(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111433171.X (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 海洋石油工程股份有限公司 地址 300000 天津市滨 海新区自贸试验区 （空港经济区） 西二道82号丽港大厦裙 房二层202-F10 5室 申请人 中海油研究总院有限责任公司 (72)发明人 陈荣旗　尹丰　周雷　张振兴　 石磊　朱春丽　王巍巍　 (74)专利代理 机构 北京东方灵盾知识产权代理 有限公司 1 1506 代理人 郑利华 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06K 9/62(2022.01)G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种水下管汇可靠性评估及故障预测的方 法 (57)摘要 本发明公开了一种水下管汇可靠性评估及 故障预测的方法， 该方法首先对 水下管汇的失效 模式进行分析， 并根据失效模式分析结果建立水 下管汇结构失效故障树模型， 故障树顶事件为 “水下管汇结构失效 ”， 子系统包括 “支撑框架结 构失效”、“导向结构失 效”、“保护结构失 效”、“吊 装结构失效 ”， 逐级演绎相应子系统及相关底事 件建立水下管汇结构失效的故障树模 型， 然后通 过模糊综合评价来确定故障树底事件的失效率， 最后采用动态贝叶斯的方法对水下管汇进行可 靠性评估及故障预测。 本发明方法可以有效地对 水下管汇进行可靠性分析及故障预测， 解决了对 水下管汇结构可靠性评估和故障预测研究不够 充分的问题， 可以为水下管汇的可靠性分析提供 参考， 对其他水下设备的可靠性评估及故障预测 具有借鉴 价值。 权利要求书2页 说明书8页 附图9页 CN 114372405 A 2022.04.19 CN 114372405 A 1.一种水 下管汇可靠性评估及故障预测的方法， 通过以下步骤完成， 其特 征在于： S1： 针对水下管汇失效， 识别水下管汇各部分的故障模式， 并对失效影响、 失效原因及 失效概率等级进行分析， 并根据故障模式的严 酷度和失效概 率等级， 对故障模式进行分级； S2： 根据步骤S1的分析， 以 “水下管汇结构失效 ”为顶事件， 采用逐级演绎的方法建立水 下管汇结构失效故障树模型； S3： 于历史失效数据， 采用模糊综合评价的方法量化水下管汇结构失效故障树底事件 的故障率， 结合所有底事 件的故障率， 求出顶事 件的故障率以及失效概 率； S4： 采用动态贝叶斯方法， 求出水下管汇可靠度， 并根据贝叶斯方法的逆向推理进行水 下管汇故障预测。 2.根据权利要求1所述的水 下管汇可靠性评估及故障预测的方法， 其特 征在于： 步骤S3具体包括以下步骤： S31、 首先将故障树底事件设计成含义明确的底事件等级评价表， 邀请该领域的专家组 成评估小组， 各专 家根据自己的经验 对底事件发生的可能性做出判断； S32、 成立专家委员 会， 成员应包括设计、 制造、 安装、 测试及运行维护的每个关键阶段 的专家； S33、 确定每位专家评价权重， 不同专家的权重根据职位、 工龄和教育水平的不同进行 折算； S34、 确定专家语言评分量表， 针对每一个底事件， 用 “非常低(VL) ”、“低(L)”、“比较低 (FL)”、“中(M)”、“比较高(FH) ”、“高(H)”、“非常高(VH) ”7个定义语言表达基本事件发生概 率， 同时采用三角 ‑梯形隶属函数来描述专 家语言； S35、 将专家语言表达转化为模糊数， 求出各模糊语言所对应的λ截集， 在 λ截集下， 针对 底事件X， 求出 各专家意见总的模糊集z： 其中 为有界和算子； “∧”为取小运 算； EXPi为第i为专家针对底事 件X所打的分； Wi为第i位专家所占的权 重(0<Wi<1)； fEXPi为第i位专家打的分数 所对应的隶属函数； aEXPi、 bEXPi为第i位专家打的分数所对应的隶属函数的λ截集的上限所对应的系数， 为正 实数； cEXPi、 dEXPi为第i位专家打的分数所对应的隶属函数的λ截集的下限所对应的系数， 为正 实数； 进而求得平均模糊数W的隶属函数， 其中 a、 b、 c、 d为 正实数；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114372405 A 2S36、 分别定义出模糊最大集和模糊最小集， 通过左右模糊排序法将模糊数转化为模糊 可能值FP S(w)： 首先定义模糊最大集和模糊最小集： 则模糊数的左、 右模糊可能性 值分别为： 其中， sup表示求一个集合的最小上界， FPSR(w)为模糊数的右模糊数， FPSL(w)为模糊数 的左模糊数； 则模糊可能值FP S(w)为： 最终算出 FPS(w)＝x； S37、 将模糊可能值(FP S)转化为模糊失效率(F FR)： 该值即为由模糊综合评价法求得的基本事 件X的发生 概率。 S38、 结合所有底事 件的故障率， 通过布尔运 算， 求出顶事 件的故障率以及失效概 率。 3.根据权利要求1所述的水 下管汇可靠性评估及故障预测的方法， 其特 征在于： 步骤S4具体为： S41、 基于水下管汇的故障树模型， 通过Netica软件进行贝叶斯网络模型的仿真分析， 根据威布尔关系失效函数， 每 个失效模式的失效概 率可以由下式计算： F(t)＝1‑exp{‑(t‑γ)m/t0},t≥γ≥0,t0,m≥0 其中， m称作形状参数， γ称作位置参数， t0称作尺寸 参数， t为给定时间。 S42、 定义时间区间， 根据每个失效模式的概率分布， 得到系统在每个时间片的可靠程 度； S43、 当水下管汇结构失效， 取相应时间片， 根据贝叶斯的逆向推理， 得出各个失效模式 的失效概 率， 完成水 下管汇的故障预测。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114372405 A 3