所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。

可選地，所述目標(biāo)部件的更換單臺(tái)總成本包括目標(biāo)部件的預(yù)防性更換單臺(tái)總成本和/或損壞性更換單臺(tái)總成本。

根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的方法和設(shè)備，能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)確定部件的最優(yōu)更換時(shí)間，通過這種方式，不僅可以節(jié)省部件更換費(fèi)用，還可以盡可能少地浪費(fèi)部件的剩余壽命，從而最大程度上提高了運(yùn)維的經(jīng)濟(jì)效益。

將在接下來的描述中部分闡述本發(fā)明總體構(gòu)思另外的方面和/或優(yōu)點(diǎn)，還有一部分通過描述將是清楚的，或者可以經(jīng)過本發(fā)明總體構(gòu)思的實(shí)施而得知。

附圖說明

通過下面結(jié)合示例性地示出實(shí)施例的附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明示例性實(shí)施例的上述和其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的方法的流程圖；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量的步驟的流程圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型的步驟的流程圖；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的方法的流程圖；

圖5示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的設(shè)備的框圖；

圖6示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的退化狀態(tài)量獲取單元的框圖；

圖7示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的剩余壽命分布模型建立單元的框圖；

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的設(shè)備的框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中，相同的標(biāo)號(hào)始終指的是相同的部件。以下將通過參照附圖來說明所述實(shí)施例，以便解釋本發(fā)明。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的方法的流程圖。這里，作為示例，所述方法可由用于預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，也可以完全通過計(jì)算機(jī)程序來是實(shí)現(xiàn)。

如圖1所示，在步驟S100，獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量，其中，所述退化狀態(tài)量指示目標(biāo)部件退化程度的狀態(tài)量。優(yōu)選地，所述目標(biāo)部件可以是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中的壽命較長(zhǎng)且價(jià)格較為昂貴的部件，此外，所述方法也適用于除了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以外的其他設(shè)備部件，在此不作限制。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量的步驟的流程圖。

如圖2所示，在步驟S110，確定目標(biāo)部件的類型。

在步驟S120，基于目標(biāo)部件的類型對(duì)目標(biāo)部件的當(dāng)前原始退化狀態(tài)量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量。

這里，所述原始退化狀態(tài)量可以是通過部件可以直接獲取的反映部件退化程度的狀態(tài)量。通常，對(duì)于不同的部件，部件的原始退化狀態(tài)量與部件的退化程度的關(guān)系有時(shí)是不同的，例如，對(duì)于機(jī)械部件來說，原始退化狀態(tài)量(例如機(jī)械部件的磨損量)越大，反映機(jī)械部件的退化程度越高，而對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)來說，原始退化狀態(tài)量(汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率)越小，反映汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的退化程度越高，由此可見，部件的原始退化狀態(tài)量與部件的退化程度的關(guān)系并沒有一個(gè)統(tǒng)一的變化對(duì)應(yīng)關(guān)系，為了解決這一問題，方便后續(xù)對(duì)部件的預(yù)防性更換時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控，需要對(duì)部件的原始退化狀態(tài)量進(jìn)行變形，以獲得能夠反映所有類型的部件的退化程度與退化狀態(tài)量一致的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這里，作為示例，經(jīng)過轉(zhuǎn)化得到的目標(biāo)部件的退化狀態(tài)量與目標(biāo)部件的退化程度存在以下對(duì)應(yīng)關(guān)系：隨著目標(biāo)部件的退化程度越高，目標(biāo)部件的退化狀態(tài)量的值越大。

具體說來，在步驟S120，可利用下面的等式(1-1)對(duì)部件A的原始退化狀態(tài)量進(jìn)行變形：

其中，r表示部件A的原始退化狀態(tài)量，a表示部件A的原始退化狀態(tài)量的技術(shù)預(yù)警值，d表示部件A的原始退化狀態(tài)量經(jīng)變形后得到的退化狀態(tài)量。

可以看出，經(jīng)過變形，可以將部件的退化狀態(tài)量的變化與部件的退化程度的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)一。例如，在部件A的原始退化狀態(tài)量與退化程度成正比的情況下，根據(jù)等式(1-1)，部件A的退化狀態(tài)量d的值越大，反映部件A的退化程度越高；在部件A的原始退化狀態(tài)量與可靠性成反比的情況下，根據(jù)等式(1-1)，部件A的退化狀態(tài)量的值d越大，反映部件A的退化程度越高。

再次返回參照?qǐng)D1，在步驟S200，建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型。

作為示例，所述剩余壽命分布模型為以下項(xiàng)中的任意一項(xiàng)獨(dú)立模型或者為以下任意多項(xiàng)模型組成的復(fù)合模型：威布爾模型、伽馬分布模型、正態(tài)分布模型、指數(shù)分布模型或?qū)?shù)正態(tài)分布模型。下面，將結(jié)合圖3來具體描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的確定目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型的步驟。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型的步驟的流程圖。

如圖3所示，在步驟S210，統(tǒng)計(jì)與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命。

這里，由于可以存在與目標(biāo)部件類型相同的多個(gè)部件，因此優(yōu)選地，可分別統(tǒng)計(jì)與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在不同的退化狀態(tài)量下的剩余壽命，例如，在部件A的原始退化狀態(tài)量與可靠性成反比的情況下，所選取的退化狀態(tài)量為

這時(shí)，可以測(cè)定每個(gè)部件分別在上述退化狀態(tài)量下的剩余壽命，這里應(yīng)注意，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的任意可以通過退化狀態(tài)量來獲取剩余壽命的方法來確定剩余壽命，在此不作限制。

在步驟S220，基于所述與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命，建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型。

具體說來，由于在步驟S220已經(jīng)獲取到與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在相應(yīng)的退化狀態(tài)量下的剩余壽命，因此，可將與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在相同退化狀態(tài)量下的剩余壽命進(jìn)行擬合，以獲得在相同退化狀態(tài)量下與目標(biāo)部件類型相同的所有部件的剩余壽命分布模型，相應(yīng)地，可將獲取的剩余壽命分布模型作為目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型。

再次返回參照?qǐng)D1，在步驟S300，獲取所述目標(biāo)部件的更換單臺(tái)總成本。這里，所述目標(biāo)部件的更換單臺(tái)總成本包括目標(biāo)部件的預(yù)防性更換單臺(tái)總成本和/或損壞性更換單臺(tái)總成本。

作為示例，在所述目標(biāo)部件的更換單臺(tái)總成本包括目標(biāo)部件的預(yù)防性更換單臺(tái)總成本和損壞性更換單臺(tái)總成本的情況下，所述目標(biāo)部件的預(yù)防性更換單臺(tái)總成本可通過下面的等式(1-2)來確定：

C_p＝C_PP+C_PT+C_PL+C_PG+C_PO， 等式(1-2)

其中，C_p表示目標(biāo)部件預(yù)防性更換單臺(tái)總成本，C_PP表示目標(biāo)部件預(yù)防性更換引起的單臺(tái)部件本身的損壞費(fèi)用，C_PT表示目標(biāo)部件預(yù)防性更換引起的單臺(tái)運(yùn)輸費(fèi)用，C_PL表示目標(biāo)部件預(yù)防性更換引起的單臺(tái)安裝費(fèi)用，C_PG表示目標(biāo)部件預(yù)防性更換引起的單臺(tái)停機(jī)生產(chǎn)損失，C_PO表示目標(biāo)部件預(yù)防性更換引起的單臺(tái)其他間接損失費(fèi)。

此外，所述目標(biāo)部件的損壞性更換單臺(tái)總成本可通過下面的等式(1-3)來確定：

C_F＝C_FP+C_FT+C_FL+C_FG+C_FO， 等式(1-3)

其中，C_F表示目標(biāo)部件損壞性更換單臺(tái)總成本，C_FP表示目標(biāo)部件損壞性更換引起的單臺(tái)部件本身的損壞費(fèi)用，C_FT表示目標(biāo)部件損壞性更換引起的單臺(tái)運(yùn)輸費(fèi)用，C_FL表示目標(biāo)部件損壞性更換引起的單臺(tái)安裝費(fèi)用，C_FG表示目標(biāo)部件損壞性更換引起的單臺(tái)停機(jī)生產(chǎn)損失，C_FO表示目標(biāo)部件損壞性更換引起的單臺(tái)其他間接損失費(fèi)。

在步驟S400，基于所述目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型和更換單臺(tái)總成本建立費(fèi)用率模型，其中，所述費(fèi)用率模型表示目標(biāo)部件的預(yù)防性更換時(shí)間與費(fèi)用率的關(guān)系。

這里，所述費(fèi)用率模型可用下面的等式(1-4)表示：

其中，J表示目標(biāo)部件的費(fèi)用率(即目標(biāo)部件單臺(tái)單位時(shí)間的更換成本)，C_F表示目標(biāo)部件的損壞性更換單臺(tái)的總成本，C_P表示目標(biāo)部件預(yù)防性更換單臺(tái)的總成本，T表示目標(biāo)設(shè)備的預(yù)防性更換時(shí)間，R(T)表示可靠度函數(shù)，其中，R(T)＝1-F(T)，其中，F(xiàn)(T)表示目標(biāo)部件在當(dāng)前狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型(即，目標(biāo)部件在當(dāng)前退化狀態(tài)量下的剩余壽命的累積分布函數(shù))，f(t)表示目標(biāo)部件在當(dāng)前狀態(tài)量下的剩余壽命的概率密度分布函數(shù)，具體地，f(t)可通過在[0T]區(qū)間上對(duì)的剩余壽命分布模型F(T)進(jìn)行求導(dǎo)來獲取。

在步驟S500，基于所述費(fèi)用率模型得到當(dāng)前退化狀態(tài)量下所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。

具體說來，可對(duì)所述費(fèi)用率模型進(jìn)行優(yōu)化求解，從而得到當(dāng)前退化狀態(tài)量下所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，例如，將從小于閾值的目標(biāo)部件的費(fèi)用率中所選擇的離閾值最近的費(fèi)用率所對(duì)應(yīng)的預(yù)防性更換時(shí)間作為所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。

例如，可利用仿真的方式確定所述目標(biāo)部件在當(dāng)前退化狀態(tài)量下的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。例如，假設(shè)所述目標(biāo)部件的理論壽命為L(zhǎng)年，這里，可通過計(jì)算機(jī)仿真的方式將目標(biāo)部件的壽命區(qū)間(0 L)進(jìn)行1000等分，因此得到1000個(gè)壽命值T，然后將這1000個(gè)壽命值T代入費(fèi)用率模型中，每個(gè)壽命值T對(duì)應(yīng)一個(gè)目標(biāo)部件單臺(tái)單位時(shí)間的更換成本J，尋找這些J中的最小值，并將最小的J值所對(duì)應(yīng)的T作為在當(dāng)前退化狀態(tài)量d下的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。

通過上述方式，可以準(zhǔn)確地確定目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，從而有效地節(jié)省部件更換費(fèi)用，此外還可以盡可能少地浪費(fèi)部件的剩余壽命。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的方法的流程圖。

參照?qǐng)D4，步驟S100-S500可參照如圖1描述的方式來進(jìn)行操作，將在此不再贅述。

此外，在步驟S500之后，還可包括用于跟蹤并更新目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間的步驟，作為示例，在步驟S601，針對(duì)所述目標(biāo)部件進(jìn)行計(jì)時(shí)跟蹤。在步驟S602，判斷是否以達(dá)到所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，并根據(jù)判斷結(jié)果更換所述目標(biāo)部件。

具體說來，當(dāng)?shù)竭_(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間時(shí)，在步驟S603，將所述目標(biāo)部件進(jìn)行更換。當(dāng)未到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間時(shí)，在步驟S604，每隔預(yù)定時(shí)間確定是否獲取到所述目標(biāo)部件的新的退化狀態(tài)量，當(dāng)獲取到新的退化狀態(tài)量時(shí)，在步驟S605，確定所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值是否變大，當(dāng)所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的退化狀態(tài)量的值變大時(shí)，在步驟S606，將所述新的退化狀態(tài)量作為當(dāng)前的退化狀態(tài)量，返回執(zhí)行步驟S500，重新確定目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。當(dāng)所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值未變大時(shí)，返回重新執(zhí)行步驟S601。此外，當(dāng)未獲取到新的退化狀態(tài)量時(shí)，返回執(zhí)行步驟S601。

通過上述方式，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)部件的跟蹤和更新，使得在目標(biāo)部件的退化狀態(tài)量隨著外部因素變化時(shí)，可以及時(shí)更新目標(biāo)部件的最優(yōu)更換時(shí)間。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的設(shè)備的框圖。

如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的設(shè)備包括：退化狀態(tài)量獲取單元100、剩余壽命分布模型建立單元200、總成本獲取單元300、費(fèi)用率模型建立單元400和更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元500。所述單元可由數(shù)字信號(hào)處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列等通用硬件處理器來實(shí)現(xiàn)，也可通過專用芯片等專用硬件處理器來實(shí)現(xiàn)，還可完全通過計(jì)算機(jī)程序來以軟件方式實(shí)現(xiàn)。

具體說來，退化狀態(tài)量獲取單元100獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量，其中，所述退化狀態(tài)量指示目標(biāo)部件退化程度的狀態(tài)量。優(yōu)選地，所述目標(biāo)部件可以是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中的壽命較長(zhǎng)且價(jià)格較為昂貴的部件，此外，所述方法也適用于除了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以外的其他設(shè)備部件，在此不作限制。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的退化狀態(tài)量獲取單元100的框圖。

如圖6所示，退化狀態(tài)量獲取單元100包括類型確定單元110和轉(zhuǎn)化單元120。

類型確定單元110確定目標(biāo)部件的類型。

轉(zhuǎn)化單元120基于目標(biāo)部件的類型對(duì)目標(biāo)部件的當(dāng)前原始退化狀態(tài)量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以獲取目標(biāo)部件的當(dāng)前退化狀態(tài)量。

這里，所述原始退化狀態(tài)量可以是通過部件可以直接獲取的反映部件退化程度的狀態(tài)量。通常，對(duì)于不同的部件，部件的原始退化狀態(tài)量與部件的退化程度的關(guān)系有時(shí)是不同的，例如，對(duì)于機(jī)械部件來說，原始退化狀態(tài)量(例如機(jī)械部件的磨損量)越大，反映機(jī)械部件的退化程度越高，而對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)來說，原始退化狀態(tài)量(汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率)越小，反映汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的退化程度越高，由此可見，部件的原始退化狀態(tài)量與部件的退化程度的關(guān)系并沒有一個(gè)統(tǒng)一的變化對(duì)應(yīng)關(guān)系，為了解決這一問題，方便后續(xù)對(duì)部件的預(yù)防性更換時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控，需要對(duì)部件的原始退化狀態(tài)量進(jìn)行變形，以獲得能夠反映所有類型的部件的退化程度與退化狀態(tài)量一致的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這里，作為示例，經(jīng)過轉(zhuǎn)化得到的目標(biāo)部件的退化狀態(tài)量與目標(biāo)部件的退化程度存在以下對(duì)應(yīng)關(guān)系：隨著目標(biāo)部件的退化程度越高，目標(biāo)部件的退化狀態(tài)量的值越大。

具體說來，轉(zhuǎn)化單元120可利用上述等式(1-1)對(duì)部件的原始退化狀態(tài)量進(jìn)行變形，由于變形的過程前述已描述，在此將不再贅述。

再次返回參照?qǐng)D5，剩余壽命分布模型建立單元200建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型。

作為示例，所述剩余壽命分布模型為以下項(xiàng)中的任意一項(xiàng)獨(dú)立模型或者為以下任意多項(xiàng)模型組成的復(fù)合模型：威布爾模型、伽馬分布模型、正態(tài)分布模型、指數(shù)分布模型或?qū)?shù)正態(tài)分布模型。下面，將結(jié)合圖6來具體描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的剩余壽命分布模型建立單元200的框圖。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的剩余壽命分布模型建立單元200的框圖。這里，所述剩余壽命分布模型建立單元200包括：統(tǒng)計(jì)單元210和建立單元220。

如圖7所示，統(tǒng)計(jì)單元210統(tǒng)計(jì)與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命。

建立單元220基于所述與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命，建立目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型。

具體說來，由于建立單元220已經(jīng)獲取到與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在相應(yīng)的退化狀態(tài)量下的剩余壽命，因此，可將與目標(biāo)部件類型相同的每個(gè)部件在相同退化狀態(tài)量下的剩余壽命進(jìn)行擬合，以獲得在相同退化狀態(tài)量下與目標(biāo)部件類型相同的所有部件的剩余壽命分布模型，相應(yīng)地，建立單元220可將獲取的剩余壽命分布模型作為目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型。

再次返回參照?qǐng)D5，總成本獲取單元300獲取所述目標(biāo)部件的更換單臺(tái)總成本。這里，所述目標(biāo)部件的更換單臺(tái)總成本包括目標(biāo)部件的預(yù)防性更換單臺(tái)總成本和/或損壞性更換單臺(tái)總成本。

作為示例，在所述目標(biāo)部件的更換單臺(tái)總成本包括目標(biāo)部件的預(yù)防性更換單臺(tái)總成本和損壞性更換單臺(tái)總成本的情況下，所述目標(biāo)部件的預(yù)防性更換單臺(tái)總成本可通過上述的等式(1-2)來確定，此外，所述目標(biāo)部件的損壞性更換單臺(tái)總成本可通過上述的等式(1-3)來確定，由于所述目標(biāo)部件的預(yù)防性更換單臺(tái)總成本和損壞性更換單臺(tái)總成本的確定過程前述已描述，在此將不再贅述。

目標(biāo)函數(shù)建立單元300基于所述目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型、預(yù)防性更換單臺(tái)總成本和損壞性更換單臺(tái)總成本建立關(guān)于所述目標(biāo)部件單臺(tái)單位時(shí)間的更換成本和預(yù)防性更換時(shí)間的目標(biāo)函數(shù)。

費(fèi)用率模型建立單元400基于所述目標(biāo)部件在不同退化狀態(tài)量下的剩余壽命分布模型和更換單臺(tái)總成本建立費(fèi)用率模型，其中，所述費(fèi)用率模型表示目標(biāo)部件的預(yù)防性更換時(shí)間與費(fèi)用率的關(guān)系。

所述費(fèi)用率模型可通過上述的等式(1-4)來確定，由于費(fèi)用率模型前述已描述，在此將不再贅述。

更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元500基于所述費(fèi)用率模型得到當(dāng)前退化狀態(tài)量下所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。

具體說來，更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元500可對(duì)所述費(fèi)用率模型進(jìn)行優(yōu)化求解，從而得到當(dāng)前退化狀態(tài)量下所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，例如，更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元500可將從小于閾值的目標(biāo)部件的費(fèi)用率中所選擇的離閾值最近的費(fèi)用率所對(duì)應(yīng)的預(yù)防性更換時(shí)間作為所述目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。

例如，更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元500可利用仿真的方式確定所述目標(biāo)部件在當(dāng)前退化狀態(tài)量下的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。例如，假設(shè)所述目標(biāo)部件的理論壽命為L(zhǎng)年，這里，更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元500可通過計(jì)算機(jī)仿真的方式將目標(biāo)部件的壽命區(qū)間(0 L)進(jìn)行1000等分，因此得到1000個(gè)壽命值T，然后將這1000個(gè)壽命值T代入費(fèi)用率模型中，每個(gè)壽命值T對(duì)應(yīng)一個(gè)目標(biāo)部件單臺(tái)單位時(shí)間的更換成本J，尋找這些J中的最小值，并將最小的J值所對(duì)應(yīng)的T作為在當(dāng)前退化狀態(tài)量d下的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間。

通過上述方式，可以準(zhǔn)確地確定目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，從而有效地節(jié)省部件更換費(fèi)用，此外還可以盡可能少地浪費(fèi)部件的剩余壽命。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的設(shè)備的框圖。

參照?qǐng)D8，化狀態(tài)量獲取單元100、剩余壽命分布模型建立單元200、總成本獲取單元300、費(fèi)用率模型建立單元400和更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元500可參照如圖5描述的方式來進(jìn)行操作，將在此不再贅述。

此外，所述設(shè)備還可包括用于跟蹤并更新目標(biāo)部件的最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間的單元，作為示例，所述設(shè)備可還包括處理單元600。

這里，處理單元600針對(duì)所述目標(biāo)部件進(jìn)行計(jì)時(shí)跟蹤，判斷是否以已到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，并根據(jù)判斷結(jié)果更換所述目標(biāo)部件。

作為示例，當(dāng)已到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間時(shí)，處理單元600將所述目標(biāo)部件進(jìn)行更換；當(dāng)未到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間時(shí)，處理單元600每隔預(yù)定時(shí)間確定是否獲取到所述目標(biāo)部件的新的退化狀態(tài)量，其中，當(dāng)獲取到新的退化狀態(tài)量時(shí)，處理單元600確定所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值是否變大，當(dāng)所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值變大時(shí)，處理單元600將所述新的退化狀態(tài)量作為當(dāng)前的退化狀態(tài)量，發(fā)送給更換時(shí)間預(yù)測(cè)單元；當(dāng)所述新的退化狀態(tài)量的值相對(duì)于之前確定的當(dāng)前退化狀態(tài)量的值未變大時(shí)，處理單元600繼續(xù)針對(duì)所述目標(biāo)部件進(jìn)行計(jì)時(shí)跟蹤，判斷是否以已到達(dá)所述最優(yōu)預(yù)防性更換時(shí)間，并根據(jù)判斷結(jié)果更換所述目標(biāo)部件。

通過上述方式，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)部件的跟蹤和更新，使得在目標(biāo)部件的退化狀態(tài)量隨著外部因素變化時(shí)，可以及時(shí)更新目標(biāo)部件的最優(yōu)更換時(shí)間。

綜上所述，在根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的預(yù)測(cè)部件的預(yù)防性更換時(shí)間的方法中，能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)確定部件的最優(yōu)更換時(shí)間，通過這種方式，不僅可以節(jié)省部件更換費(fèi)用，還可以盡可能少地浪費(fèi)部件的剩余壽命，從而最大程度上提高了運(yùn)維的經(jīng)濟(jì)效益。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、或者計(jì)算機(jī)軟件和電子硬件的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

雖然已表示和描述了本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定其范圍的本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行修改。