風機齒輪箱的維修方式

1 風機齒輪箱比例強度模型
1.1 風機齒輪箱的維修方式
針對風機齒輪箱這一復雜多部件可修系統而言，在壽命期限內發生故障，不需要對整個設備進行更換，而僅更換或維修部分部件，來維持所預定的功能，故在其整個壽命期內將發生多次故障及維修活動。根據維修類型和維修程度的不同，維修可分為如下幾種 [15-16]（1）完全維修。指設備修復如新，如齒輪箱整機更換就屬于完全維修。其維修因子：
M =0。
（2）最小維修。指設備修復如舊，如齒輪箱零部件加固、潤滑油更換等屬于最小維修。其維修因子 M =1。

（3）不完全維修。指設備維修后，功能得以恢復，設備狀態介于完全維修和最小維修之間。如齒輪箱零部件更換或維修屬于不完全維修。其維修因子 0< M <1。對于風機齒輪箱常見的故障，如輪齒損壞、軸
承磨損等故障類型而言，通常僅對其部分部件進行更換或維修而不進行整機更換。故雖然其功能得以恢復，但其健康狀態通常處于“修復如新”與“修復如舊”之間，即不完全維修(0<M<1)。因此，本文針對不完全維修建模研究維修活動與實際情況更加吻合。不完全維修對系統強度函數的影響如圖1所示。
圖 1 不完全維修(0< M <1)Fig. 1 Imperfect repair (0< M <1)其中： ( )v t 為齒輪箱的強度函數；mv 為失效臨界強度值；
t 為齒輪箱故障時刻(假設維修時間相對設備運行時間可以忽略不計)。
1.2 比例強度模型
在 PIM 中，每次故障事件是隨機的，故障事件通常被視為一個非齊次 Possion 過程，則系統發生失效的強度函數為
(1)
其中： t 是齒輪箱的運行時間； ( )v t 為齒輪箱在 t 時刻的強度函數；0 ( )v t 為基本強度函數； ( ) N t 為設備在區間(0, t )內失效次數； ( ) Z t 是系統在時刻t的協變量； γ 為協變量回歸參數。
比例強度模型包括全參數型和半參數型，當失效規律已知(0 ( )
v t 已知)時，為全參數型PIM，能同時估計出基本強度函數的參數和協變量的回歸系數，參數估計的準確率相對較高；當失效規律未知(0 ( )v t 未知)時，采用半參數型PIM。1994年Kumar綜述了對PIM參數的各種估計方法，以基本強度函數服從威布爾分布的PIM的估計結果最為準確。 研究表明， 齒輪箱的故障時間服從威布爾分布，其強度函數為(2)其中： β 為形狀參數； η 為尺度參數；
( ) Z t 為系統
在 t 時刻的協變量； γ 為協變量的回歸參數。協變量可分為外部協變量和內部協變量。外部協變量包括風機齒輪箱的運行環境溫度、工作負荷等，而內部協變量包括反映齒輪箱故障征兆的振動數據、溫度數據等?？紤]維修效應對強度函數的影響，既可以將維修效應作為衰減因子得到虛擬壽命過程，也可以將其作為協變量疊加到強度函數中，本文采用后者。