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：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(Fail Tree Analysis, FTA)是一种演绎推理方法，这种方

2、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。焜弐亜甜圧鋁九故肾与门符号与门连惓程示藕入事件助、血同时发业的情況下箱出事件H才会发住的连糕轮乐，二右欣一不耳，农 现为氐堀职的去茅即-丄=西门$*在十若干商人事件时，也是如此 或门符号，喪

3、示科入事件嗣也中任何一于孕件蛊主部可以使事件墨生，段琥为隹辑和的芒系6M = U_B, 在冇若干AT件时.肯况也足如此辖出特号.芸示向其他辄井转出.込内远入向何牡转iU的标记一 7s转几时号盍示从再他部弁转人円龙入从何it转為的掾记图 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

4、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X14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

5、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 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”（Cut Set ）。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

6、+ Pw, n (1)Ew = Pw,l X Pw, 2XX Pw, n (2)式中：Ew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：13Top 二无1 x 无2 + 工兀一 + X14 x T15 +i=35154.乂工心+工忑1(3)盘=斗2i=52由公式( 3

7、)可知，燃气驱动压缩机失效故障树由4 1 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：Q (Xi , X )其中， Xi

8、 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) 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IQ (i),贝I：/沖)=躺乂0(1，疋)砸列 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（3）中一阶最小割集相同。这41 个基本事件直接影响着 系统的可靠性，为系统的薄弱环节。对燃气驱动压缩机故障树

9、和式（3）分析可以得到引起 燃气驱动压缩机发生故障的主要因素。这些因素中，主要是燃气驱动压缩机本身质量，其 次是安装缺陷（如出入口管线安装有应力、走向不合理等）。使用过程中，操作不正确也 是燃气驱动压缩机发生故障的一个主要因素。4 结论与建议4.1 结论一是故障树分析方法与传统方法相比，优点是直观、明了、思路清晰、逻辑性强，既 可以做定性分析，也可以做定量分析，体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准 确性和预测性，是安全系统工程的主要分析方法之一；缺点是分析步骤繁琐，需要懂燃气 驱动压缩机失效原理的工程人员和熟悉系统安全分析方法的技术人员共同完成。二是燃气 驱动压缩机失效故障树一共考虑了

10、 54个基本事件，分析的基本因素较全面，能够完整地确 定燃气驱动压缩机运行管理中的薄弱环节，是传统分析方法无法做到的。三是对故障树的 进一步分析确定了影响燃气驱动压缩机发生失效的主要因素，提出了相应的改善措施，为 预防或减少燃气驱动压缩机发生失效提供了帮助。4.2 建议建议采取以下处理措施提高燃气驱动压缩机的可靠性。一是严格把好燃气驱动压缩机的质量关，坚决不能使用有问题的易损材料（如浮环、 垫圈、轴瓦等）。二是燃气驱动压缩机出入口管线的走向一定要合理，管线联接不能带有应力，防止开 车后引起压缩机的振动。三是机组安装时，燃气机、齿轮箱和压缩机对中要在允差范围内；要确保轴位移保护 装置灵活好用。四

11、是燃气驱动压缩机在运行过程中，由于转子平衡失效，找正情况不佳以及油膜振荡 等因素，均会引起设备振动的增加。因此，为避免转子振动引起的破坏性故障，必须设置 转子振动情况的监视和保护措施。五是燃气驱动压缩机在开车过程中，要控制润滑油温度在3545C之间，调节润滑油 主油泵出口、轴承入口和调速系统的油压，使其达到操作指标。密封油温度控制在3545C 之间，调节密封油主泵出口、密封腔入口的油压，使其达到操作指标。六是在燃气驱动压缩机长时间停车时，要定时盘车，防止轴弯曲。七是严格执行设备润滑的规范，作到保质、保量、按时、定点地将润滑油品加至润滑 部位；严格执行润滑油的“三级过滤”制度，确保进入润滑部位的润滑油不含杂质，或使 杂质含量降至最低；对循环使用的润滑油，要定期脱水、定期化验，发现质量问题要及时 处理，以防轴承液体润滑状态的破坏；储存润滑油品应设置专用库房、油罐和油桶。油罐、 油桶应专油专用。八是机组循环系统的过滤装置，要经常检查清洗，检查有无短路现象，清洗滤网上的 杂质，使过滤装置能有效的发挥作用。