基于FTA 的集中干油潤滑系統(tǒng)的可靠性分析

邊 級

（長江三峽通航管理局，湖北宜昌 443000）

0 引言

目前國內(nèi)多數(shù)船閘干油潤滑系統(tǒng)采用的是雙線式集中潤滑系統(tǒng)，雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)主要由干油泵、二位四通換向閥、壓差開關(guān)、雙線分配器和供油管道組成。泵通過換向閥的換向作用，對兩條管路交替注油，將潤滑油通過分配器送入分支管路最終到達各潤滑點。

1 FTA 故障樹分析法

傳統(tǒng)的故障樹分析技術(shù)可以分為3 個步驟：故障樹的建立、故障樹的定性分析和故障樹的定量分析。在系統(tǒng)故障樹建立之后，對故障樹進行定性分析的主要目的是尋找導致與系統(tǒng)有關(guān)的不希望事件發(fā)生的原因和原因的組合，即所有的割集。在求得所有的最小割集后，就可以進行故障樹的定量分析，以及基于定量分析的故障定位和故障處理等。

2 雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)故障樹的建立

2.1 影響系統(tǒng)故障的因素分析

引起雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)故障的主要因素可以分為人為因素、設(shè)備因素、物料因素、方法因素和環(huán)境因素5 大因素（圖1）。①人為因素：主要是人為操作不規(guī)范、工作不盡責等原因?qū)е碌南到y(tǒng)及零部件的失效；②設(shè)備因素：指在設(shè)備使用過程中，由于使用周期達到設(shè)備的使用壽命極限而失效；③物料因素：指設(shè)備選用的品牌、型號、材質(zhì)等不同而對系統(tǒng)產(chǎn)生的不同影響；④方法因素：指采用的步驟、程序、措施、方法等不合理、不規(guī)范、不完善對系統(tǒng)造成的不同影響；⑤環(huán)境因素：指設(shè)備的工作環(huán)境對系統(tǒng)的影響。

圖1 雙線式集中潤滑系統(tǒng)失效影響因素

2.2 故障樹建立

故障樹是故障分析的基礎(chǔ)，建立準確的故障樹是對系統(tǒng)可靠性分析的保證。在雙線式集中潤滑系統(tǒng)中，導致系統(tǒng)失效的原因眾多，但部分因素并非主要因素，且在經(jīng)過大量實際運用的過程中可以有效改善，如物料因素中，船閘干油潤滑脂一般采用的二硫化鉬鋰基脂，在長期運用中效果良好。

以“雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)失效”作為頂事項，壓差開關(guān)失效、換向閥失效、雙線分配器失效、干油泵站失效、電氣回路失效為中間事項，順序依次往下直到找出不能再分的底事件為止。故障樹事件如表1 所示。

表1 雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)失效故障樹事件

3 雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)故障樹分析

根據(jù)導致雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)失效的邏輯關(guān)系，建立故障樹模型。

3.1 定性分析

3.1.1 最小割集

導致頂事件發(fā)生的所有可能的失效模式，即找出能使頂事件發(fā)生的原因集合為割集。導致頂事件發(fā)生不可再少的底事件的集合稱為最小割集。根據(jù)故障樹模型得到最小割集見式（1）。

3.1.2 最小徑集

由于故障樹基本事件較多，最小割集求解過于復雜，計算工作量大，因此采用最小徑集的方法。根據(jù)對偶原理，將故障樹中的所有事件反向求取，將“與門”換成“或門”，“或門”換成“與門”，用’表示事件不發(fā)生，得到與故障樹對立的成功樹T'見式（2）。

成功樹的最小割集即為原故障樹的最小徑集Pi（i=1，2）見式（3）。

3.2 定量分析

利用最小徑集求頂事件雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)失效概率G（T）見式（4）。

假設(shè)各個基本事件獨立，雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)失效服從威爾布分布見式（5）。

令位置參數(shù)α=1，形狀參數(shù)β=1，雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)失效基本服從指數(shù)分布見式（6）。

根據(jù)某船閘近年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，有以下基本事件故障率，假設(shè)雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)每天工作24 h，每年360 d，得到故障概率如表2 所示。

表2 故障率和故障概率

將計算出的底事件故障概率帶入式（4），可精確的計算出雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)失效概率G（T）=0.002 57。

因此雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)在該工況下的可靠度為99.743%。

4 結(jié)束語

根據(jù)對雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)頂事件和基本事件的邏輯關(guān)系，建立FTA 故障樹的建立，并對故障樹進行定性分析和定量分析，得出船閘常用的雙線式集中干油潤滑系統(tǒng)失效概率為0.002 57 和可靠度99.743%，可靠度較高。