方 冰

(合肥工业大学电气与自动化工程学院，合肥 230009)

发电机、变速箱、叶片与液压元件是风力发电机的核心部分，据相关统计发现，由叶片、变速箱失效导致风力发电机故障的概率达到了79%[1]，风力发电机变速箱在工作中处于高速旋转状态，在压力与磨损共同作用下[2]，其性能和工作效率逐渐劣化，甚至引起整个变速箱故障。

劣化系统的状态维修决策问题是目前设备维护领域的热点问题之一，相关学者对这方面的研究也取得了一定的成果。Byon E和Ding Y把风力发电机系统看作有多种故障模式的多状态退化系统，考虑了自然条件因素，基于马尔可夫决策过程讨论了劣化系统的维修策略优化[3]；Tai A H和Chan L Y研究了考虑维修时间分布的基于预防维修阀值的连续状态维修优化模型[4]；刘华鹏研究了风电机组的变速箱的状态维修，以单位时间费用最低为目标，建立了单部件最优更换时间模型[5]；程志君研究了连续劣化系统的状态维修模型，用Levy过程描述其状态变化，利用更新过程理论解决了此类优化问题[6]。

笔者以风机变速箱为研究对象，将系统连续的劣化过程划分为有限劣化状态，把变速箱随着时间逐渐劣化的过程看成一个Gamma过程，以风机长期运行的单位时间费用为最小为目标，建立基于半马尔可夫决策过程的状态维修[7]优化模型。

1 变速箱随机劣化过程模型①

将风力发电机变速箱系统的劣化过程离散成n个状态，风力发电机组通常采用三级行星齿轮箱(由行星齿轮和三级齿轮组成)，高速运转的齿轮经常会由于磨损、振动、温度过高而发生故障，从而影响整个变速箱的运行状态。……