燃气驱动压缩机失效故障树分析

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1、《机械零件失效分析》学院：专业班级：姓名：学号：燃气驱动压缩机失效故障树分析燃气驱动压缩机在我国应用较广，如西气东输工程就应用了大量的燃气驱动压缩机。一旦燃气驱动压缩机发生失效，将直接影响输气的可靠性和站场的安全。燃气驱动压缩机发生失效的主要形式为停车和着火，而发生失效的因素众多。因此，应对燃气驱动压缩机进行可靠性分析，找出燃气驱动压缩机主要失效形式、失效机理，进而采取相应措施提高燃气驱动压缩机的可靠性和使用寿命。故障树分析方法是燃气驱动压缩机失效分析的一种有效手段。1燃气驱动压缩机失效故障树模型故障树分析（Fa

2、ilTreeAnalysis，FTA）是一种演绎推理方法，这种方法把可能发生的事故与导致它发生的层层原因之间的逻辑关系用一种称为故障树（FT）的树形图表示出来，这种图就构成了一个“模型”。对这种模型进行定性和定量分析，可把事故与原因之间的关系，直观明显的表示出来，并且可以找出事故的主要原因和计算事故发生的概率。其结果可为确定安全对策提供依据，达到预测和预防事故的目的。引起燃气驱动压缩机失效的基本事件一共有54个，详见表1。燃气驱动压缩机失效故障树（FT）见图1。图1燃气驱动压缩机故障树FT事件代号事件名称事件代号

3、事件名称X1长时间停车X28进气阀未开X2未及时盘车X29气路堵塞X3齿轮箱与压缩机对中有偏差X30燃料气量不足X4燃气机与齿轮箱对中有偏差X31内部结垢X5联接别劲X32润滑油中有杂质X6走向不合理X33轴承进油节流孔偏小X7安装使用过程产生新的不平衡X34润滑油中有水X8转子结构设计不合理X35级间密封失效X9制造工艺欠佳X36中分面密封失效X10出厂时平衡状态不良X37平衡管堵塞X11类型选择不当X38平衡盘密封失效X12轴承结构设计不合理X39推力轴承进油节流孔径小X13轴瓦间隙小X40压缩机突然停车X1

4、4环境温度低X41点火源X15加热器未启动X42有其他泄漏点X16油冷器冷却水管阀门开度不够X43润滑油压力高X17油冷器冷却水管阀门未开X44密封油含杂质X18油冷器管束结垢严重X45材料老化X19加热器未停X46装配倾斜X20过滤器堵塞X47密封油压力波动X21主油泵磨损严重X48浮环材质不合格X22回油阀失效X49垫圈失效X23安装缺陷X50密封罩材质不合格X24断轴X51螺栓拧的不均匀X25输送压力波动X52紧急切断阀突然关闭X26循环气阀故障X53燃料气压力波动X27输气流量大辐度变化X54操作不当表1

5、燃气驱动压缩机故障基本事件2故障树分析方法2.1最小割集在故障树的基本事件中，若其中某一部分事件发生时，顶上事件就会发生，则这部分事件的集合，叫做该故障树的“割集”（CutSet）。割集是导致顶上事件发生基本事件的集合。最小割集就是引起顶上事件发生必须的最低限度的割集。任一割集的基本事件发生，则顶上事件就会发生。最小割集越多，系统越危险。2.2最小割集的算法故障树中每个中间事件（包括顶上事件）都可以用下式表示出来：Ew=Pw,1+Pw,2+……+Pw,n（1）Ew=Pw,1×Pw,2×……×Pw,n（2）式中：E

6、w——中间事件；P——这个中间事件下的子事件；n——这个中间事件有子事件的个数；w——“或门”用公式（1）表示；“与门”用公式（2）表示。反复用上述公式替换，直到所有子事件都是基本事件为止。再经布尔代数简化，就可得到顶上事件的布尔等价树，即可得到这个故障树的所有最小割集。2.3燃气驱动压缩机失效故障树最小割集的组成由公式（1）和（2），可将燃气驱动压缩机故障树转化为等效的布尔代数方程：由公式（3）可知，燃气驱动压缩机失效故障树由41个一阶最小割集、11个二阶最小割集组成。3故障树基本事件结构重要度分析3.1结构重

7、要度分析基本事件的重要度分析，是分析各基本事件状态对顶上事件状态的影响程度。由此可确定，哪些基本事件对顶上事件影响是主要的，为修改系统以提高其安全性提供依据。基本事件的结构重要度分析，是仅从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。在进行这种分析时，不考虑各基本事件的发生概率，或假设各基本事件的发生概率都相等。3.2结构重要度的算法设故障树共有n个基本事件，除第i个基本事件外，其余基本事件的状态固定不变。此时，故障树的结构函数为：φ(Xi,X)其中，Xi是第i个基本事件的状态变量，其取值只能是0（不发生）或1（发生）

8、。X为除第i个基本事件外，其余基本事件的状态变量。显然X的不同状态组合的组合数为：2n−1若定义基本事件i的结构重要系数为Iφ(i)，则：由公式（4），计算出各基本事件的结构重要系数，从而可以排出各基本事件的结构重要度顺序。3.3燃气驱动压缩机失效故障树结构重要度分析由公式（4），可算出各基本事件的结构重要度（计算过程略）。从计算结果可以得到，结构重要度最大的基本事件与式