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往復(fù)式壓縮機(jī)失效事故樹(shù)分析

文檔作者：車(chē)?guó)P勤喬正凡2 文檔來(lái)源： 1．中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究院 2．江漢石油管理局勘察設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月18日
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92 石油工程建設(shè) 2010年6月
_ 翻 蠢蕾縮撫奠 壤嘲 =j； 蕊
車(chē)?guó)P勤 ，喬正凡2
(1．中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究院，湖北武漢43001O；2．江漢石油管理局勘察設(shè)計(jì)研究院，湖北武漢430073)
摘 要：對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行失效事故樹(shù)分析。就是通過(guò)對(duì)各種失效因素間的邏輯關(guān)系的描述，找
出可能導(dǎo)致事故發(fā)生的基本原因，查明壓縮機(jī)運(yùn)行中各種固有的或潛在的危險(xiǎn)因素，提高系統(tǒng)的安
全性和可靠性。文章建立了以“往復(fù)式壓縮機(jī)失效”為頂端事件的事故樹(shù)，共考慮了82個(gè)基本事
件，有81個(gè)最小割集。這些最小割集定性地描述了往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行管理及維修中的
薄弱環(huán)節(jié) 通過(guò)最小割集求解基本事件的結(jié)構(gòu)重要度．確定影響往復(fù)式壓縮機(jī)失效的主要原因?yàn)闄C(jī)
械振動(dòng)、熱力性能(如溫升過(guò)高)和排氣系統(tǒng)不正常等。
關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機(jī)；失效；事故樹(shù)分析；割集；結(jié)構(gòu)重要度
中圖分類(lèi)號(hào)：TE974 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1001—2206(2010)03—0092—04
1 建立往復(fù)式壓縮機(jī)事故樹(shù)
1．1 事故樹(shù)方法簡(jiǎn)介
事故樹(shù)分析rFault Tree Analysis1是一種適
用于大型復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全分析的技術(shù)
事故樹(shù)演繹地表示事故事件的發(fā)生原因及邏輯
關(guān)系．它把系統(tǒng)不希望出現(xiàn)的事件作為事故樹(shù)
圖的頂事件．通過(guò)對(duì)可能造成系統(tǒng)故障的各種
因素進(jìn)行分析．用規(guī)定的邏輯符號(hào)自上而下地
由總體至部分．按樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)逐層細(xì)化．分析
導(dǎo)致各事件發(fā)生的所有可能的直接因素及其相
互問(wèn)的邏輯關(guān)系．并由此逐步深入分析．直到
找出事故的基本原因． 即故障樹(shù)圖的底事件為
止。該方法具有簡(jiǎn)明、直觀、易懂、靈活的特
點(diǎn)．是工程系統(tǒng)可靠性與安全性分析及評(píng)價(jià)常
用的有效方法?
1．2 往復(fù)式壓縮機(jī)失效事故樹(shù)的建立
引起往復(fù)式壓縮機(jī)失效的原因很復(fù)雜 為了
便于分析和研究．把故障分為熱力性能故障和機(jī)
械功能故障這兩個(gè)原因．然后以這兩個(gè)原因?yàn)榇?
頂事件．采用類(lèi)似方法繼續(xù)深人分析．直到找到
代表各種故障事件的基本事件為止 本文以“往
復(fù)式壓縮機(jī)失效”作為頂事件 31．得到了如圖1
所示的事故樹(shù)．事件表見(jiàn)表1(事故樹(shù)中 為或
門(mén))。
2 往復(fù)式壓縮機(jī)事故樹(shù)分析
2．1 最小割集
事故樹(shù)中．能導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的基本事件
的集合叫割集 引起頂上事件發(fā)生的最起碼的基
本事件的組合叫最小割集 它能指出發(fā)生何種基
本事件及組合就會(huì)發(fā)生事故． 因而發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)最薄
弱的環(huán)節(jié)1 4_ 、
最小割集的求法很多，有行列法、結(jié)構(gòu)法、
布爾代數(shù)化簡(jiǎn)法、質(zhì)數(shù)代入法、矩陣法，其中布
爾代數(shù)化簡(jiǎn)法是把頂上事件用布爾代數(shù)表現(xiàn)．并
自上而下展開(kāi)．從而得到布爾表達(dá)式．再用布爾
代數(shù)化簡(jiǎn)法對(duì)表達(dá)式進(jìn)行歸并化簡(jiǎn)．得到最小割
集 最小割集表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性．求出最小割集
就可以掌握事故發(fā)生的各種可能 每個(gè)最小割集
都是頂上事件發(fā)生的一種可能，有幾個(gè)最小割集．
頂上事件的發(fā)生就有幾種可能．最小割集越多．
系統(tǒng)越危險(xiǎn) 為了提高系統(tǒng)的安全性．可采取管
理措施，從而減少事件割集，增加基本事件。
本文采用布爾代數(shù)求解得到：
T=A1+A 2=(Bl+B2+B3)+(B4+B5+B6)
依次類(lèi)推．根據(jù)布爾代數(shù)及其運(yùn)算法則化簡(jiǎn)后
求得圖1事故樹(shù)的2階以下最小割集為：
T=X1+ 2+ ? +X72+ 76+ 77+ ? + R2+ 73·
X，4+X ·x
羊 ￥ ￥ ￥ ￥ 牛
★ ★ ★ ★ ★ ★
第36卷第3期 車(chē)風(fēng)勤等：往復(fù)式壓縮機(jī)失效事故樹(shù)分析 93
(a)
(b)
(e)
(d)
石油工程建設(shè) 2010年6月
圖1 往復(fù)式壓縮機(jī)失效事故樹(shù)
表1 往復(fù)式壓縮機(jī)失效分析故障樹(shù)基本事件
序號(hào) 事件描述 序號(hào) 事件描述 序號(hào) 事件描述
7' 往復(fù)式壓縮機(jī)失效 A1 機(jī)械功能故障 A 2 熱力學(xué)性能故障
B 過(guò)熱 曰2 響聲異常 島 振動(dòng)異常
排氣量不足 B5 壓力異常 溫度異常
Cl 軸承故障 G 機(jī)殼過(guò)熱 G 齒輪增速器故障
e 活塞故障 C5 其他原因 C6 松動(dòng)
G 油壓不正常 C8 松動(dòng) G 其他原因
Clo 氣閥泄漏 C“ 吸氣受阻 C12 填料漏氣
C【3 氣閥組件泄漏 Cl4 轉(zhuǎn)速不夠 C1s 油壓不正常
C佑 氣壓不正常 Cl7 水壓不正常 Cl8 油路故障
Cl9 汽缸故障 C20 形位誤差 C2l 其他原因
C翌 機(jī)殼過(guò)熱 ，Jl 潤(rùn)滑不良 D2 冷卻
，J3 其他原因 Da 間隙過(guò)大 D5 間隙過(guò)小
皮帶輪故障 n 竄氣 閥組損壞
Do 減壓閥開(kāi)啟不足 Dm 拉傷 Dll 活塞環(huán)故障
DJ2 間隙超差 D J3 注油器故障 ，J】4 油泵故障
Dl5 水路 ／ ／ ／
1 多機(jī)共振 氣道內(nèi)掉人異物 3 止回閥選用不當(dāng)
a 潤(rùn)滑油過(guò)量 5 連桿銅套與銷(xiāo) 6 行程間隙
X7 十字頭與銷(xiāo) 8 軸承損壞 X 十字頭與滑道
第36卷第3期 車(chē)風(fēng)勤等：往復(fù)式壓縮機(jī)失效事故樹(shù)分析 95
續(xù)表1
序號(hào) 事件描述 序 事件描述 序號(hào) 事件描述
l0 連桿瓦與曲柄銷(xiāo) ll 內(nèi)腔芯骨未除凈 l2 絲堵松動(dòng)
l3 內(nèi)腔水未倒凈 l4 行程間隙 】5 滲入氣缸水過(guò)量
l^ 未緊同 X17 配合不好 J8 閥組損壞
I9 氣閥未壓緊 ∞ 活塞拼帽 2l 連桿螺釘
22 地腳螺釘 X 平衡鐵 24 管路太長(zhǎng)
笛 支撐欠佳 ∞ 彎頭過(guò)小 X口 彎頭太多
28 十字頭拼帽 抑 皮帶輪 30 壓縮機(jī)載荷急劇變化
3l 土質(zhì)松軟 32 機(jī)體支撐欠佳 ∞ 間隙過(guò)大
墊片破損或未緊同 35 擺放歪斜 X拍 末加密封
x 關(guān)閉不嚴(yán) 粥 彈簧損壞 xⅪ 閥片損壞
) 閥座損壞 41 閥芯卡住 X42 調(diào)節(jié)器1一作不良
43 卒氣濾清器阻塞 44 零件超差 零件碰傷
46 末用護(hù)絲套 47 清洗不干凈 48 斷裂
49 失去彈力 l 嚴(yán)重拉傷 51 鏡面嚴(yán)重磨損
52 缸熱破損 5 余隙太大 貼合面不平度超差
毆帶瓠渭 56 電控故障 57 電機(jī)故障
58 連軸瓦與曲軸 X5 齒輪與泵體 60 油路堵塞
6I 氣閥泄漏 62 氣閥組件泄漏 ∞ 停水或泵損壞
64 管路泄漏 閥未開(kāi)足 66 』 力表失準(zhǔn)
X酊 油管松脫 鹋 缺油 ∞ 柱塞故障
油路故障 71 間隙超差 72 針閥阻塞
Xn 拉傷 X14 冷卻水不足 X75 冷卻水巾斷
76 十字頭拼帽端跳 竹 十字頭螺紋與摩擦面中心線同軸度差 78 溫度計(jì)失準(zhǔn)
79 減荷閥節(jié)流吸入 ) 填料泄漏 Rl 鎖緊彈力過(guò)大
82 軸向間隙過(guò)小 ／ i | ／
可知．往復(fù)式壓縮機(jī)失效故障樹(shù)有79個(gè)1階
最小割集( 1+ 2+? + 72+ 76+ 77+? + 82)，
2個(gè)2階最小割集( ，· + · )。由割集理論
可知．割集階數(shù)越小，它發(fā)生的可能性越大。因
此．為提高往復(fù)式壓縮機(jī)可靠性與安全性．應(yīng)首先
考慮79個(gè)1階最小割集
2．2 結(jié)構(gòu)重要度分析
從事故樹(shù)結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要度．即
分析基本事件的發(fā)生對(duì)頂事件發(fā)生的影響程度．這
種分析方法叫結(jié)構(gòu)重要度分析【5_ 結(jié)構(gòu)重要度的近
似判別式如下：
／(z)=Σ(1／2 n-,K (1)
式中 ／(i)—— 基本事件 的重要系數(shù)近似判別值：
K廠__最小割集包含 ，K =1；最小割集
不包含 K 0；
n—— 基本事件 所在最小割集中的基本事
件的個(gè)數(shù)
按照式(1)計(jì)算該事故樹(shù)的結(jié)構(gòu)重要度為：
I(1)=1(2)：，(3)? =I(72)=I(73)=I(76)=
，(77)? =，(82)=1，，(74)=，(75)=0．5。
由計(jì)算結(jié)果可知，結(jié)構(gòu)重要度值越大．對(duì)頂事
件的影響也就越大 故障樹(shù)中的79個(gè)1階最小割
集直接影響著系統(tǒng)的可靠性．為系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)
3 結(jié)論
(1)以“往復(fù)式壓縮機(jī)失效”為頂事件建立的
往復(fù)式壓縮機(jī)故障樹(shù)共考慮了82個(gè)基本事件．有81
個(gè)最小割集 這些最小割集定性地描述了往復(fù)式壓
縮機(jī)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行管理及維修中的薄弱環(huán)節(jié)。
(2)通過(guò)最小割集可以求解基本事件的結(jié)構(gòu)重
要度 用事故樹(shù)分析法可確定影響往復(fù)式壓縮機(jī)失
效的主要原因． 即機(jī)械振動(dòng)、熱力性能(如溫升
過(guò)高) 和排氣系統(tǒng)不正常等
參考文獻(xiàn)：
【l】劉鐵民，張興凱．安全評(píng)價(jià)方法應(yīng)用指南『M]．北京：化學(xué)工業(yè)m版
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[5]張乃錄，劉燦．安全評(píng)價(jià)技術(shù)[M】．北京：兩安電子科技大學(xué),ql版
禮．2007．79—83．
作者簡(jiǎn)介：車(chē)?guó)P勤(1977一)，女，陜西合陽(yáng)人，2001年畢業(yè)于
西南石油學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)和研究工作。
收稿日期：2009—09—21：修回日期：2010—02—03

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