故障樹分析法用于水采機故障診斷

董曉鋒 金先亮

（國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司 新疆哈密）

故障樹分析法，簡稱FAT，是復(fù)雜系統(tǒng)可靠分析的重要方法之一。FAT采用圖形演繹方法，將設(shè)備故障或問題作為頂部事件，與頂部事件關(guān)聯(lián)的為中間事件，最后不再展開的事件稱為底部事件，用邏輯關(guān)系將因果框架繪制成樹狀推理圖，當(dāng)發(fā)生故障后，可通過故障樹直觀的發(fā)現(xiàn)故障源并排除。將FAT分析法應(yīng)用到水采機故障分析中，能快速準(zhǔn)確的查找出故障原因，縮短維修時間，提高勞動效率。

一、水采機概述

圖1 水采機故障樹邏輯圖

水采機主要由切割集料系統(tǒng)、自控系統(tǒng)、履帶行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及機體等部分組成。履帶行走采用半浮式，即大部分重量由鹵水浮力承擔(dān)，小部分重量由履帶承受；液壓系統(tǒng)是水采機主要動力源，除礦漿和鹵水泵輸送系統(tǒng)直接用電機驅(qū)動外，其他一切驅(qū)動機構(gòu)均以液壓為動力，液壓系統(tǒng)通過計算機指令實現(xiàn)程序控制，完成履帶、切割頭等各種液壓受控動作。

水采機在2×1 km2的鹽池中進行礦物采收作業(yè)，按照工藝設(shè)計給定的航道，在鹽田中連續(xù)進行破碎和運輸鹽池內(nèi)礦石，通過雙螺旋切割集料器破碎并收集礦物，由采鹽泵吸入礦漿，經(jīng)1650 m長的浮管將礦石與鹵水混合物輸送至增壓泵，再由增壓泵加壓經(jīng)管道系統(tǒng)輸送到加工廠生產(chǎn)。

二、故障樹分析

1.故障樹建立

當(dāng)水采機出現(xiàn)故障時，礦石采輸系統(tǒng)即終止，因此將“水采機故障”作為故障樹頂部事件，按照下行法構(gòu)建故障樹。將采鹽泵故障、履帶故障、切割頭故障、液壓系統(tǒng)故障作為中間事件，最后將中間事件分解到不能再展開的底部事件為止。

2.故障樹結(jié)果分析

對于引起水采機故障的原因，重點考慮主要部件的故障。圖1是分析頂部事件，中間事件，底部原因事件之間的邏輯關(guān)系后畫出的水采機故障樹邏輯圖。表1是故障樹的基本事件列表，共21個基本事件。

（1）水采機故障樹定性分析。最小割集是導(dǎo)致頂部事件發(fā)生的底部事件的集合，也就是說任意一組底部事件發(fā)生，將導(dǎo)致頂部事件發(fā)生。從圖1中的邏輯關(guān)系，可直觀的看出每一個底部事件就是一個最小割集，最小割集：{X1}；{X2}；{X3}；{X4}；{X5}；{X6}；{X7}；{X8}；{X9}；{X10}；{X11}；{X12}；{X13}；{X14}；{X15}；{X16}；{X17}；{X18}；{X19}；{X20}；{X21}。

（2）結(jié)構(gòu)重要度分析

表1 故障樹事件明細表（保留小數(shù)點后3位）

第i個事件概率重要度系數(shù)順序為IΦ（10）＞IΦ（15）＞IΦ（9）＞IΦ（1）＞IΦ（16）＞IΦ（2）＞IΦ（14）＞IΦ（18）＞IΦ（11）＞IΦ（19）＞IΦ（13）＞IΦ（7）=IΦ（8）＞IΦ（3）＞IΦ（4）=IΦ（6）＞IΦ（21）＞IΦ（5）＞IΦ（12）＞IΦ（20）＞IΦ（17）。

利用概率重要度系數(shù)IΦ（i）的大小，可以確定，通過降低履帶鏈節(jié)斷裂、液壓泵故障，等概率重要度系數(shù)較大的故障，可以迅速有效的降低頂事件的發(fā)生概率。

三、故障樹分析結(jié)論

通過對故障樹的定性分析，得出水采機故障樹的最小割集有21個，而且這些故障中的任何1類故障產(chǎn)生就會導(dǎo)致此頂部事件的發(fā)生，所以應(yīng)該將最小割集作為主要控制對象。

在21個底部事件中，7項是設(shè)備使用過程中的正常磨損，4項是零件質(zhì)量問題，安裝問題1項，結(jié)構(gòu)缺陷1項，涉及檢查、維護的有8項。這些應(yīng)給予重點關(guān)注。在判斷故障的過程中，應(yīng)根據(jù)實際工況和故障發(fā)生的概率進行逐個判斷。

四、設(shè)備故障防范措施討論

根據(jù)上述分析結(jié)果，結(jié)合目前水采機實際工況，提出以下運行管理建議措施。

1.采鹽泵日常維護

吸入端吸管在安裝時，角度要合適，盡量減少切割頭抬起次數(shù)，避免吸管疲勞斷裂。對于密封要定期檢查盤根蓋，更換密封時要將密封墊裝到位，不留間隙。日常維護時要做到定期緊固盤根，做好對潤滑油的定期更換。定期調(diào)整同軸度。定期動作電動刀閘閥，并清理結(jié)鹽。檢查泵體磨損情況，對磨損嚴(yán)重的進行更換。

2.履帶的定期檢查

定期檢查承重輪、導(dǎo)向輪、驅(qū)動輪，嚴(yán)格按照維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對水采機半年更換一次履帶鏈節(jié)。

3.切割頭日常檢查

定期更換截齒，檢查減速機鍵；防止?jié)櫥涣记闆r出現(xiàn)；檢查切割頭支架，對出現(xiàn)松動的部位進行補焊。

4.液壓系統(tǒng)運行維護

羅布泊環(huán)境惡劣，風(fēng)沙多，必須做好液壓站維護保養(yǎng)，嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)程清洗元件盒系統(tǒng)，防止鹽漬侵入腐蝕電氣元件；采用高性能的過濾器，過濾器定期清洗或更換；定期取樣、分析油質(zhì)，檢測油質(zhì)使用狀況；定期檢查更換油管；選擇能承受任意高壓，能吸收部分液壓沖擊的材料。同時加強重點部位的點巡檢工作。

五、結(jié)束語

采用故障樹進行診斷故障，邏輯清晰，條理明確，特別適合于水采機故障的分析。建立故障樹后，根據(jù)不同的故障類型和故障率的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，能快速準(zhǔn)確的查找出水采機的故障原因，縮短維修時間，提高勞動效率，并提出相應(yīng)的維護和管理措施。