[01459919]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

海洋蕴藏着全球70%以上的油气资源,是未来油气开发的主战场。深水防喷器系统是海洋油气资源能否实现安全高效勘探开发的重要保障,其一旦失效,将有可能引起灾难性的后果。以2010年墨西哥湾井喷事故为例,因其深水防喷器系统未能及时关闭事故井口,造成了严重的海洋污染和人身伤亡事故,经济损失超过680亿美元。因此,如何科学地设计制造出工作可靠性高的深水防喷器系统是一个世界性的重大难题。 该项目在国家自然科学基金和“863”计划等资助下,经过10余年攻关,在深水防喷器系统设计制造理论与方法方面,取得了一些原创性成果,理论成果受到了美国、瑞典等国家10余位院士的高度评价,采用该理论成果研发的深水防喷器系统荣获国际顶尖展会“第十三届中国国际石油石化技术装备展览会”唯一的“展品创新金奖”。 发现点一：首次提出了“源冲击概率”的新概念,发现了共因失效、不完全覆盖和不完全维修等对深水防喷器系统可靠性和可用性的影响机制,以及深水防喷器系统操作流程节点与风险评估贝叶斯网络节点的结构映射机制,构建了多源不确定性条件下深水防喷器系统RAMS-R（可靠性、可用性、维修性、安全性、风险）评估及设计理论体系。美国工程院院士Way Kuo教授认为该理论成果高可靠性地保证了深水防喷器系统的操作安全。 发现点二：探明了深水防喷器系统的瞬态与间歇故障发生机理、故障特征及演变规律,以及噪声、动态故障与特征信号三者的规律关系,首次提出了大数据驱动的瞬态、间歇和永久故障的在线监测与智能化诊断方法,极大降低了系统的虚警,显著提高了系统诊断的准确度。国际核能院院士张勤教授认为该理论成果较好地解决了海洋石油水下装备瞬态和间歇故障诊断问题,提高了故障诊断准确度,对非永久故障诊断方法论做出了很大贡献。 发现点三：针对深水防喷器系统关键零件的加工难题,率先提出了基于油包水工作液的绿色高效电火花铣削及成形加工新方法,首次发现在放电间隙中微米级水滴可以通过碰撞传递电荷并改变极间电场分布的新现象,构建了深水防喷器系统关键零件的电火花加工应用基础理论体系。美国物理学会对该成果的评述是对电火花加工的放电击穿机理有了新认识,对认识一些重要的自然现象和拓展接触起电的工业应用具有重要意义。美国科学院院士Heinrich Jaeger教授和巴西科学院院士Hans Herrmann教授充分肯定了我们发现的水可以通过碰撞传递电荷的现象。 该项目共发表SCI论文112篇,其中高被引论文6篇,热点论文1篇,出版英文专著5部;获授权发明专利57项,其中国际专利4项。8篇代表性论文被50多个国家的专家学者在Web of Science库他引387次,其中SCI他引356次。项目组成员应邀在国际会议上作Plenary和Keynote报告12次,Invited报告8次;培养出德国洪堡学者3人、欧盟玛丽居里学者1人、英国牛顿学者1人、香港香江学者2人、山东省泰山学者3人等;该项目团队获评山东省“青春担当好团队”,并被中国青年报、“学习强国”学习平台、新华网等宣传报道,在海洋油气装备领域具有重要的学术影响力。