基于动态贝叶斯网络的深水防喷器系统实时可靠性评估方法研究
批准号:
51309240
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
蔡宝平
依托单位:
学科分类:
海岸工程与海洋工程
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
沈蓉、刘静、刘增凯、王晓龙、于示林、范谦、张云卫
中文摘要
深水防喷器系统是海洋油气钻井中一种高自动化和高可靠性的关键井控装备,一旦失效,将引起灾难性后果。本项目提出将动态贝叶斯网络模型应用于深水防喷器系统实时可靠性评估的新方法。建立考虑不完全维修和预防性维护的动态贝叶斯网络结构模型;研究融合多源不完备信息的模块化动态贝叶斯网络参数学习方法;研究多源信息融合的分层理论与动态贝叶斯网络相结合的实时可靠性评估方法;采用动态贝叶斯网络近似推理算法,研究实时可靠性评估模型的快速推理方法;采用敏感性分析方法验证实时可靠性评估模型的正确性;研究不完全维修和预防性维护对深水防喷器系统可用性的影响,研究深水防喷器系统基本部件的重要度序列;开发深水防喷器系统实时可靠性评估软件,并在自主研发的深水防喷器模拟样机上进行测试。本项目的研究对丰富贝叶斯网络的理论和内容,提高海洋石油钻探开发的安全性,具有重要的理论意义和工程应用价值。
英文摘要
Subsea blowout preventer (BOP) system is the key well control equipment with high automation and reliability during offshore oil drilling. It may cause disastrous consequence once it fails. The application process of dynamic Bayesian networks (DBN) in the real-time reliability evaluation of subsea BOP system is presented in this research. The DBN structure model will be established taking account of imperfect repair and preventive maintenance. The modular DBN parameter learning method with multi-source incomplete information will be researched. The real-time reliability evaluation model based on the theory of hierarchies of multi-source information fusion and DBN will be established. The high-speed reasoning algorithm of real-time reliability evaluation model will be researched by using approximate reasoning algorithm of DBN. The real-time reliability evaluation model will be verified by using sensitivity method. The influence of imperfect repair and preventive maintenance on the availability, and the important sequence of basic components of subsea BOP system will be studied. The real-time reliability evaluation software of subsea BOP will be developed and tested in the home-grown subsea BOP prototype. The research will increase the theory and content of Bayesian networks, improve the safety of offshore oil drilling, and have a very important significance in theory and in engineering.
为了提高海洋石油钻探开发的安全性,本课题采用贝叶斯网络模型研究了深水防喷器系统的实时可靠性评估方法。将马尔可夫模型与动态贝叶斯网络相结合,建立了考虑不完全维修、预防性维护、不完全覆盖和共因失效的可靠性评估模型,研究了深水防喷器组三模冗余电控系统的可靠性。为了准确掌握深水防喷器系统的实时在线性能状态,提出一种由基于贝叶斯网络的根源故障诊断阶段和基于动态贝叶斯网络的可靠性评估阶段构成的实时可靠性评估方法,研究了深水闸板防喷器的实时可靠性,采用互信息和置信变化研究了组件的重要度序列。提出一种创新的多阶段动态贝叶斯网络模块,基于该模型,开发了一种安全仪表系统的安全完整性水平计算方法,解决了传统的马尔可夫、故障树等模型二元变量限制、状态空间爆炸等难题,这是对IEC61508等国际标准中安全完整性水平计算方法的重要补充。利用MATLAB软件开发了一款深水防喷器系统可靠性评估软件,可实现实时可靠性评估与安全完整性水平计算等功能,并在深水防喷器模拟样机上进行了测试。通过本项目的研究,建立了一套基于动态贝叶斯网络的复杂系统实时可靠性评估方法和理论体系,丰富可靠性工程和贝叶斯网络的理论和内容。
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DOI:
10.1371/journal.pone.0125703
发表时间:
2015
期刊:
PloS one
影响因子:
3.7
作者:
[Liu Z, Liu Y, Shan H, Cai B, Huang Q]
通讯作者:
Huang Q
A real-time fault diagnosis methodology of complex systems using object-oriented Bayesian networks
使用面向对象贝叶斯网络的复杂系统实时故障诊断方法
DOI:
10.1016/j.ymssp.2016.04.019
发表时间:
2016-12-01
期刊:
MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING
影响因子:
8.4
作者:
[Cai, Baoping, Liu, Hanlin, Xie, Min]
通讯作者:
Xie, Min
A framework for the reliability evaluation of grid-connected photovoltaic systems in the presence of intermittent faults
存在间歇性故障的并网光伏系统可靠性评估框架
DOI:
10.1016/j.energy.2015.10.068
发表时间:
2015-12-15
期刊:
ENERGY
影响因子:
9
作者:
[Cai, Baoping, Liu, Yonghong, Liu, Zengkai]
通讯作者:
Liu, Zengkai
DOI:
10.1016/j.isatra.2014.07.003
发表时间:
2015
期刊:
ISA transactions
影响因子:
7.3
作者:
[Zengkai Liu;Yonghong Liu;Bao-ping Cai;Xiaolei Li;Xiaojie Tian]
通讯作者:
Zengkai Liu;Yonghong Liu;Bao-ping Cai;Xiaolei Li;Xiaojie Tian
DOI:
10.1109/tpel.2016.2608842
发表时间:
2017-07-01
期刊:
IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS
影响因子:
6.7
作者:
[Cai, Baoping, Zhao, Yubin, Xie, Min]
通讯作者:
Xie, Min
共 18 条
数字孪生驱动的海洋石油水下生产系统视情维修理论及方法
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批准号:52171287
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项目类别:面上项目
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资助金额:59万元
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批准年份:2021
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负责人:蔡宝平
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依托单位:
海底复杂环境下深水采油树系统失效机理及故障诊断方法研究
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批准号:51779267
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:蔡宝平
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依托单位:
国内基金
海外基金