一叶障目的故事范文第1篇

【关键词】贝叶斯网络；海洋工程装备；故障诊断模型

随着我国经济实力的提升和科学技术的发展，我国逐渐加大了对海洋资源的开发，即利用海洋工程装备进行海洋资源的勘探、开采、储运等。目前我国海洋工程装备项目故障诊断没有得到良好的发展，主要是由于传统的故障分析方法，无法在具有小批量、多品种等特点的海洋工程装备项目中得到完善的应用。而贝叶斯网络可以良好地解决海洋工程装备项目故障诊断问题，且具有安全性和可靠性的优势。

一、引起海洋工程装备项目故障的因素

相比于传统制造项目，海洋工程装备项目非常复杂，且比较庞大，如何进行海洋工程装备项目质量问题的追溯，成为人们考虑的重要问题，其中故障分析是进行质量问题追溯的主要步骤。影响海洋工程装备项目故障的因素主要有材料、设备和工艺，因此需要针对该三个方向进行质量追踪管理。其中材料与设备是由其他厂家提供，因此对材料和设备的管理主要是由供货厂家把握，而海洋工程装备的生产厂家，主要是进行工艺的质量管理。工艺主要是指将各种材料及设备组成海洋工程装备平台，同时其还能够体现出对人力、物资等生产条件和因素的应用方式。通过对海洋工程装备项目研究可以发现，虽然不同的产品平台具有较大的差异，但不同产品却存在较小的工艺差异，因此可以将工艺作为故障诊断的主要对象。

二、海洋工程装备故障贝叶斯网络诊断模型构建

1、贝叶斯网络的概述

贝叶斯网络能够对不确定性和概率性的事务进行良好的表达和分析，其主要是采用二元组BN=进行表示。另外贝叶斯网络还可以称之为因果网，主要是由于有向边表达了因果关系。

如图1所示，其具有7个随机变量，采用贝叶斯网络表达，则只需要给出17个参数，相对于传统的128个参数，其计算更加简单。贝叶斯网络表达方式为P（v1，v2，v3，v4，v5，v6，v7）=P（v7丨v5，v4）P（v6丨v5）P（v5丨v3）P（v4丨v1，v3）P（v3丨v1）P（v2丨v1）P（v1）。

2、贝叶斯网络的结构

由于海洋工程装备项目具有小批量和多品种的特点，因此在进行贝叶斯网络分析模型的构建时，需要全面考虑不用品种差异问题、小批量样本有限问题等。本文主要通过建立动态模型，并结合专家经验和客观数据的方式，提高预测精度，并减少数据需求量。故障诊断的主要作用是通过分析相关数据找出引起故障的因素，并明确该故障所产生的影响。本文主要针对焊接工艺作为产品的故障因素进行模型的构建，需要对电流、电压、钢材、焊材等进行分析，引起质量问题的因素主要有人为因素（X1），设备因素（X2）、材料因素（X3）、方法因素（X4）、测量因素（X5）及环境因素（X6），可以通过Ω={X1，X2，X3，X4，X5，X6}表示。其中人为因素主要包括有人员的综合素质、焊接资格等，设备因素主要包括设备本身缺陷及使用年限等，材料因素主要包括钢板质量问题、管件质量问题等，方法因素主要包括焊接方式问题等，测量因素主要包括试验测量错误等，环境因素主要包括温度、湿度对焊接质量的影响。人为因素、设备因素、材料因素、方法因素、测量因素、环境因素等对焊接质量产生直接影响，构成了贝叶斯网络结构。其中还有很多因素对其他因素也会产生影响，如环境因素会对材料因素、方法因素、测量因素等都产生影响。因此对于这种含有n个节点的贝叶斯网络结构，需要专家的经验进行因果关系的确定。另外，为了避免专家的主观性，还需要结合多个不同专家的意见，采用数据进行因果关系的确定。

3、概率参数引用

通过明确各个因素之间的关系后，需要采用定量描述进行故障诊断，因此需要引用概率参数。贝叶斯网络的描述能力更加完善，如对于焊点质量，其在焊接前后都会有报验，并将合格状态分为不同次数，即1次合格、2次合格、3次合格、不合格等不同的等级，然后根据专家意见和大量的数据进行概率的计算。另外还可以采用统计方法进行概率的计算，如人员历史焊接故障率。在实际生产中，工艺质量常会出现专家经验和历史数据没有考虑进去的因素，从而导致所构建模型的分析精度出现问题。因此模型还需要将生产持续数据考虑在其中，从而使其预测准确性得到有效的提高。

三、海洋工程装备故障贝叶斯网络诊断模型的应用

本文主要针对某海装企业焊接工艺质量进行了分析，该企业建造平台在港口。采用贝叶斯网络诊断模型针对该企业焊接工艺进行诊断应用。首先明确影响因素包括有温度、湿度、焊条材质、管材材质、工作人员、打压测试、其他因素等。如果发现焊接质量出现问题，管材材质的变化最大，焊条材质和焊工水平其次，因此通过利用贝叶斯网络诊断模型，可以更加明确焊接质量的故障原因。

综上所述，随着我国加大海洋资源的开发，海洋工程设备质量逐渐受到人们的关注。传统的故障分析方法主要是采用统计方法进行诊断，难以满足海装项目的实际需求，因此我国开始加强对贝叶斯网络诊断在海洋工程设备故障中的应用。通过上述分析可知，贝叶斯网络故障诊断模型主要结合专家意见和数据的方式，进行故障诊断，使诊断更加具有针对性，有效提高了海装企业的质量管理水平。

参考文献

一叶障目的故事范文第2篇

Abstract： This paper summarized the field failure mode of blade and fan composite material components and proposed countermeasures. Using composite material defect damage technology to repair and maintain the blade is a pioneering work and scientific maintenance plan still needs the establishment of relevant institutions and scholars.

关键词： 叶片；失效；复合材料维修

Key words： blade；failure；composite material repair

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0062-02

0 引言

风力发电产业作为清洁能源产业的一个重要发展方向，在2003年以后经历了前所未有的高速发展。尤其是中国作为风电产业的后起之秀，2010年后的风机产量、风电装机量及风电保有量的增长速度均已达到世界第一[1]。预计2020年风电的发电成本将接近常规的能源，如煤电。风电将作为一种潜在的常规能源而持续发展。

在风力发电的初期阶段，由于发电机的功率较小，需要的复合材料叶片、机舱罩和导流罩尺寸也比较小，制造基本采用简单易行的手糊成型工艺。但是随着大兆瓦级的风机关键技术的突破，复合材料叶片、机舱罩和导流罩等产品的成型工艺技术越来越倾向于真空导入模塑技术，由此产生的复合材料维修问题也就越来越多。本文对叶片和风机用复合材料构件的现场失效模式及其对策进行综合探讨。

1 叶片的复合材料维修成本

有统计表明[2]，叶片的成本占整机成本的30%左右，其性能直接影响到整个系统的性能。叶片工作在高空，环境十分恶劣，空气中各种介质几乎每时每刻都在侵蚀着叶片，春夏秋冬、酷暑严寒、雷电、冰雹、雨雪、沙尘随时都有可能对风机产生危害，隐患每天都有可能演变成事故。尤其是叶片的工作状况是：处于易形成疲劳失效的交变载荷，并同时承受上述的恶劣自然环境的考验。据统计，风电场的事故多发期是在盛风发电期，而由叶片产生的事故要占到事故的34%[3]（见图1：风机各部分故障导致停机的时间分布），叶片发生事故电场必须停止发电，开始抢修，严重的还必须更换叶片，这必将导致高额的维修费用，也给风电场带来很大的经济损失。

在我国风电开发还处于一个发展阶段，风场管理和配套服务机制尚不完善，尤其是风电企业对叶片的维护重视不够，投入严重不足；风电场运转存在许多隐患，随时都会出现许多意想不到的事故，直接影响到风电场的经济效益。因此，系统地开展对叶片损伤、缺陷及科学维修的研究已成为当务之急。

2 叶片的失效模式举例

叶片的失效模式，按照实际故障情况，主要有以下几种形式：

2.1 层间开裂 据相关企业的多年风机维护实践，叶片、机舱罩等风机使用的复合材料构件，一半以上的缺陷都表现为不同程度的开裂。这里“开裂”是指复合材料层间的剥离失效模式。层间开裂的处理一定要先找到导致开裂的根本原因，并针对性进行维修。后缘粘接区域的空洞、胶黏剂失效、渗水并局部浸泡等都有可能导致复合材料分层开裂。这种损伤维修相对复杂，原因查找也较困难，较难有通用的维修方案。

2.2 横向开裂 叶片的横向开裂，微观上是复合材料的纵向纤维断裂，这种故障较层间开裂少得多。但是由于外界因素造成这种开裂的特点是偶发性、严重性，如严重的风沙或石块撞击等。横向开裂维修相对容易。严重的横向开裂会导致叶片折弯，甚至是彻底断裂的严重事故。

2.3 砂眼及表面缺陷 从严重程度说，污物附着、划伤、小面积砂眼、凹坑、大面积系统性砂眼等是叶片常见的表面故障。表面故障往往在故障初期并不影响风机的运行和发电效率，也不一定会立即维护和维修。但是经年累月的表面损伤，会使叶片表面按照上述的顺序依次发展，导致整个叶片在运行中产生了严重的翼端湍流，并且影响到了风机的发电效率。撞击（图2）、静电灰（图3）、胶衣脱落、表面粉化等都是表现不同的表面缺陷。几乎所有的叶片均不同程度的遭受表面缺陷的困扰。

2.4 雷击[4] 风机遭雷击部件的维修费用很高，其中叶片损坏的维修费用最昂贵。雷击故障的研究目前是最系统的，国际上已经形成了叶片防雷的标准和技术要求。如何科学维修并制定合理的维修方案，相对研究较少。

还有一些磨损、腐蚀情况，比如玻纤布外露，酸雨侵蚀，风沙磨损，盐雾腐蚀，叶缘磨损等故障模式。将这些故障模式进行分类深入研究，达到系统化、理论化和标准化，是叶片现场维护的重要基础。

3 叶片现场失效维修对策

随着国内风场装机越来越多，叶片的缺陷维修也在日益受到重视。但是，大多数风场内没有配备专业叶片检查、维修人员，许多风电场的叶片经常处于带病工作状态。目前虽有少数风电场与专门维修公司签定了维修合同，维修公司按照合同要求定期、不定期的对风场叶片进行检查，记录并报告叶片的状况，作出评估，给出了维修方案。

一般而言，叶片的维修应包含以下内容[5]：

①叶片定期检查与维护，检查磨损、腐蚀情况，对叶片表面进行抛光，可以延长叶片寿命；②叶片表面定期清洗，清除昆虫残骸，清洗静电灰；③叶片损坏修复：对叶片开裂、雷击缺损、叶尖开裂进行修复，对叶尖加固、砂眼修堵、胶衣修复、横向竖向裂纹阻断等，必要的情况下还需要对风机叶片进行整体翻新、叶脊加固。

另外，还有的叶片供应商在叶片表面增加特别涂层，减少冬季叶片结冰的可能性。

复合材料缺陷和损伤的科学维修方案研究及应用是风电时代呼唤我们急需开展的课题，包括较常见的复合材料损伤如：自身结构缺陷伤、撞击及机械损伤、表面缺陷伤、雷击损伤和大面积严重损伤的科学方案的研究，包括提出一套可以现场实用的复合材料损伤维修指南文件，以期在复合材料损伤维修和维护领域做出既有专业性，又有开创性的工作。笔者呼吁各有关单位尽快开展相关课题研究，对风机维护进行科学指导，对风电运行维护这一全新的领域提出专业性的指导意见。

4 结论

本文综合分析了复合材料的典型构件：风机叶片的现场失效模式，包括层间开裂、横向开裂、表面缺陷、雷击等损伤的形态，并列举了叶片现场失效的对策。复合材料缺陷损伤是一门已经较为成熟的学术，但是叶片的维修和维护及科学维修方案的制定还亟待相关单位和学者开启开创性的工作。

参考文献：

[1]李俊峰，高虎，马玲娟.我国风力发电现状和展望[J].中国科技投资，2007（11）.

[2]商汉章.风电叶片的运行现状与表面维护方案[J].新材料产业，2011（11）.

[3]张锦源.风力机可靠性的研究[D].汕头大学，2006.

一叶障目的故事范文第3篇

关键词：水泵 维护 检修 故障

中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：

前言：

众所周知，水泵的功能和作用就是把液体输送到目的地或使液体增压增高的一种常用机械，其原理就是水泵机械的动力能量或其他外部能量传输送给液体，使液体在一定的时间和空间内能量迅速增加。它在我国国民经济建设中应用十分普遍。如农业水利工程方面的排涝、灌溉和深井及水泵站的循环水输送等。但根据水泵工作原理又可分为容积水泵、叶片泵等主要类型。其容积泵就是利用其空间室内容积的快速变化来传递能量；叶片泵的原理是回转叶片与水相互作用来传递能量，主要有低扬程离心泵、大功率混流泵、高扬程轴流泵等类型。作为水泵工作人员，不但要根据水泵性能的流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等技术参数要求，提高水泵工作提高效率、降低能耗和充分利用自然能源。而且更重要的是加强提高对水泵的故障检修处理与维护力度，以确保水泵的安全可靠运行。

水泵维护的类型

1.1事故后的维护，就是机械工作到有故障明显发生后的维护。这种维护采取的方法，是将损坏不能用的元件或设备，依次顺序拆下后进行修理或更新。但这种方法维修成本高、且浪费时间误生产。这种方法还有可能出现的问题情况是，这处的事故问题还没完全解决好，另一处又出现了故障，给维修工作带来很大的麻烦。因此，不提倡这种低效率的设备维护方案。

1.2 定期性的预防维护，这种维护方法主要是把预定设好的时间和间隔，在工作现场可以进行维修，也就是在水泵正常工作期间提前更换将要损坏的设备或者进行现场修理。如安排合理的话，这种维护方案相比于事故后，能节省资源。但若对维修时间安排不合理，就会造成不必要过多的维护和清理。因为本来完好的机器会相应的增加了被来回拆卸的次数，易导致机械内部构件精度下降或安装混乱等问题。

1.3进行监控式预测性维护，此种维护方法就是看水泵设备的实际工作表现情况，通过对设备的全面监测观察结果来实施。具体听、看有没有异常的机械振动。如设备轴承高速旋转中温度是否过高，情况如何等。因此要提前预定好一个参考临界值，如设备超过了这个参考临界值，就要进行停机检查维修，从而避免更严重的事故发生。这种维护方案是维修目标明确，那里坏了就在那里进行维修，且维修时间充足或选购零配件方便简单。能提高生产效益。但这种维护缺点是须要购置相应的检测设备或仪器，需要熟练的技术工人。

1.4 积极主动性维护，这种维护方法就是在事故发生的前或后，根据事故的原因对设备进行检修安装和维护，并从根本上消除故障的发生。这种方案可提高设备工作寿命年限，节约经济成本。但这一方案要求维护专业人员具有现场维护或故障分析的能力，要有排除故障找出原因的专业本领和丰富的机械设备改造、设计、安装等方面经验知识。

2，对水泵的常见故障原因分析及排除故障的方法

水泵的故障一般可分为机械、水力常见故障两种。比如水泵工作不运转、轴承不良、过热是属于机械故障，水压力小流量不足或有汽蚀发生等一般为水力故障。对故障发生的各种原因应根据水泵工作实际情况，进行具体问题具体对待处理为原则，找出病因，尽快排除故障。

2.1 在水泵工作中如出现不出水或吸不上水。一般原因是水泵叶轮片或流道覆盖、充满杂物所形成的堵塞或水泵叶轮反方向工作运转；再个原因就是水泵工作装置地点超出水泵设计最大扬程范围。还有直接的原因是水泵启动工作前未注入一定量的水形成吸水泵管漏气或有气泡出现。所以排除故障要根据实际原因情况来定。当水泵水流量小或不出水时，只要及时清理叶轮上的杂物及流道、检查泵管是否漏水或漏气、或重新更换接电机电源线及重新选择合适的泵型就可解决问题。

2.2 扬程不足的原因，是水泵工作中的向外出口水压力低或水的速度流向慢，主要故障表现在水泵发生汽蚀现象、叶轮片长期工作使用后严重磨损或电机的转速与水泵型号不相配，过低或过高的转速，都会使水泵扬程的降低。因此，解决的办法就是适当降低水泵安装部位处或适当的增加泵进口处液位高度，这样就可以避免汽蚀的出现而造成扬程低，再次要及时或定期更换被磨损的叶轮、并选择与泵相匹配的电机，也是排除故障的方法之一。

2.3 水泵轴承过热的原因，主要由于轴承箱内缺乏相应的油或是油变质也会引起轴承温度升高异常。所以找出原因后，应及时添加适量的油脂、更换加注新的油。如水泵轴承或电机轴不同心、水泵轴变形弯曲等。可用千分表检测仪器测量水泵轴径向的跳动频率量大小，如果水泵是滚动轴承，通常跳动频率量0.05mm范围内；如果是滑动轴承，一般不应超过滑动轴承与相互摩擦的间隙。

2.4 水泵电动机过热，如水泵在工作中电压不稳定、或是电机过载运行时的电机电流超过最大的规定范围值。都会造成通风不良系统故障或由机组故障造成电动机过热。电动机过热严重时会造成绝缘烧坏、转子断条等情况发生。因此，在发现电动机过热时应进行停机检修。并检查或矫正水泵轴、水泵进出口阀门控制使得运行参数在泵容许的参数范围内，或拆开水泵体内构件排除摩擦也是解决问题的关键。在传动不畅造成的电动机过热情况下要必须及时进行检查清理维修，如水泵在运行时存在异常振动及声音，通常是由于泵轴与电机轴对中性差、泵轴弯曲变形、泵运行发生汽蚀及转动部件产生摩擦等引起，还应检查地脚、泵壳螺栓有无松动，检查泵的管道是否存在明显的应力。如果应力过大，应该在进口或出口处加以支撑，以减少或消除应力。必要时应拆卸并重新安装。并对电动机与水泵的传动系统进行彻底排查。找出故障所在点进行更换或即可。

结论：

总之，对水泵的检修和维护最重要的关键环节，就是要根据水泵的使用和发生故障的实际状况来看，进行有目标针对性的对水泵故障进行分析诊断，提高检修效率。并按照水泵的实际情况，可将泵的维护检修可分为四种类型和四种不同的维护层次。从以上文章综合情况来看，其积极性的维护方案是目前较为最理想的，维护成本低、效率高。与此同时，也要根据水泵的实际生产工作环境要求和具体条件，进行相对应的维护和检修，并注意收集和了解水泵工作使用过程中的资料和易出现的问题。这样可以及时的对出现的故障问题采取相关措施，以确保水泵的正常工作运行。

参考文献：

一叶障目的故事范文第4篇

WINBUGS软件并采用此软件进行建模分析，进行基于Gibbs抽样的MCMC方法的柴油机磨损故障分布计算，以实际算例证明此方法提高了柴油机磨损故障概率分布的计算精度。

关键词：柴油机；磨损故障；贝叶斯网络；MCMC；WinBUGS

中图分类号：TP311

文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2017）10-0190-05

1.概述

柴油机是船舶动力装置的关键设备，一旦其发生故障，将会严重影响船舶的正常运行，并有可能直接或间接地造成无法估量的经济损失，甚至可能损坏其他关键设备，严重时还会危及到船员和旅客的人身安全。船舶柴油机的工作环境和条件往往多变而恶劣，由于不稳定的环境与人为操作，船舶柴油机常在负荷与转速多变的工况下运转。柴油机的结构复杂性决定了柴油机故障类型的复杂性，负荷与转速多变又会直接导致柴油机的许多零部件常处于高温、高压、高速的环境下工作，加之人为因素导致的不足、操作不规范等，柴油机零部件故障多发、复杂，具有不确定性和多样性。

船舶柴油机的故障按照子系统来分，主要分为喷油系统故障、燃料系统故障、涡轮增压系统故障、冷却系统故障以及系统故障等。如果按照导致柴油机故障的原因来分类，那么主要有磨损、冲击振动、腐蚀、老化等。其中，磨损故障时柴油机的主要故障类型，约占船舶柴油机故障比率的37.5%t31。船舶柴油机磨损故障一旦发生，若没有及时、准确地排故和维修，就无法保障船舶动力装置的正常运行，甚至会导致严重的安全事故和经济损失。但是，过于频繁地对船舶柴油机进行检修，不仅会带来不必要的人为差错，还会导致维护费用急剧上升，不符合船舶管理的经济性要求。因此，掌握柴油机磨损故障的发生规律、合理地安排检修工作至关重要。

国内外在这一领域有不少相关研究，但大多集中在柴油机故障诊断技术可靠性分析方面，对磨损故障的具体分布研究不够细化，本文在这方面进行了一定的研究，结合MC-MC方法有效提高了船舶柴油机磨损故障分布的计算精度。

柴油机磨损故障的失效前平均时间（Mean Time To Fail-tire，MTI'F）的概率分布可以通过历史的统计数据获得，但由于船舶柴油机工作环境复杂多变，根据历史数据计算得出的概率分布仅能代表综合环境下的情况，对于近期具体的工作环境下的故障分布来说不够准确。如果能结合近期的MTTF数据，对由历史数据获得的柴油机磨损故障MTTF分布进行更新，就可以得到更加符合现有实际情况的概率分布，有效提高磨损故障发生的预测精度。

在信息更新方面，贝叶斯网络（Bayesian Network，BN）具有独特的优势。贝叶斯网络是表示随机变量间依赖和独立关系的网络模型，也称为贝叶斯网、因果概率网络或信念网络，它是一个有向非循环的图形结构，其中节点代表问题域的随机变量，节点间的有向边代表变量之间的直接依赖关系，每个节点都附有一个概率分布。贝叶斯定理可以结合先验信息和样本信息，获得更新的后验分布，提高预测精度，如图1所示。但是，贝叶斯统计的困难在于，后验分布是复杂的、高维的分布，难以进行直接计算，所以随着计算机技术与MCMC方法的发展，后验分布的计算被大大简化。

常见的船舶柴油机零部件故障分布规律有指数分布、正态分布、指数正态分布和威布尔分布。超载下工作或过热导致的柴油机故障、人为失误以及偶然操作不当引起的突发故障等均适用于指数分布的故障分布规律；由几种相对独立、作用均匀的微小差异量因素造成的零部件故障，如燃烧室组件、气缸和活塞等的磨损、喷油系统沉淀故障等，其故障概率分布函数大多为正态分布；油水系统和齿轮传动系统故障、滚珠轴承的磨损故障等服从威布尔分布规律。由于不同故障分布问题的在本文的研究方法下类似，所以，选取正态分布进行后续计算说明。

3.后验分布参数获取

在贝叶斯估计中，后验均值即为参数的估计。但在实际计算时，参数后验分布往往难以计算，解析法求解几乎不可能，计算量庞大而过程复杂。近十几年来，计算机技术高速发展，加之贝叶斯方法的不断改进完善，特别是MCMC方法以及Win-BUGS（Bayesian inference Using Gibbs Sampling）软件的发展和应用，原本复杂的高维计算问题可以通过从后验密度抽样取平均的方法方便快速地得到解决。原本传统蒙特卡洛的基本思想是，当所要求解的问题是某种事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，它们可以通过某种“试验”的方法，得到这种事件出现的频率，或者这个随机变数的平均值，并用它们作为问题的解。在处理高维、复杂的问题时，MCMC方法相对于经典的蒙特卡洛方法有明显的优越性，可以在非标准形式、各变量之间互相不独立的情况下进行分布的模拟，在近十几年内被广泛应用于贝叶斯统计、显著性检验等方面。

3.1 MCMC方法

MCMC方法的核心思想是反复对目标分布进行抽样，得到目标分布的一组样本数据，然后再利用抽样得到的样本对目标分布的性质进行分析和讨论。也就是说，通过建立一个平稳分布为π（x）的马尔科夫链来得到π（x）的样本，基于这些样本对目标分布进行各种统计推断。

在MCMC方法中，可以根据转移核的不同构造方法，将主要的MCMC方法分为三种：

（1）Metropolis抽样

Metropolis抽样是最先被使用的MCMC方法，基本思想是从一个对称分布抽取样本，计算接收样本的概率，根据求得的概率值决定是否接收样本，再抽取新的样本，重复这个过程，直至收敛。

（2）Metropolis-Hastings抽

Hastings把最初的Metropolis抽样进行了进一步推广，不要求抽取样本的分布为对称分布。

（3）Gibbs抽样

Gibbs抽样是MCMC方法中应用最广泛的一种，它是Me-tropolis-Hastings抽样的一种特殊情况。

3.2基于WinBUGS软件的柴油机零部件磨损故障分布计算

WinBUGS是英国剑桥公共卫生研究所的MRC BiostatisticsUnit推出的用MCMC方法进行贝叶斯推理的专用软件包。WinBUGS可以方便快捷地对各种或常用或复杂的模型和分布进行Gibbs抽样，贝叶斯网络的各变量节点之间的关系也可以通过简单直观的有向图模型进行描述。除此之外，WinBUGS还可以给出指定参数的Gibbs动态抽样图，用Smoothing方法得到后验分布的核密度估计图、抽样值的自相关图等，这使得我们可以对马尔科夫链的收敛性进行直观的判断。参数后验分布的均值、标准差、蒙特卡洛平均标准误差（MC error）等信息也可以直接得到。

在解决柴油机磨损故障MTFF的分布计算问题时，可以按照以下几个步骤进行后验分布参数的估计：

1）建立Doodle模型并检验

在WinBUGS中，Doodle模型通过节点、箭头和平板等元素来进行构建。模型中的每个节点都具备相应的详细属性，在构建Doodle模型时就要指定每个节点的详细属性。

检验Doodle模型的目的是检验WinBUGS对所建立的模型是否识别，即检验建立的模型是否符合软件要求。当出现报错信息时，需要修正模型，直至显示"model is syntactically cot-rect”。

2）载人数据、模型编译和设定初始值

数据输入可以按照以下方式进行定义：

list（t=c（98，110，77，56，102，89，126，97，74，52），

x=c（6，16，54，3 3，25，4 6’8 8’90），N=10）

这种数据的表示格式被称为S-PLUS格式。当输入的数据为多维数组形式，具体的数据输入格式可以参照软件中的Help按钮，其中有进行详细的介绍。

当数据载入后，就可以通过Compile按钮继续进行模型的编译，对数据的完整性和一致性进行检验。最终，写入初始值，通过load inits按钮进行设定。

3）变量监控和模型迭代

在Inference选项中的Sample按钮下，设置所需监控的变量，逐个输入并set。接着在Update中输入迭代次数，进行模型迭代。

4）结果输出

在之前打开的样本监控工具窗下输入，便可以得到所有设置节点的运行结果。至此，一个模型的构建到运行结束。

这四个步骤可以用图1来表示：

下面，本文将针对船舶柴油机气缸盖磨损故障的MTTF进行详细的算例说明，计算其更符合实际、更准确的概率分布。

4.实例应用

某船舶柴油机气缸盖磨损故障的MTYF历史数据与更新数据如表1、表2所示：

根据前面介绍的极大似然估计，利用现在最常用的质量管理统计Minitab，结合历史数据可以得出气缸盖磨损故障MTTF服从Normal（103.4，12.782），如图2所示：

Auto C（自相关函数）：自相关函数用于表征参数自相关程度的大小，波动范围越大，表示自相关程度越大。可使用自相关图来检测收敛性，如果自相关程度低，那么在迭代次数较少时就已收敛。此处自相关程度较低，基本在迭代次数20以内就已收敛，故后验分布计算值可信。

stats中的mean代表所求节点的后验平均值，通俗来说就是我们要得到的结果。样本数据越多，后验估计越准确。可以计算每个参数的Monte Carlo error（蒙特卡罗标准平均误差）来评定后验估计的精度。一般来说，仿真应一直进行到参数的MC error小于样本SD的5%，即可满足精度要求。此处结果均满足精度要求。

综合以上，链的收敛性可以通过以下几步来进行判断：

1）初步可由history和trace所画的图来初步观察，若值在一个平行的区域内而没有强烈的季节性，那么链可能收敛，此处明显可能收敛；

2）通过auto C自相关函数进一步判断收敛性，此处自相关程度低，在迭代次数很少时就已收敛；

3）接着，可根据running quantiles运行分位数来判断收敛性，图中分位点稳定，暗示已收敛；

4）最后，根据stats中的MC error比对应的后验标准差要小很多，那么就可以认为链收敛。链收敛就说明后验密度被精确估计。

某船舶柴油机气缸盖磨损故障MTYF：

先验分布：Normal（103.4，12.782）

一叶障目的故事范文第5篇

关键词：航空发动机；检测维护；孔探检测

航空事业不断发展对航空发动机的要求也越来越高，其安全性能与可靠性能都是航空正常运行的前提与基础。为了更好地促进航空事业的发展，我国不断改进航空发动机的参数与性能，对于航空发动机的故障检修也放在重点关注的地位，在长期的尝试与研制下，新型的孔探检测技术应运而生，在航空发电机的维护中发挥着重要的作用。

一、航空发动机的常见故障类型分析

在航空发动机中最常见的故障是高涵道涡轮风扇发动机，这是现代飞机中比较常见的发动机类型，该发动机由风扇、压气机、燃烧室、涡轮机相关附件组合而成，及时在高温、高压的环境下都可以正常工作，但是在过于高压与高温的情况下其往往发生运行故障，其故障多发部位为高压气机、高压涡轮机燃烧室三个部位。下面我们针对常见的故障部位进行具体阐述：

（一）高压压气机故障分析

高压压气机发生故障最主要的原因是进气道吸收的外来物的有力冲击、发动机的喘振，这两方面的原因可能会导致叶片严重受损或者造成机体疲劳损伤，如果在运行的过程中发生了叶片断裂的严重情况，直接损坏后面的几级转子叶片，整个发动机停止作业，如果发生在实际的航行中，后果不堪设想。

（二）燃烧室故障分析

当航空飞机的发动机长期处于高温状态下并坚持工作，燃烧室受损坏的几率非常大，其主要引发热损伤，常见的有三种类型，分别是燃烧室的烧裂、烧穿与掉块现象，鉴于原料的不同、燃料及燃油的喷射均匀程度不同，会出现不同程度的燃烧室损伤。与此同时，如果在燃烧室内保持了大量的碳， 降低发动机的运行效率，占据大量的空间，影响到航空运行的安全与稳定。

（三）高压涡轮存在的故障分析

高压涡轮在高温与高压的状态下也会产生不同程度的故障。在高压涡轮中导向器的叶片工作区域温度比较高，鉴于燃烧不均匀、喷油不均匀等影响，最容易导致前缘的烧毁，导致后边缘出现断裂及变形，严重情况下会导致掉块。除此之外，高压涡轮的故障还体现在因为高压涡轮的转子会以为内高速旋转而造成不必要的损伤，常见的有燃烧室掉块打伤涡轮转子叶片，导致其前缘卷曲、掉块甚至是烧融与裂纹现象产生，而后缘部位会出现不同程度的裂纹与积碳等，严重影响高压涡轮的运行效率，在严重的情况引发航空运行故障，造成巨大的生命与财产损失。

二、孔探检测技术的发展分析

针对航空发动机常见的故障，孔探检测作为一种性能优良的新型检测技术出现在航空发动机的检修与维护中，为航空运行的安全提供后期保障。常规上飞机维修方式发生了巨大的转变，原来按照设备与零部件的适用手册进行定期维修方式转变为定时的维修方式，定期对设备与零部件对照基础的物理标准进行有效的检查与检验，通过定期的检修与检验，确定其在下一个计划的检查或检验周期之前能否继续发挥功能与作用，这种独特的预测型检修方式使得检修程度更高，针对性更强，但是必须有适当的检测手段，基于对飞机零部件与电子元器件设计缺陷与运行故障的分析，最终形成了可靠性检修。该检修方式是对以往检修方式的改进与升级，以故障模式与故障影响分析为基础，确定维修的适合性，有效性与经济性，借助决断性原则进行预防性维修，防患于未然，其出发点主要是产品的故障规律不同，采取的控制方式不同，有针对性地进行维修时间的有效控制。从技术层面来分析，孔探检测技术可以及时发现飞机的损伤、战伤及既存的故障隐患，根据损伤的等级进行航空维修的先期处理，从而更好地促进我国航空事业的发展，保障航空运行的安全与可靠。

三、现有孔探检测技术在发动机维修中的应用分析

发动机的关键性部位，主要是主气流的通道部件、高压压气机、高压与低压涡轮的各级及叶片，燃油喷嘴、燃烧室等，这些地方故障频发但是鉴于拆卸繁琐的原因实现定期检测十分困难。而航空发动机孔探检测技术的诞生使得这些问题迎刃而解，借助孔探检测技术不需要拆卸这些部件就可以完成对故障的检修与机器的维护，操作起来十分简单便捷，造价也相对廉价。由此可以看出，孔探检测技术在航空发动机的维护中发挥了重要的作用。其具体体现在以下几个方面，针对每一个方面我们具体阐述与分析。

（一）利用孔探检测技术机型定期的检修与维护

定期检查对于航空运行安全来说十分重要，定期检查一般在无故障飞机上运行，利用孔探检测技术使得无故障飞机的定期检查十分简单。工作开始前应该对最近一次的孔探检测报告进行分析，并作为此次检查的依据，及时进行数据信息的对照，发现其中存在的发送机技术问题及实际运行状况，一般是以工作单元为小单位进行区域性的检修与排查。

（二）对突发事件的检修与维护分析

所谓的突发事件主要是指航空发动机突然出现的喘振、衣物及外来物打击进气道与参数异常变化等危急情况。以往对于航空运行过程中出现的突发事件很难做到有效规避，在短时间内进行故障排产，造成大量的经济与生命损失。有了孔探检测技术，我们可以借助该技术对航空中突发事件进行分析，一般来说，孔探检测中的内窥检查一般针对某一部位进行检查分析，工作前应该对常见的故障类型与故障产生原因进行深入分析，仔细检查损伤的部位，积极同技术人员制定工作程序，防止项目的漏检，争取在最短的时间内实现故障的解决，从而更好地促进航空运行的安全与稳定。

（三）对故障进行的有效检测分析

就目前发动机故障研究结果来说，发动机的常见缺陷有三种类型，一般为可忽略的缺陷故障、处于过渡阶段的缺陷故障及出现严重超标需要更换的发动机故障缺陷。最常见的是第一种故障，如果是使用时间较长的发动机其第二类缺陷的概率更大，利用孔探检测技术在对发动机进行更换时，积极做好发动机故障状态的检修，依据检修时间的长短进行研究分析，对根据实际运行情况进行酌情处理。

结束语：孔探检测技术在航空发动机故障检修与维护中的应用将是必然趋势，成为无损检测技术的重要手段之一，在我国航空发动机的维修中占据了重要地位，发挥着重要作用，本文通过对该技术的研究介绍，为孔探技术的未来发展指明了方向。孔探技术将在一次次系统改良与技术升级下获得更大的性能提升。

参考文献：

[1] 黄选红.孔探检测在航空发动机维护中的应用[J].机械，2009，08：66-69+80.

[2] 张勇.航空发动机故障诊断中孔探图像特征提取技术应用研究[D].国防科学技术大学，2006.