基于故障统计模型的可修通风系统可靠性指标体系研究.pdf

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1、第28卷第6期煤炭学报Vol.28No.62003年12月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYDec.2003文章编号!0253-9993"2003#06-0617-05基于故障统计模型的可修通风系统可靠性指标体系研究王洪德1!马云东21.辽宁工程技术大学计算中心辽宁阜新1230002.辽宁工程技术大学资源与环境工程学院辽宁阜新123000摘要!以可靠性工程理论为指导!针对矿井通风系统自身的属性"""强耦合性#参数时变性和非线性等特点!通过对影响系统可靠性运行因素剖析!从通风网络和矿井主要通风机两个方面进行了矿井通风

2、系统可靠性评价!推导出了各项评价指标的求解公式!从而从故障统计角度提出并构建起了矿井通风系统可靠性评价模型!并结合实例进行了验证.关键词!可修通风系统$可靠度$故障率$有效度$Markov过程中图分类号!TD724文献标识码!A矿井通风的目的就是提供各用风场所稳定足够的新鲜风量保证作业空间良好的气候条件冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘其可靠性就是满足以上通风目的的可靠程度.针对该系统多环节时变非线性等特点其可靠性分析可从网络流系统影响因素或工作面等角度来进行.本文以可靠性工程理论为指导针对通风系统实际运行过程中各主要影响因素的分析构建

3、系统可靠性评价指标体系以便及时掌握系统运行状况为矿井通风设计和日常管理防止灾害事故发生提供参考依据.通风系统可靠性评价指标体系的确定在可靠性分析中系统分为可修和不可修两种矿井通风系统是由风网和主要通风机两个子系统共同组成的可修系统.其可靠性评价指标的确定应从对这两方面影响因素的分析入手从而建立起整个通风系统可靠性评价体系.风网子系统指标体系风网子系统假设大量实测资料统计表明影响风网系统可靠性各种因素组成的部件是符合状态空间012的齐次Markov过程各部件a的平均故障间隔时间和平均维修时间均服从负指数分布所有这些随机变量相互独立且

4、故障修复后的寿命分布与新的相同.1风网影响因素的功能定义风网子系统可靠性评价是在上述假设的基础上进行的通过对风网中各主要影响因素的统计分析给出影响因素指标的功能定义见表1.2风网可靠性评价指标的确定根据矿井通风网络的特点将其涉及的几项可靠性数量指标定义如下定义1系统平均故障间隔时间是指从通风正常情况开始到通风失效时的平均时间间隔BF系统平均维修时间是指从通风失效开始到恢复正常通风的平均间隔时间.TR若用a代表部件a平均故障间隔时间则部件a相对于风网系统的平均故障间隔时间为收稿日期!2003-05-23基金项目!辽宁省教育厅A类计划

5、项目202183383618煤炭学报2003年第28卷24BF1a式中为系统运行天数a为部件相对故障频数aaa其中为部件个数1表影响通风网络可靠性主要因素的功能定义编号影响因素正常定义故障定义煤巷半煤岩巷空气动力时效及巷道有效通风断面积大于设计断面积的巷道有效通风断面积小于设计断面积的801支护a180保证正常供风量不能保证正常供风量巷道有效通风断面积大于设计断面积的巷道有效通风断面积小于设计断面积的802岩石巷道空气动力时效及支护a280保证正常供风量不能保证正常供风量风门不正当开启引起漏风太大风桥风3通风构筑物a3漏风量在规定

6、范围内并达到设置的目的墙密闭漏风量超过规定范围4有毒有害气体及煤尘a4含量在规程规定范围以内含量超限5煤炭自燃a5无煤炭自燃事故发生煤炭自燃影响正常通风6局部通风机a6保证用风量和质量正常运转不能保证用风点风量和风流质量之一者有引起风量风向及风流质量较大变化的事7其它因素a7正常件发生如漏风自然风压系统达到正常通风目的达不到通风目的之一者同理若用代表部件a的平均维修时间则部件a相对风网系统平均维修时间为aTR2式中为部件相对维修频数其中为系统中部件维修总时间.11因此整个通风网络系统的平均维修时间为11aTRTR311定义2风网故

7、障率是指通风系统正常运行到时刻单位时间内发生故障的概率用表示一般简写成风网维修率是指单位时间内完成风网维修的概率用表示可简写成根据定.义可知1BF1TR.定义3风网有效度是指在通风构筑物及设备有毒有害气体及煤尘火灾事故巷道空气动力时效1性等因素影响条件下的某一时刻网络达到矿井通风目的的概率用表示为1141式中分别为风网系统影响因素的故障率和维修率1.定义4风网可靠度在风网结构相对不变条件下在上面提到的各种内部和外部因素影响条件下时间区间0内各分支风量值保持在一个合理范围内的概率.记为.通过大量实际资料统计分析2可知其可靠度服从指数

8、分布即e12511主要通风机子系统指标体系主要通风机子系统假设①所分析系统由两台相同主要通风机一个修理组构成且假定其在时刻所处的状态有3种②工作主要通风机平均故障间隔时间和故障后的修理时间分别服从参数为和第6期王洪德等基于故障统计模型的可修通风系统