一种设备残余寿命评估方法和系统

技术领域

本发明涉及火力发电站运行技术领域，特别是涉及一种设备残余寿命评估方法和系统。

背景技术

现代社会由于各种新设备的出现，一方面提高了生产效率，一方面降低了劳动强度，但是随之也出现了一些问题，由于大多数设备都是自动控制工作，设备安全可靠性就是重中之重。

设备可靠性是火力发电机组安全生产的重要保障。因此，在设备的全寿命周期中，通过对设备的管理优化来实现机组可靠性和经济性的优化平衡，对电厂的生产经营具有重要意义。剩余使用寿命(RUL)指在机器维修或更换前的运行时长。借助RUL，工程师可以安排维护时间、优化运行效率并避免计划外停机。因此，预测RUL是预测性维护计划中的首要任务。

设备状态评估对于电力市场竞价交易有着重要作用，以往的设备状态评估主要考虑设备的安全性，且安全阈值多为静态指标，忽略了设备实际运行工况中参数变化的情况，评价体系较为单一。

发明内容

本发明的目的是提供了一种设备残余寿命评估方法和系统，快速评价出设备的残余寿命，从而方便维护以及提高设备的使用可靠性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种设备残余寿命评估方法，包括：

步骤1，接收寿命评估指令并根据所述寿命评估指令确定待评估设备的设备信息；

步骤2，对所述待评估设备进行结构分析，将所述待评估设备中部件分类为耐用件和易损件；

步骤3，获取所述待评估设备的历史检修数据中的所述易损件的故障发生的时间记录，采用预定的分布函数拟合出所述易损件的使用寿命函数；

步骤4，根据所述待评估设备的实际运行小时数以及所述易损件对应的使用寿命函数计算出所有所述易损件的残余寿命；

步骤5，按照加权计算并结合所述易损件的残余寿命计算出所述待评估设备的残余寿命。

其中，所述步骤3包括：

采用威布尔分布函数、指数分布统计函数或正态分布与对数正态分布统计函数，拟合出各易损件的使用寿命函数。

其中，在所述步骤5之后，还包括：

分级设置残余寿命阈值；

在所述待评估设备的残余寿命超限预警之后，综合评估并输出所述待评估设备的残余寿命指数。

其中，还包括：

判断当前的所述待评估设备的残余寿命是否小于当前所述残余寿命阈值的最小值；

若是，将所述待评估设备对应的残余寿命阈值增加一级并输出报警信息。

其中，在所述步骤5之后，还包括：

确定所述待评估设备在不同工况下功率输出对所述残余寿命的加权系数；

获取所述待评估设备上一次评估的所述残余寿命；

获取所述待评估设备对应的功率输出状态、对应工作时间以及对应的所述加权系数；

按照预设规则计算出当前所述待评估设备当前的残余寿命并输出。

除此之外，本发明实施例还提供了一种设备残余寿命评估系统，包括：

设备确定模块，用于根据接收到的寿命评估指令确定需要进行寿命评估的设备对应的设备信息；

部件分类模块，与所述设备确定模块连接，用于根据所述寿命评估指令以及所述设备信息将所述设备部件分类为耐用件和易损件；

易损件寿命函数确定模块，与所述部件分类模块连接，用于根据所述寿命评估指令对所述易损件按照预定的获取所述待评估设备的历史检修数据中的易损件的故障发生的时间记录，拟合出所述易损件对应的使用寿命函数；

易损件残余寿命计算模块，与所述易损件寿命函数确定模块连接，用于根据所述待评估设备的实际运行小时数以及所述易损件对应的所述使用寿命函数计算出所有所述易损件的残余寿命；

设备残余寿命计算模块，与所述易损件残余寿命计算模块连接，按照加权计算并结合所述易损件的残余寿命计算出所述待评估设备的残余寿命。

其中，还包括与所述易损件使用寿命计算模块连接的分布函数确定模块，用于根据所述寿命评估指令选择并确定所述易损件的拟合所述使用寿命函数时采用的分布函数。

其中，还包括与所述设备残余寿命计算模块连接的阈值设置模块，用于对所述待评估设备分级设置残余寿命阈值，在所述待评估设备的残余寿命超限预警之后，综合评估并输出所述待评估设备的残余寿命指数。

其中，还包括与所述阈值设置模块连接的阈值级别调整模块，用于在检测当前的所述待评估设备的残余寿命小于当前所述残余寿命阈值的最小值后，将所述待评估设备对应的残余寿命阈值增加一级并输出报警信息。

其中，还包括与所述设备残余寿命计算模块连接的寿命变化模块，用于确定所述待评估设备在不同工况下功率输出对所述残余寿命的加权系数，在结合所述待评估设备上一次评估的所述残余寿命后，再结合所述待评估设备对应的功率输出状态、对应工作时间以及对应的所述加权系数，按照预设规则计算出当前所述待评估设备当前的残余寿命并输出。

本发明实施例所提供的设备残余寿命评估方法和系统，与现有技术相比，具有以下优点：

所述设备残余寿命评估方法和系统，通过对待评估设备中部件分类为耐用件和易损件，在拟合出易损件的使用寿命函数后，结合设备使用时间计算出所有易损件以及设备的残余寿命，数据的来源获取方式简单，计算方式不复杂，使用成本低，能够实时计算出设备的残余寿命，这样能够方便维护人员合理使用该设备以及进行及时维护，提高设备的使用效率以及使用经济性，提高设备的运行可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的设备残余寿命评估方法的一个实施例的步骤流程示意图；

图2为本发明实施例提供的设备残余寿命评估系统的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1～图2，图1为本发明实施例提供的设备残余寿命评估方法的一个实施例的步骤流程示意图；图2为本发明实施例提供的设备残余寿命评估系统的一个实施例的结构示意图。

在一种具体实施方式中，所述设备残余寿命评估方法，包括：

步骤1，接收寿命评估指令并根据所述寿命评估指令确定待评估设备的设备信息；

步骤2，对所述待评估设备进行结构分析，将所述待评估设备中部件分类为耐用件和易损件；

步骤3，获取所述待评估设备的历史检修数据中的所述易损件的故障发生的时间记录，采用预定的分布函数拟合出所述易损件的使用寿命函数；

步骤4，根据所述待评估设备的实际运行小时数以及所述易损件对应的使用寿命函数计算出所有所述易损件的残余寿命；

步骤5，按照加权计算并结合所述易损件的残余寿命计算出所述待评估设备的残余寿命。

通过对待评估设备中部件分类为耐用件和易损件，在拟合出易损件的使用寿命函数后，结合设备使用时间计算出所有易损件以及设备的残余寿命，数据的来源获取方式简单，计算方式不复杂，使用成本低，能够实时计算出设备的残余寿命，这样能够方便维护人员合理使用该设备以及进行及时维护，提高设备的使用效率以及使用经济性，提高设备的运行可靠性。

本发明中是通过先将设备的部件分类，由于易损件与耐用件的使用寿命差别极大，类似于汽车的发动机、轮胎等经常使用，使用寿命较短，但是如方向盘、轮毂等磨损较少，使用寿命较短，很多设备在使用寿命耗尽之后，并不是所有的部件都无法使用，而是一些易损件先出现损坏从而导致整个设备无法使用。

因此，需要对易损件进行精确的分析，基本上最短寿命的易损件的寿命与设备的寿命接近，本发明对于如何获得易损件的使用寿命函数不做限定，在一个实施例中，所述步骤3包括：

采用威布尔分布函数、指数分布统计函数或正态分布与对数正态分布统计函数，拟合出各易损件的使用寿命函数。

本发明中包括但不局限于上述的一种或多种函数拟合出各易损件的使用寿命函数，各个易损件的使用寿命函数可以相同也可以不同，但是一般不同易损件的寿命函数是不同的，可以采用一种函数，如只采用威布尔分布函数拟合出不同的易损件的使用寿命函数，也可以综合指数分布统计函数获得，甚至是不同的易损件采用不同的函数进行拟合获得使用寿命函数，本发明对此不作限定。

由于不同的易损件在使用时损坏程度不同，比如对于给水泵，筒体是耐用件，轴承是易损件，但是轴承室是耐用件等等，虽然通上述的方式能够获得各个易损件的残余寿命，但是如何进行维护，在那个时间点进行维护，是一个重要点，维护人员不可能无缘无故的进行易损件的更换或维修而提高设备的使用寿命，为了提高维护效率，使得维护具有一定的标准性，在一个实施例中，在所述步骤5之后，还包括：

分级设置残余寿命阈值；

在所述待评估设备的残余寿命超限预警之后，综合评估并输出所述待评估设备的残余寿命指数。

通过分级设置残余寿命阈值，这样在不同层级中进行巡检、点检的频率可以不同，这样能够提高维护效率，而且通过设置不同的层级，可以在达到某一条件之后进行设备的维护或者更换，使得设备维护更加具有条理性。

由于在设备的使用过程中，不同阶段的使用寿命不同，使用寿命一直在减少，为了提高维护效率，在本发明的一个实施例中，所述设备残余寿命评估方法还包括：

判断当前的所述待评估设备的残余寿命是否小于当前所述残余寿命阈值的最小值；

若是，将所述待评估设备对应的残余寿命阈值增加一级并输出报警信息。

通过在当前的待评估设备的残余寿命低于本级别的最低阈值之后，自动增加预警等级，及时让维护人员知晓，提高设备维护效率，提高设备的可靠性。例如，现在设备的参与使用寿命为500小时，设置多档阈值，如400小时、300小时、200小时等设置为不同的级别，在低于400小时的残余使用寿命之后，就需要提升预警等级或者维护等级。

由于在设备使用过程中，不同的工况下对于设备的残余寿命的影响是不同的。如现在给水泵的剩余寿命是500小时，如果给水泵的工作功率是额定功率的一半，那么每小时实际消耗的残余寿命就不是一小时也不是两小时，相反，如果给水泵的功率超出额定功率，哪怕只有10分钟，但是这十分钟对其剩余寿命的消耗可能超过额定功率下一个小时的效果，因此不能简单的根据实际使用时间进行剩余寿命的计算。

采用这种方式，主要是基于设备在工作时一般情况下不会是满功率运行，然而也会出现由于其他设备发生故障或者一些意外等，导致或者要求设备超功率运行的情况，获得预期的效能，但是这样对设备剩余寿命的计算不能直接按照实际运行时间计算，为了解决这一问题，在本发明的一个实施例中，在所述步骤5之后，还包括：

确定所述待评估设备在不同工况下功率输出对所述残余寿命的加权系数；

获取所述待评估设备上一次评估的所述残余寿命；

获取所述待评估设备对应的功率输出状态、对应工作时间以及对应的所述加权系数；

按照预设规则计算出当前所述待评估设备当前的残余寿命并输出。

通过进行加权运算，能够更加合理的获得设备的精准的残余寿命，实现高效、准确的维护，提高维护效率。

本发明对于设备在各个功率输出状态下的加权系数以及计算方式不做限定。如设备按照额定功率的90％运行，那么相应的运行时间下的加权系数就应该变小，可能是0.8等，相当于这个状态运行一小时相当于额定功率下运动0.8*1＝0.8小时，相反，如果运行在超额功率，如1.2倍的额定功率下，相应的加权系数可能就不是1.2，可能是1.5，每工作一小时相当于额定功率下1.5小时等等，通过这种方式能够精确的实现残余寿命的计算和统计，田工维护效率，提高设备的使用可靠性。

除此之外，本发明实施例还提供了一种设备残余寿命评估系统，包括：

设备确定模块10，用于根据接收到的寿命评估指令确定需要进行寿命评估的设备对应的设备信息；

部件分类模块20，与所述设备确定模块10连接，用于根据所述寿命评估指令以及所述设备信息将所述设备部件分类为耐用件和易损件；

易损件寿命函数确定模块30，与所述部件分类模块20连接，用于根据所述寿命评估指令对所述易损件按照预定的获取所述待评估设备的历史检修数据中的易损件的故障发生的时间记录，拟合出所述易损件对应的使用寿命函数；

易损件残余寿命计算模块40，与所述易损件寿命函数确定模块30连接，用于根据所述待评估设备的实际运行小时数以及所述易损件对应的所述使用寿命函数计算出所有所述易损件的残余寿命；

设备残余寿命计算模块50，与所述易损件残余寿命计算模块40连接，按照加权计算并结合所述易损件的残余寿命计算出所述待评估设备的残余寿命。

由于所述设备残余寿命评估系统为上述的设备残余寿命评估系方法对应的系统，具有相同的有益效果，本发明对此不作赘述。

在本发明中，对于易损件的使用寿命函数，可以由系统自行设定，但是在有些情况下需要进行更改，为了解决这一技术问题，在本发明的一个实施例中，所述设备残余寿命评估系统还包括与所述易损件使用寿命计算模块40连接的分布函数确定模块，用于根据所述寿命评估指令选择并确定所述易损件的拟合所述使用寿命函数时采用的分布函数。

需要指出的是，本发明对于分布函数确定模块的选择方式不做限定，可以采用模式方式进行选择，也可以采用其它方式进行选择，或者直接进行分布函数输入等，而且使用的分布函数也不局限于采用威布尔分布函数、指数分布统计函数以及正态分布与对数正态分布统计函数，还可以是其它的函数，本发明对此不作限定。

由于易损件的使用寿命是通过实际使用时间和使用函数确定的，设备的残余寿命虽然在每次维护中能够获得，但是仅仅获得一个残余寿命仅仅知道设备的使用时限，能够提供维护人员提高维护频率，对于维护本身来说意义较小，为了解决这一问题，在本发明的一个实施例中，所述设备残余寿命评估系统还包括与所述设备残余寿命计算模块50连接的阈值设置模块，用于对所述待评估设备分级设置残余寿命阈值，在所述待评估设备的残余寿命超限预警之后，综合评估并输出所述待评估设备的残余寿命指数。

通过分级设置残余寿命阈值，这样在不同层级中进行巡检、点检的频率可以不同，这样能够提高维护效率，而且通过设置不同的层级，可以在达到某一条件之后进行设备的维护或者更换，使得设备维护更加具有条理性。

由于在设备的使用过程中，不同阶段的使用寿命不同，使用寿命一直在减少，为了提高维护效率，在一个实施例中，所述设备残余寿命评估系统还包括与所述阈值设置模块连接的阈值级别调整模块，用于在检测当前的所述待评估设备的残余寿命小于当前所述残余寿命阈值的最小值后，将所述待评估设备对应的残余寿命阈值增加一级并输出报警信息。

通过在当前的待评估设备的残余寿命低于本级别的最低阈值之后，自动增加预警等级，及时让维护人员知晓，提高设备维护效率，提高设备的可靠性。例如，现在设备的参与使用寿命为500小时，设置多档阈值，如400小时、300小时、200小时等设置为不同的级别，在低于400小时的残余使用寿命之后，就需要提升预警等级或者维护等级。维护人员可以在不同的预警等级之下，执行不同的操作，使得设备维护变得更加具有针对性，提高了维护效率。

采用这种方式，主要是基于设备在工作时一般情况下不会是满功率运行，然而也会出现由于其他设备发生故障或者一些意外等，导致或者要求设备超功率运行的情况，获得预期的效能，但是这样对设备剩余寿命的计算不能直接按照实际运行时间计算，为了解决这一问题，在本发明的一个实施例中，所述设备残余寿命评估系统还包括与所述设备残余寿命计算模块50连接的寿命变化模块，用于确定所述待评估设备在不同工况下功率输出对所述残余寿命的加权系数，在结合所述待评估设备上一次评估的所述残余寿命后，再结合所述待评估设备对应的功率输出状态、对应工作时间以及对应的所述加权系数，按照预设规则计算出当前所述待评估设备当前的残余寿命并输出。

通过采用加权系数的方式进行计算，更加合理、准确的计算出设备的残余寿命，使得最后对设备的维护变得更加具有针对性，提高了设备的维护效率。

综上所述，本发明实施例提供的所述设备残余寿命评估方法和系统，通过对待评估设备中部件分类为耐用件和易损件，在拟合出易损件的使用寿命函数后，结合设备使用时间计算出所有易损件以及设备的残余寿命，数据的来源获取方式简单，计算方式不复杂，使用成本低，能够实时计算出设备的残余寿命，这样能够方便维护人员合理使用该设备以及进行及时维护，提高设备的使用效率以及使用经济性，提高设备的运行可靠性。

以上对本发明所提供的设备残余寿命评估方法和系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。