基于粒子群算法的天然气管道预防性维修周期优化研究

摘要

我国部分天然气管道设备已逐渐步入老龄化阶段，管道设备的预维修工作就凸显其重要性。要想有效避免管道事故发生，一方面要求企业提升设备的可维修性，提高设备可靠度，另一方面企业会尽可能降低设备维修成本，使制定的维修策略既经济又合理。本文将结合以可靠性为中心的维修和序列预防性维修两种思想，以可靠度和维修成本为优化目标，建立天然气管道设备的预防性维修周期优化模型，在 MATLAB环境下，运用多目标粒子群算法对模型优化求解，得到天然气管道设备的预防性维修周期，以此来制定经济有效的天然气管道维修策略。本文主要研究内容如下： （1）天然气管道设备维修现状分析。在对天然气管道设备维修现状进行定性分析的基础上，针对天然气管道设备的特点，分析其故障率和故障分布，选择符合实际情况的故障分布函数。同时，针对现阶段天然气管道设备的定周期维修模式，选择采用更经济、更符合实际情况的弹性周期维修方式。 （2）基于粒子群算法的预防性维修周期优化模型的构建。在理论和实际分析的基础上，结合以可靠性为中心和序列预防性维修的思想，提出模型建立假设，分析维修成本要素和维修周期要素组成，将可靠度和维修成本作为优化目标，建立可靠性-维修成本多目标优化模型，以达到设备可靠度高和维修成本低的目的。 （3）模型的算法实现。运用多目标粒子群优化算法，设计天然气管道预防性维修周期的求解步骤，针对具体案例，运用MATLAB编程工具，实现可靠性-维修成本多目标优化模型，得出同时满足维修成本和可靠度要求的维修次数和最优预防性维修周期，为天然气管道设备预防性维修策略提供理论依据。

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1 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及研究方法

2 研究理论基础

2.1 设备维修概述

2.2 预防性维修理论概述及分类

2.3 以可靠性为中心的维修理论

2.4 本章小结

3 天然气设备维修现状

3.1 设备故障率及故障分布

3.2 天然气设备维修存在的问题

3.3 长输天然气设备维修方法

3.4 本章小节

4 天然气管道预防性维修周期优化模型

4.1 优化模型假设

4.2 预防性维修周期模型要素

4.3 可靠性-维修成本多目标优化模型

4.4 本章小结

5 基于粒子群算法的天然气管道预维修周期求解

5.1 解决多目标问题的粒子群优化算法

5.2 可靠性-维修成本多目标优化模型算法实现

5.3 实证研究

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文

致谢