现代风电机组正朝着大型化和复杂化方向发展,在风况复杂多变、风浪叠加冲击、高温度、大湿度、高盐雾腐蚀等多种复杂恶劣运行环境下,大型海上风电机组面临着严峻的服役可靠性问题。海上风电投资风险大,运维成本高,对风电机组可靠性提出了更高的要求,提高可靠性是推动海上风电发展的基石。现有针对风电机组的可靠性研究大多聚焦在零部件,且只能从定性的角度分析零部件的可靠性状态,如有限元分析、动态特性分析等,缺少定量地评估系统全寿命周期的时变可靠性。大型风电机组各子系统的失效模式和失效机理不尽相同,如液压系统、传动链系统和电气系统等,需要研究系统的结构和失效机理,采用多学科交叉方法,建立各系统的时变可靠性评估模型。大型风电机组是一个多系统高度集成的复杂机电液一体化装备,各零部件的复杂度、技术水平、重要度、工作环境等有较大差异,针对关键零部件的可靠性分配,需要充分考虑零部件的影响因素和服役时间,将客户所提整机可靠性指标向下分配给各零部件和子系统。论文以某大型风电机组为研究对象,统计分析现场可靠性数据,确定了该型风电机组的关键子系统,并分析关键子系统的失效机理。针对风电机组的液压系统、传动链系统和冗余系统,根据系统的结构特点和失效机理,考虑零部件的均载特性、疲劳损伤、强度退化、零部件替换、参数不精确等要素,深入研究关键子系统的时变可靠性建模和评估方法,揭示相关要素对子系统时变可靠性的影响规律,同时分析关键零部件的可靠性重要度。根据风电机组的现场可靠性数据和关键子系统的时变可靠性评估,综合考虑关键零部件的影响因素和服役时间,采用改进的可靠性分配方法开展关键零部件的可靠性分配,并对可靠性分配结果进行评价,为大型风电机组的可靠性和可用性提升提供理论支撑。本文的主要研究内容如下:（1）探讨我国风电机组现场可靠性数据管理存在的问题,并提出建议和措施;通过统计分析某风场的故障数据,确定风电机组的关键重要子系统,分析关键重要子系统的失效机理,为系统可靠性评估提供条件。（2）根据风电机组液压系统的结构特点和失效模式,考虑冗余零部件的均载特性和失效信息的模糊不确定性,提出考虑均载特性的风电机组液压系统时变可靠性建模方法;通过建立基于动态故障树和基于生存特征的液压系统时变可靠性模型,分析液压系统在给定时间下不同状态的模糊失效概率和给定隶属度下的模糊可靠度,研究均载的不同建模方法对液压系统可靠性的影响。（3）研究基于疲劳损伤和强度退化的风电机组传动链系统时变可靠性建模与评估方法。建立大型风电机组气-弹-控耦合系统动力学模型,获得关键传动件的载荷时间历程,推导齿轮接触应力计算公式;采用雨流计数获得齿轮弯曲应力和接触应力的均幅值矩阵,检验应力服从的概率密度分布函数,采用降半梯形模糊数表征零部件的强度退化过程,推导齿轮和轴承的时变可靠性函数;考虑行星轮和下风向双轴承的均载效应,根据传动链系统的故障树,建立风电机组传动链系统时变可靠性模型,研究不同风况对轴承、齿轮和传动链系统时变疲劳可靠性的影响,揭示强度退化对传动链系统可靠性和失效率的影响规律。（4）在全面深入分析大型风电机组冗余系统多重失效机理的基础上,推导冗余系统的可靠性函数,采用生存特征表征零部件的替换,建立基于零部件替换的风电机组冗余系统时变可靠性模型,研究不同替换策略对冗余系统时变可靠性的影响,揭示风电机组冗余系统时变可靠性的变化规律;采用P-Box描述零部件的不精确失效率,研究冗余零部件的边缘可靠性重要度和联合可靠性重要度,为大型风电机组考虑零部件替换下的可靠性提升提供新的技术手段。（5）充分考虑关键零部件的影响因素和服役时间,提出一种改进的可靠性分配方法,将用户所提系统可靠性指标向下分配给各零部件,并与其它传统可靠性分配方法计算结果进行对比;结合零部件的维修性分配与预计,采用基于复合权重和模糊数的可靠性评价方法,对可靠性分配结果进行评价;通过冗余设计提升薄弱环节的可靠性,建立系统的时变可靠性评估模型,实现风电机组可靠性闭环设计。