[发明专利]一种基于IM和LMLE-BU算法的海底管道剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种基于IM和LMLE‑BU算法的海底管道剩余寿命预测方法，包括以下步骤：1)将不完全维修下的海底腐蚀管道的退化规程通过非线性分阶段随机扩散过程进行描述，其中，设全寿命周期内进行了n次不完全维护，则退化过程包括n+1个阶段，得经i次维护活动后，t时刻腐蚀管道退化状态X(t)；2)根据步骤1)得到的经i次维护活动后，t时刻腐蚀管道退化状态X(t)得t_i,j时刻的剩余寿命函数，再根据t_i,j时刻的剩余寿命函数计算在t_i,j时刻管道的剩余寿命L_i,j；3)构建t_i,j时刻的剩余寿命概率密度函数，然后根据t_i,j时刻的剩余寿命概率密度函数计算在各个检测时刻管道剩余寿命的期望值，该方法预测不完全维修下管道退化的剩余寿命。

技术领域

本发明属于海底油气管道输送技术领域，涉及一种基于IM和LMLE-BU算法的海底管道剩余寿命预测方法。

背景技术

维护维修是海底腐蚀管道寿命周期内的一项重要内容，在保证其安全运行方面发挥着重要作用，基于状态的维修是一种全新的维护方式，它根据腐蚀管道在服役过程中，通过定期地监测状态退化量获得退化数据，并将其与设定的预防性维护阈值和失效阈值进行比较来判断其退化程度，进而采取相应的维修措施。避免了传统方法定性地只依靠经验和推断以及规定来确定维修模式，较好地避免了腐蚀管道维修不足和维修过度的问题，不仅降低了维修成本,同时提高了管道的可用度和可靠性。在以往的文献中特别是研究基于状态维修策略优化的模型中，大都是假设预防性维修活动是在“完全维修”的前提下进行的，即假设系统能够“修复如新”。然而实际情况却并非如此，由于多方面原因的限制，大多数的情况，设备经过预防性维修后的状态不会是全新的初始状态，或者是需要非常高昂的费用才能使腐蚀管道在维修后回复到全新的状态。考虑到海底腐蚀管道运营的安全性与维修的经济可承受性，作为实际的维修方式，不完全维修是更贴切的。

随着不完全维修活动(Imperfect Maintenance，IM)已经广泛应用到很多领域，并且在其他领域也取得了很好的效果且其维修效果是随机变化的，设备的寿命周期会根据维修效果的变化和维护次数不同而改变。目前关于腐蚀管道剩余寿命预测的方法大多均假设在预测间隔之间没有任何维修操作，腐蚀管道的整个寿命周期没有改变，因此在与维修策略相结合时只能用故障后替换或预防性更换的维修策略，没有凸显维修的经济效益。

目前，已经开发出许多关于不完全维修下设备退化的剩余寿命预测研究的模型，但总体来看，不完全维修干预下海底腐蚀管道寿命研究还处于起始阶段，且大部分研究主要以维护策略制定为目的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于IM和LMLE-BU算法的海底管道剩余寿命预测方法，该方法预测不完全维修下管道退化的剩余寿命。

为达到上述目的，本发明所述的基于IM和LMLE-BU算法的海底管道剩余寿命预测方法包括以下步骤：

1)将不完全维修下的海底腐蚀管道的退化规程通过非线性分阶段随机扩散过程进行描述，其中，设全寿命周期内进行了n次不完全维护，则退化过程包括n+1个阶段，得经i次维护活动后，t时刻腐蚀管道退化状态X(t)；

2)根据步骤1)得到的经i次维护活动后，t时刻腐蚀管道退化状态X(t)得t_i,j时刻的剩余寿命函数，再根据t_i,j时刻的剩余寿命函数计算在t_i,j时刻管道的剩余寿命L_i,j；

3)构建t_i,j时刻的剩余寿命概率密度函数，然后根据t_i,j时刻的剩余寿命概率密度函数计算在各个检测时刻管道剩余寿命的期望值。

步骤1)中经i次维护活动后，t时刻腐蚀管道退化状态X(t)为：