垃圾焚燒爐排液壓控制系統(tǒng)的可靠性預(yù)測

李宣，趙緒平，霍光，王中原

（北方重工集團(沈陽)工程設(shè)計研究院有限公司，沈陽 110141）

引言

垃圾焚燒是一種通過高溫燃燒垃圾實現(xiàn)垃圾處理并利用熱能發(fā)電的技術(shù)。垃圾焚燒處理的流程主要包括垃圾進料裝置、焚燒裝置、出渣裝置、輔助燃燒裝置、煙氣處理裝置等。爐排系統(tǒng)是焚燒裝置中最主要的部分。爐排系統(tǒng)由干燥段爐排、燃燒段爐排、燃盡段爐排、液壓控制系統(tǒng)等組成，其中，干燥段爐排、燃燒段爐排、燃盡段爐排的液壓控制方式相同。本文以一種爐排的液壓控制系統(tǒng)為例，進行可靠性預(yù)測和分析，為故障分析和調(diào)試運行提供參考。

1 爐排系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)工作原理

1.1 爐排系統(tǒng)

爐排系統(tǒng)是推料器系統(tǒng)的后面工序，垃圾經(jīng)過推料器落到焚燒爐的爐排上，在干燥段爐排、燃燒段爐排、燃盡段爐排上高溫燃燒，產(chǎn)生熱能。每段爐排由兩個液壓缸驅(qū)動，實現(xiàn)爐排的往復(fù)運動。

1.2 爐排液壓控制系統(tǒng)

爐排的液壓控制系統(tǒng)包括液壓泵、溢流閥、電磁換向閥、液壓缸、位移傳感器、控制器，液壓原理圖簡化后如圖1所示。

圖1 液壓系統(tǒng)原理圖

液壓控制系統(tǒng)的工作原理為：一個液壓泵工作，另一個備用；液壓泵控制三個相同的液壓閥組，實現(xiàn)六個液壓缸運動；每兩個液壓缸連接爐排的推動裝置，在爐排的推動裝置上設(shè)有位移傳感器，能夠檢測和反饋爐排的運動狀態(tài)，即液壓控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

2 液壓控制系統(tǒng)的可靠性預(yù)測

液壓系統(tǒng)可靠度預(yù)測是在液壓系統(tǒng)組成元件的可靠性基礎(chǔ)上，預(yù)測出整個液壓系統(tǒng)的可靠性，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，計算出平均無故障時間，有利于操作人員及時采取措施，保證液壓系統(tǒng)正常工作。

2.1 建立可靠性框圖

建立可靠性框圖時，進行如下假設(shè)：系統(tǒng)的壽命和故障服從指數(shù)分布；各液壓元件相互獨立，互不影響。針對爐排液壓控制系統(tǒng)，建立可靠性框圖。據(jù)相關(guān)文獻列出的基本故障率（10-6/h）如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 爐排液壓控制系統(tǒng)整體可靠性框圖

圖3 主泵系統(tǒng)可靠性框圖

2.2 可靠性預(yù)測計算

rsj—占空系數(shù)；

λsj—單元故障率；

t —系統(tǒng)工作時間。

（4）計算爐排液壓控制系統(tǒng)的平均無故障時間：

2.3 可靠性預(yù)測結(jié)果分析

（1）根據(jù)計算可知，MTBF的預(yù)測值11 777h，遠高于1年內(nèi)的爐排液壓控制系統(tǒng)的工作時間，故系統(tǒng)的可靠性指標滿足設(shè)計和使用的要求。

（2）液壓控制系統(tǒng)的可靠度僅為0.701 8，主要是因為垃圾焚燒要求液壓系統(tǒng)連續(xù)長時間工作，導(dǎo)致元件和系統(tǒng)的可靠性低，并且因液壓元件過多而降低了液壓系統(tǒng)的可靠度。

2.4 提高可靠性措施

垃圾焚燒爐排的液壓控制系統(tǒng)長期處于連續(xù)的工作狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，會造成經(jīng)濟損失，在不減少液壓系統(tǒng)工作時間的前提下，應(yīng)采取以下措施：

（1）保證清潔度提高系統(tǒng)可靠性：液壓油的清潔度直接影響元件的使用壽命和可靠度，因此應(yīng)經(jīng)常更換濾芯，檢查油品質(zhì)量。

（2）增加檢測和檢修的次數(shù)和頻率，從而及時發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)潛在的故障。

（3）采用冗余設(shè)計：從計算可看出，主泵系統(tǒng)部分由于采用串并聯(lián)系統(tǒng)，可靠度很高；但控制閥組和液壓缸部分的可靠度完全為串聯(lián)系統(tǒng)，影響了整個系統(tǒng)的可靠度。建議增加一套控制閥組作為備用，該閥組包括球閥、單向閥、電磁換向閥、單向節(jié)流閥。增加一套閥組后的控制閥組和液壓缸的可靠性框圖如圖5所示，該部分為串并聯(lián)系統(tǒng)，按照前面的計算方法，計算得到控制閥組和液壓缸部分可靠度為R3=0.942 4，因此系統(tǒng)的可靠度為R=0.867 3，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。t)dt

圖5 改進后控制閥組和液壓缸可靠性框圖

（4）主泵和備用泵交替工作，減少每個主泵每年的平均工作時間，冗余設(shè)計時增加的備用控制閥組也應(yīng)交替工作，從而提高控制閥組的壽命，保證液壓系統(tǒng)能夠長期無故障工作。

3 結(jié)論

對垃圾焚燒爐排液壓控制系統(tǒng)進行了可靠性預(yù)測；建立了可靠性框圖，計算系統(tǒng)的可靠度和平均無故障時間，在計算的基礎(chǔ)上進行了可靠性結(jié)果分析，并提出了提高液壓控制系統(tǒng)可靠性的措施。