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10MN水壓機(jī)液壓系統(tǒng)故障樹分析
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1　引　言　　故障樹分析法(Fault　Tree　Analysis簡稱FTA)是系統(tǒng)可靠性研究中常用的一種重要方法。它是在弄清基本失效模式的基礎(chǔ)上，通過建立故障樹的方法，找出故障原因，分析系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，以改進(jìn)原有設(shè)備，指導(dǎo)運(yùn)行和維修，防止事故的產(chǎn)生。故障樹分析法是對復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)失效形式進(jìn)行可靠性分析的有效工具。近年來，隨著計算機(jī)輔助故障樹分析的出現(xiàn)，故障樹分析法在航天、核能、電力、電子、化工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。2　故障樹分析法的原理簡介　　故障樹分析法是把所研究系統(tǒng)的最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為故障分析的目標(biāo)，然后找出直接導(dǎo)致這一故障發(fā)生的全部因素，再找出造成下一級事件發(fā)生的全部直接因素，直到那些故障機(jī)理已知的基本因素為止。通常把最不希望發(fā)生的事件稱為頂事件，不再深究的事件為基本事件，而介于頂事件與基本事件之間的一切事件稱為中間事件，用相應(yīng)的符號代表這些事件，再用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T把頂事件、中間事件和基本事件聯(lián)結(jié)成樹形圖，即得故障樹。它表示了系統(tǒng)設(shè)備的特定事件(不希望發(fā)生事件)與各子系統(tǒng)部件的故障事件之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系。以故障樹為工具，分析系統(tǒng)發(fā)生故障的各種原因、途徑，提出有效防止措施的系統(tǒng)可靠性研究方法即為故障樹分析法。3　水壓機(jī)系統(tǒng)故障樹的建立　　水壓機(jī)系統(tǒng)是由泵站、高壓氣罐、水罐、高低壓管道、各種閥門、壓力表、缸以及電控裝置等多種部件組成的一個復(fù)雜的機(jī)、電、液一體化系統(tǒng)。目前國產(chǎn)水壓機(jī)多為60年代的產(chǎn)品，在經(jīng)過長期的服役后，已到故障多發(fā)期，在使用中常出現(xiàn)多種故障，例如：工作性能不穩(wěn)定、速度低、噪聲大、泄漏大、頂出缸失靈、工作缸無力等，從而使生產(chǎn)中廢品率高、效率低，極大地影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。從故障發(fā)生的影響后果看，危害程度較大的是主缸動作無力事故，因為主缸是水壓機(jī)的主要執(zhí)行器，因而主缸無力往往是造成廢品率高的直接原因，因此應(yīng)該從這一直接原因入手對系統(tǒng)進(jìn)行分析；另外，主缸發(fā)生故障也常常是系統(tǒng)其他部件出現(xiàn)故障的反映，從這里開始分析可以查出其他部件可能出現(xiàn)的故障。因此，在進(jìn)行水壓機(jī)系統(tǒng)的故障樹分析時，應(yīng)選定主缸動作無力為頂事件。
　　通過對水壓機(jī)設(shè)備系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)，主缸動作無力事故是由下面3個因素造成的，即：乳化液未進(jìn)入主缸、進(jìn)入主缸水壓不足、主缸泄漏嚴(yán)重。三者之間由邏輯“或”門聯(lián)結(jié)，即只要其中的一件事故發(fā)生便可造成頂事件的發(fā)生；乳化液未進(jìn)入主缸則由系統(tǒng)未供水、換向閥未換向這兩個事故造成。同樣，這兩者之一就能使乳化液未進(jìn)入主缸事故發(fā)生；類似地，進(jìn)入主缸水壓不足是由換向閥未換向和換向閥系統(tǒng)故障兩個事件組成；由此進(jìn)行類似的分析，可給出水壓機(jī)系統(tǒng)主缸動作無力事故的故障樹如圖1所示。4　水壓機(jī)系統(tǒng)故障樹分析　　從圖1所示故障樹中可以看出，主缸動作無力事故的發(fā)生有多方面的原因。
　　(1)設(shè)計方面的因素
　　從圖1所示的故障樹可以看出整個故障樹中只有單一的邏輯“或”門，它表示當(dāng)一個或多個輸入事件發(fā)生時輸出事件發(fā)生。由此可知，在輸入邏輯“或”門的幾個中間事件中，只要有一個事件發(fā)生就能導(dǎo)致其上一級失效事件的發(fā)生。因此，在圖1列出的42個基本事件中，只要其中一個發(fā)生，則“主缸動作無力”事件就會發(fā)生。這樣，頂事件發(fā)生的概率就大大增加，從而系統(tǒng)的可靠度就大大降低。
　　(2)設(shè)備方面的因素
　　水質(zhì)及元件質(zhì)量等原因造成液壓閥門的大量損壞。水質(zhì)差是造成液壓系統(tǒng)故障的最主要原因，占統(tǒng)計結(jié)果75以上。常由于水質(zhì)pH值不合要求、雜物含量高等造成密封失效、閥芯銹蝕和磨損等故障，從而導(dǎo)致閥不能按要求正常啟閉。另外，由于整個設(shè)備陳舊老化，致使泵容積效率低，達(dá)不到水壓機(jī)生產(chǎn)要求的供水能力，而主缸泄漏嚴(yán)重，使壓力達(dá)不到規(guī)定值。
　　(3)管理方面的

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