故障樹分析法（FTA）判斷液泵故障分析研究

(唐山礦業(yè)公司，河北 唐山 063000)

1 南京產(chǎn)BRW400/31.5、BRW200/31.5液泵故障分析

1.1 泵的某一吸液閥或排液閥卡住

由于長時間使用疲勞過度或銹蝕嚴(yán)重都可能導(dǎo)致彈簧斷裂。吸排液閥的彈簧軟或短及卸載閥壞都可以導(dǎo)致沖擊過大使閥錐斷裂。其次由于閥錐質(zhì)量問題，熱處理時硬度超過規(guī)定硬度也容易造成閥錐斷裂。

1.2 自動卸載閥主閥閥芯卡住不能動作

這一原因和人為因素有很大關(guān)系，由于沒有定期更換易損件如滑套內(nèi)的密封圈用的過久不更換，閥芯使用的太久磨損嚴(yán)重都能導(dǎo)致主閥閥芯卡住不動作。

1.3 高壓過濾器阻塞

主要原因是吸排液閥上破損的密封圈進入過濾器內(nèi)?；蛴捎陂L時間沒有使用濾芯導(dǎo)致慮芯銹蝕嚴(yán)重，高壓過濾器阻塞。

1.4 自動卸載閥下部推動活塞卡住不動作

其原因是復(fù)位彈簧折斷或沒有復(fù)位彈簧，推力活塞磨損嚴(yán)重，組裝不得當(dāng)或?qū)蛱酌芊饷撀鋵?dǎo)致導(dǎo)向套有毛刺。

1.5 自動卸載閥主閥不起作用，先導(dǎo)閥出液小孔堵住

由于看泵人員不細(xì)心，液箱蓋沒有隨時關(guān)閉，掉入雜物使液箱內(nèi)液體變臟，堵住出液小孔。由于質(zhì)量問題如開膠掉底。或沒有定期更換清洗吸液過濾網(wǎng)，使小雜物進入先導(dǎo)閥堵住先導(dǎo)閥出液小孔。

1.6 液箱內(nèi)液位低

液箱內(nèi)液位低泵不能吸進工作液導(dǎo)致不能排出高壓液。由于泵箱內(nèi)沒有及時加入乳化液或由于泵箱開焊漏液。

1.7 卸載閥未關(guān)閉

在有手動卸載閥的泵上如果手動卸載閥未關(guān)緊，導(dǎo)致自動卸載閥不工作，在壓緊螺套未壓緊的情況下卸載閥也不關(guān)閉。

1.8 吸液管截止閥未打開

這一原因主要是截止閥損壞根本打不開或截止閥在打開的位置上實際是關(guān)閉的。

2 乳化液泵站故障樹的定性分析

對乳化液泵站進行定性分析的主要目的就是找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的故障模式，即弄清系統(tǒng)（或設(shè)備）出現(xiàn)最不希望發(fā)生的事件（故障）有多少種可能性。如果故障樹的某幾個底事件同時發(fā)生時，將引起頂事件(系統(tǒng)故障)的發(fā)生，把這些底事件組成一個集合的形式，這個集合稱之為割集。

也就是說，一個割集代表了系統(tǒng)中一種故障發(fā)生的可能性，即一種失效模式。如果去掉其中任意一個底事件就不再是割集，則這個割集就叫做最小割集，最小割集發(fā)生時，頂事件必然發(fā)生。

綜上所述，一棵故障樹的全部最小割集的完整集合就代表了頂事件發(fā)生的所有可能性。

2.1 計算此系統(tǒng)的最小割集

例如，該乳化液泵站的故障樹中“泵的某一吸液閥或排液閥卡住”，以此樹最上一級的中間事件暫做為頂事件，先將各個級的中間事件及底事件設(shè)為某些變量。

T1泵的某一吸液閥或排液閥卡住

Ga彈簧斷裂

Gb閥錐斷裂

Gc沖擊過大

x1銹蝕

x2使用時間過長

x3質(zhì)量問題

x4彈簧短或軟

x5卸載閥壞

處于故障樹最下一級的中間事件是Gc，對應(yīng)的邏輯門為或門，所聯(lián)系的底事件是x4x5，因此

Gc=x4Ux5

對于上一級的中間事件Gb，則是通過或門與底事件x3與Gc相聯(lián)系，因此

Gb=x3UGc=x3Ux4Ux5

同理可知Ga=x1Ux2

最后可知頂事件T1的表達式為

T1=GaUGb=GaUx3UGc=x1Ux2U x3Ux4Ux5

2.2 用最小割集表示出此系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)

在故障樹中，只要任何一個最小割集發(fā)生，頂事件就會發(fā)生。

上面列舉的故障樹有5個最小割集K=(K1+K2+K3+K4+K5)，只要任一個最小割集Kj（j=1、2…..5）發(fā)生時，頂事件必定發(fā)生。

Kj可表示為

這里將屬于Kj的全部底事件用或門聯(lián)結(jié)起來稱作最小割或門結(jié)構(gòu)。

所以該故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)Φ（x）可以表示為：

此故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)即為：

Φ（x）=x1Ux2Ux3Ux4Ux5

3 乳化液泵站故障樹的定量分析

對于給定的故障樹，若已知其結(jié)構(gòu)函數(shù)和底事件（即系統(tǒng)基本事件的發(fā)生概率），從原則上來說，應(yīng)用容斥原理對事件和與事件積的概率計算公式，可以定量的評定故障樹頂事件T出現(xiàn)的概率。

結(jié)合本故障樹分析可知，底事件可定性為相容事件，設(shè)底事件x1、x2…xn發(fā)生的概率各為q1、q2…qn則這些事件和與事件積的概率，可按下式計算：

當(dāng)有n個相容事件時，積的概率

和的概率

當(dāng)故障樹包含兩個以上同一底事件時，則必須用布爾代數(shù)整理簡化后，才能使以上概率計算公式，否則會得出錯誤的計算結(jié)果。

用系統(tǒng)最小割集的表達式為K（x），系統(tǒng)最小割集結(jié)構(gòu)函數(shù)為

式中，k是最小割集數(shù)，Kj（x）的定義為

求系統(tǒng)頂事件的發(fā)生概率，即是使Φ（x）=1的概率，只要對上式兩端取數(shù)學(xué)期望，左端即為頂事件發(fā)生概率

如果將事件和的概率寫作

繼而，就可以計算該故障樹頂事件的發(fā)生概率，

本故障樹共有五個最小割集，以此為K1=x1K2=x2K3=x3K4=x4K5=x5，各底事件的概率q1=q2=q3=q4=q5=0.1利用排列組合的方式

五個底事件只有其中的一件發(fā)生時可求得

其中任意兩件發(fā)生時可知共10種故障路線

同理可知其中任意三件發(fā)生時也共有10種故障路線

F3=10×0.001=0.01

其中任意四件發(fā)生時共有5種故障路線

其中五件底事件均發(fā)生時也是一種故障路線

則由公式

綜上所算，頂事件為"泵的某一吸液閥或排液閥卡住"的故障樹

頂事件發(fā)生的概率為0.41

4 應(yīng)用動態(tài)規(guī)劃理論優(yōu)化效果及結(jié)論

通過機采科液壓車間全體職工的共同努力，乳化液泵站故障樹的設(shè)計方案比原計劃25天提前了5天，為車間班組人員以后下井維修提供了新的技術(shù)手段，同時也為以后車間的生產(chǎn)提供了保障。

[1]于治福，韓燕，于會榮.商德勇故障樹分析法在礦井提升機電動機故障診斷中的應(yīng)用[J].煤礦機械，2012（11）.

[2]張世明.采煤機故障分析與診斷[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011（13）.

[3]于吉成.淺談故障樹分析法與應(yīng)用[J].丹東師專學(xué)報.2002(S1).