故障樹分析法（FTA）判斷液泵故障分析研究

(唐山礦業公司，河北 唐山 063000)

1 南京產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重都可能導致彈簧斷裂。吸排液閥的彈簧軟或短及卸載閥壞都可以導致沖擊過大使閥錐斷裂。其次由于閥錐質量問題，熱處理時硬度超過規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系，由于沒有定期更換易損件如滑套內的密封圈用的過久不更換，閥芯使用的太久磨損嚴重都能導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。或由于長時間沒有使用濾芯導致慮芯銹蝕嚴重，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

其原因是復位彈簧折斷或沒有復位彈簧，推力活塞磨損嚴重，組裝不得當或導向套密封脫落導致導向套有毛刺。

1.5 自動卸載閥主閥不起作用，先導閥出液小孔堵住

由于看泵人員不細心，液箱蓋沒有隨時關閉，掉入雜物使液箱內液體變臟，堵住出液小孔。由于質量問題如開膠掉底。或沒有定期更換清洗吸液過濾網，使小雜物進入先導閥堵住先導閥出液小孔。

1.6 液箱內液位低

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

1.7 卸載閥未關閉

在有手動卸載閥的泵上如果手動卸載閥未關緊，導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致頂事件發生的所有可能的故障模式，即弄清系統（或設備）出現最不希望發生的事件（故障）有多少種可能性。如果故障樹的某幾個底事件同時發生時，將引起頂事件(系統故障)的發生，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中一種故障發生的可能性，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，最小割集發生時，頂事件必然發生。

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生的所有可能性。

2.1 計算此系統的最小割集

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，對應的邏輯門為或門，所聯系的底事件是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的結構函數

在故障樹中，只要任何一個最小割集發生，頂事件就會發生。

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）發生時，頂事件必定發生。

Kj可表示為

這里將屬于Kj的全部底事件用或門聯結起來稱作最小割或門結構。

所以該故障樹的結構函數Φ（x）可以表示為：

此故障樹的結構函數即為：

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，若已知其結構函數和底事件（即系統基本事件的發生概率），從原則上來說，應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出現的概率。

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

當有n個相容事件時，積的概率

和的概率

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

用系統最小割集的表達式為K（x），系統最小割集結構函數為

式中，k是最小割集數，Kj（x）的定義為

求系統頂事件的發生概率，即是使Φ（x）=1的概率，只要對上式兩端取數學期望，左端即為頂事件發生概率

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生時可求得

其中任意兩件發生時可知共10種故障路線

同理可知其中任意三件發生時也共有10種故障路線

F3=10×0.001=0.01

其中任意四件發生時共有5種故障路線

其中五件底事件均發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

頂事件發生的概率為0.41

4 應用動態規劃理論優化效果及結論

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手段，同時也為以后車間的生產提供了保障。

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