垃圾焚燒爐排液壓控制系統的可靠性預測

李宣，趙緒平，霍光，王中原

（北方重工集團(沈陽)工程設計研究院有限公司，沈陽 110141）

引言

垃圾焚燒是一種通過高溫燃燒垃圾實現垃圾處理并利用熱能發電的技術。垃圾焚燒處理的流程主要包括垃圾進料裝置、焚燒裝置、出渣裝置、輔助燃燒裝置、煙氣處理裝置等。爐排系統是焚燒裝置中最主要的部分。爐排系統由干燥段爐排、燃燒段爐排、燃盡段爐排、液壓控制系統等組成，其中，干燥段爐排、燃燒段爐排、燃盡段爐排的液壓控制方式相同。本文以一種爐排的液壓控制系統為例，進行可靠性預測和分析，為故障分析和調試運行提供參考。

1 爐排系統的液壓控制系統工作原理

1.1 爐排系統

爐排系統是推料器系統的后面工序，垃圾經過推料器落到焚燒爐的爐排上，在干燥段爐排、燃燒段爐排、燃盡段爐排上高溫燃燒，產生熱能。每段爐排由兩個液壓缸驅動，實現爐排的往復運動。

1.2 爐排液壓控制系統

爐排的液壓控制系統包括液壓泵、溢流閥、電磁換向閥、液壓缸、位移傳感器、控制器，液壓原理圖簡化后如圖1所示。

圖1 液壓系統原理圖

液壓控制系統的工作原理為：一個液壓泵工作，另一個備用；液壓泵控制三個相同的液壓閥組，實現六個液壓缸運動；每兩個液壓缸連接爐排的推動裝置，在爐排的推動裝置上設有位移傳感器，能夠檢測和反饋爐排的運動狀態，即液壓控制系統的工作狀態。

2 液壓控制系統的可靠性預測

液壓系統可靠度預測是在液壓系統組成元件的可靠性基礎上，預測出整個液壓系統的可靠性，發現薄弱環節，計算出平均無故障時間，有利于操作人員及時采取措施，保證液壓系統正常工作。

2.1 建立可靠性框圖

建立可靠性框圖時，進行如下假設：系統的壽命和故障服從指數分布；各液壓元件相互獨立，互不影響。針對爐排液壓控制系統，建立可靠性框圖。據相關文獻列出的基本故障率（10-6/h）如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 爐排液壓控制系統整體可靠性框圖

圖3 主泵系統可靠性框圖

2.2 可靠性預測計算

rsj—占空系數；

λsj—單元故障率；

t —系統工作時間。

（4）計算爐排液壓控制系統的平均無故障時間：

2.3 可靠性預測結果分析

（1）根據計算可知，MTBF的預測值11 777h，遠高于1年內的爐排液壓控制系統的工作時間，故系統的可靠性指標滿足設計和使用的要求。

（2）液壓控制系統的可靠度僅為0.701 8，主要是因為垃圾焚燒要求液壓系統連續長時間工作，導致元件和系統的可靠性低，并且因液壓元件過多而降低了液壓系統的可靠度。

2.4 提高可靠性措施

垃圾焚燒爐排的液壓控制系統長期處于連續的工作狀態，一旦出現故障，會造成經濟損失，在不減少液壓系統工作時間的前提下，應采取以下措施：

（1）保證清潔度提高系統可靠性：液壓油的清潔度直接影響元件的使用壽命和可靠度，因此應經常更換濾芯，檢查油品質量。

（2）增加檢測和檢修的次數和頻率，從而及時發現液壓系統潛在的故障。

（3）采用冗余設計：從計算可看出，主泵系統部分由于采用串并聯系統，可靠度很高；但控制閥組和液壓缸部分的可靠度完全為串聯系統，影響了整個系統的可靠度。建議增加一套控制閥組作為備用，該閥組包括球閥、單向閥、電磁換向閥、單向節流閥。增加一套閥組后的控制閥組和液壓缸的可靠性框圖如圖5所示，該部分為串并聯系統，按照前面的計算方法，計算得到控制閥組和液壓缸部分可靠度為R3=0.942 4，因此系統的可靠度為R=0.867 3，從而提高了系統的可靠性。t)dt

圖5 改進后控制閥組和液壓缸可靠性框圖

（4）主泵和備用泵交替工作，減少每個主泵每年的平均工作時間，冗余設計時增加的備用控制閥組也應交替工作，從而提高控制閥組的壽命，保證液壓系統能夠長期無故障工作。

3 結論

對垃圾焚燒爐排液壓控制系統進行了可靠性預測；建立了可靠性框圖，計算系統的可靠度和平均無故障時間，在計算的基礎上進行了可靠性結果分析，并提出了提高液壓控制系統可靠性的措施。