淺析故障樹分析法在板框過濾機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷中的運(yùn)用.doc

淺析故障樹分析法在板框過濾機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷中的運(yùn)用摘 要：本文應(yīng)用故障樹分析法對板框過濾機(jī)不能退板事故的原因分析及其相應(yīng)措施的研究，對板框過濾機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷有著重要的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵字：故障樹分析法 液壓系統(tǒng)一 引言故障樹分析法(FaultTreeAnalysis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(dòng)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(jì)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。二 故障樹分析法簡介故障樹分析法是把所研究系統(tǒng)的發(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。檢查系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，確定故障的性質(zhì)，尋找故障部位和原因，進(jìn)而提出相應(yīng)的排故措施，是對維修人員的基本要求。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即具有廣泛的工藝適應(yīng)性、優(yōu)良的控制性能和較低廉的成本，在各個(gè)領(lǐng)域中獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用。在生產(chǎn)現(xiàn)場，由于受生產(chǎn)計(jì)劃和技術(shù)條件的制約，要求故障診斷人員準(zhǔn)確、簡便和高效地診斷出液壓設(shè)備的故障；要求維修人員利用現(xiàn)有的信息和現(xiàn)場的技術(shù)條件，盡可能減少拆裝工作量，節(jié)省維修工時(shí)和費(fèi)用，用最簡便的技術(shù)手段，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，準(zhǔn)確地找出故障部位和發(fā)生故障的原因并加以修理，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，并力求今后不再發(fā)生同樣故障。使得傳統(tǒng)的故障診斷在實(shí)際運(yùn)用中很難取得好的效果，故障樹分析法本是對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行安全性、可靠性分析的一種好方法，用它來預(yù)測和診斷故障，指導(dǎo)液壓系統(tǒng)的運(yùn)行和維修液壓設(shè)備同樣能收到良好的效果。三 板框過濾機(jī)液壓系統(tǒng)故障處理現(xiàn)狀長煉催化劑廠用于污水濾渣處理的6臺60板框過濾機(jī)，型號為：GXZ-60，為長煉機(jī)械廠自行設(shè)計(jì)制造，采用的是液壓壓緊裝置。其液壓原理圖如圖1所示。常見液壓系統(tǒng)共性故障有七個(gè)方面：(1)液壓沖擊造成的故障。(2)氣穴與氣蝕故障。(3)液壓卡緊故障。(4)溫度升高的故障。(5)執(zhí)行元件爬行故障。(6)液壓系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲故障。(7)液壓系統(tǒng)泄漏故障。我們在實(shí)際工作中常見的問題和處理辦法如下：1、過濾器常見故障診斷與處理方法故障原因處理辦法泵發(fā)出噪聲1、吸入空氣給所有接頭加裝密封并寧緊，給油箱加油；檢查過濾器上的O型圈2、氣穴清洗被堵塞的進(jìn)油管路更換或清潔濾芯油壓起不來1、濾芯變臟清洗或更換濾芯2、油的粘度太大讓系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后壓力表復(fù)位油變臟1、過濾精度不當(dāng)檢測顆粒尺寸并選用精度的過濾器2、不適當(dāng)?shù)母鼡Q濾芯改進(jìn)維護(hù)方法、增加旁通指示3、過濾器失效（泄漏）或破裂更換過濾器表12、液壓泵、閥的故障診斷故障原因解決措施1、系統(tǒng)壓力不足。1、系統(tǒng)溢流閥壓力調(diào)的不夠高。調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘達(dá)到所需要的工作壓力2、油液從旁路流回油箱。順次檢查回路，注意閥和油管的連接3、壓力表損壞或壓力表管路不通。在直通泵的壓力管上安裝一個(gè)好的壓力表4、主閥調(diào)定值低。調(diào)整5、閥芯在開啟狀態(tài)下卡住使閥芯自由活動(dòng)6、彈簧調(diào)節(jié)不當(dāng)或卡住調(diào)整或更換2、噪音過大。1、泵安裝不同心。查泵與機(jī)體連接處是否有不當(dāng)處2、油位低。給油箱加油3、吸油管路、殼體的泄漏管路和軸密封漏氣。擰緊或更換有半零件4、油箱沒有透氣孔或透氣孔堵塞。使油箱能夠透氣5、吸油管路不暢。檢查吸油管及接頭，吸油管不應(yīng)被外來物堵塞6、吸油管中有氣泡。檢查油箱是否有振動(dòng)，檢查過濾器濾網(wǎng)7、零部件磨損或損壞。更換8、閥選型不當(dāng)更換9、系統(tǒng)內(nèi)有空氣排放系統(tǒng)內(nèi)的空氣3、系統(tǒng)過熱1、泵在高于所需要的壓力下工作。溢流閥卡住2、泵排出的液壓油經(jīng)溢流閥溢出。溢流閥壓力調(diào)定的高3、泵內(nèi)部泄漏太大。檢查泵元件4、冷卻不足。檢查溢流閥壓力，檢查是否有內(nèi)泄漏5、環(huán)境溫度過高。隔開熱源6、油箱內(nèi)油太少。將油加到規(guī)定油位7、泵的回油管距泵的吸油口太近。把回油管放到遠(yuǎn)處8、系統(tǒng)泄漏太多。順次檢查系統(tǒng)泄漏情況9、聯(lián)接不當(dāng)檢查聯(lián)接管路表2在我們的日常工作中比較常用到的故障診斷方法是：直觀檢查法、對比替換法、邏輯分析法，有時(shí)也會用的專門的儀器進(jìn)行專項(xiàng)檢測。但由于客觀上元、輔件質(zhì)量不穩(wěn)定和主觀上使用、維護(hù)不當(dāng)，且系統(tǒng)中各元件和工作液體都是在封閉油路內(nèi)工作，不象機(jī)械設(shè)備那樣直觀，也不象電氣設(shè)備那樣可利用各種檢測儀器方便地測量各種參數(shù),液壓設(shè)備中，僅靠有限幾個(gè)壓力表、流量計(jì)等來指示系統(tǒng)某些部位的工作參數(shù)，其他參數(shù)難以測量，而且一般故障根源有許多種可能，這給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來一定困難。四 板框過濾機(jī)液壓系統(tǒng)故障樹的建立故障樹分析法（FTA），又稱故障的邏輯框圖分析法。它是從故障現(xiàn)象開始，按生產(chǎn)工藝流程及因果關(guān)系，逆時(shí)序地進(jìn)行分析，從上位層次發(fā)生的故障結(jié)果出發(fā)，向下位層次的故障原因進(jìn)行分析，最后找出故障的起因。這種方法也可進(jìn)行定性或定量分析，能揭示故障起因和發(fā)生的各種潛在因素，便于對故障發(fā)生進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)測和控制。通過故障樹的分析，可以達(dá)到以下目的：識別導(dǎo)致事故的基本事件(基本的設(shè)備故障)與人為失誤的組合，可為人們提供設(shè)法避免或減少導(dǎo)致事故基本原因的線索，從而降低事故發(fā)生的可能性；對導(dǎo)致故障的各種因素及邏輯關(guān)系能做出全面、簡潔和形象的描述；便于查明系統(tǒng)內(nèi)固有的或潛在的各種危險(xiǎn)因素，為設(shè)計(jì)、施工和管理提供科學(xué)依據(jù)；使有關(guān)人員、作業(yè)人員全面了解和掌握各項(xiàng)故障要點(diǎn)；便于進(jìn)行邏輯運(yùn)算，進(jìn)行定性、定量分析和系統(tǒng)評價(jià)。建立故障樹要從故障現(xiàn)象(頂上事件)開始著手，GXZ-60板框過濾機(jī)液壓系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象如下表所示：故障現(xiàn)象分類故障現(xiàn)象泄漏（可以看見的外漏）油泵和管路泄漏液壓元件泄漏液壓缸泄漏噪音油泵響聲大液壓缸響聲大發(fā)熱液壓元件發(fā)熱油泵發(fā)熱不保壓不保壓，壓力表顯示壓力下降，自動(dòng)補(bǔ)壓頻繁不保壓，壓力表顯示壓力下降較小，不出現(xiàn)補(bǔ)壓現(xiàn)象，但過濾機(jī)頭板有后退跡象且噴料壓機(jī)后，壓力上來迅速下跌壓機(jī)后，壓力上來迅速下跌，并退板液壓缸動(dòng)作失常壓機(jī)時(shí)過濾機(jī)頭板可進(jìn)，但最后壓力上不來壓機(jī)時(shí)過濾機(jī)頭板可進(jìn)，但油泵不停，過濾機(jī)不進(jìn)料壓機(jī)時(shí)過濾機(jī)頭板可進(jìn)，油泵停，但過濾機(jī)不進(jìn)料過濾機(jī)頭板不能進(jìn)過濾機(jī)頭板不能退過濾機(jī)頭板退到位，但停不穩(wěn)過載報(bào)警油泵過載料泵過載表3在建立故障樹時(shí)確定的頂上事件，全都是可以看到的癥狀，而不必分析其內(nèi)在原因，這就是表3和表1、表2的不同?，F(xiàn)在我們以這諸多故障現(xiàn)象中的一個(gè)，“過濾機(jī)頭板不能退”為例來建立故障樹，如圖1所示。五 板框過濾機(jī)液壓系統(tǒng)故障樹的分析故障樹的分析包括定性和定量分析兩種方法, 故障樹定性分析主要包括最小割集、最小徑集和結(jié)構(gòu)重要度分析。在故障樹分析中，如果故障樹底某幾個(gè)底事件底集合同時(shí)發(fā)生，將引起頂事件的發(fā)生。這個(gè)集合就成為割集，它是系統(tǒng)的一種故障模式。將導(dǎo)致系統(tǒng)故障發(fā)生最小故障模式的集合稱為最小割集。換而言之，一個(gè)最小割集是包含了最小數(shù)量而又必須的底事件的集合，其含義在于它描述處于故障狀態(tài)的設(shè)備所必須修理的基本故障。最小割集的求取方法有行列式法、布爾代數(shù)法等。現(xiàn)在，已有計(jì)算機(jī)軟件求取最小割集和最小徑集。由于本故障樹中邏輯門都是或門，所以最小割集全是變量的邏輯和。液壓系統(tǒng)中各部件又不是相互獨(dú)立的，互相之間又有一定關(guān)系。采用布爾代數(shù)化簡法最為簡便。以下是本例用布爾代數(shù)化簡的過程所以最小割集為，。T=A1+ A2+ A3 =X1+ X2+ X3+ X2+ X3+ X4+ X5+ X4+ X5+ X2+ X3= X1+ X2+ X3 + X4+ X5求出最小割集可以掌握故障發(fā)生的各種可能，更快地縮短判斷故障時(shí)間。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，越難判斷設(shè)備故障原因。在我們這個(gè)例子中，導(dǎo)致“過濾機(jī)不能退板”的故障現(xiàn)象有5種原因，從最小割集能直觀地、概略地看出，油過濾器漏或更換元件時(shí)帶入雜質(zhì)最有可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象，其次是手動(dòng)停機(jī)不及時(shí)或電接點(diǎn)壓力表失常造成的超壓也可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象，再次是油管破裂導(dǎo)致。為了對整個(gè)板框過濾機(jī)液壓系統(tǒng)可能導(dǎo)致故障的各種原因，和其出現(xiàn)的概率進(jìn)行定性分析和定量分析，還必須對每種故障現(xiàn)象都建立故障樹和對頂上事件進(jìn)行概率計(jì)算，這里不再贅述。六 根據(jù)故障樹制定的處理措施我們結(jié)合設(shè)備出現(xiàn)“過濾機(jī)不能退板”的故障現(xiàn)象時(shí)的具體情況，可以對這5種原因進(jìn)行逐一排除，最后找出原因。也可根據(jù)問題的排除時(shí)的難易程度進(jìn)行展開。如我們在處理這類故障時(shí)，先詢問操作人員有沒有進(jìn)行手動(dòng)操作，再檢查其電接點(diǎn)壓力表，再檢查其液壓元件和油泵。事實(shí)上，我們就遇到過，因電接點(diǎn)壓力表的高壓報(bào)警信號線接觸不好，造成超壓，從而造成溢流閥卡死，失去了其保護(hù)作用，進(jìn)一步導(dǎo)致電磁換向閥的損壞，出現(xiàn)了過濾機(jī)不能退板的故障。開始我們沒有按照故障樹分脈絡(luò)來查找問題，而是直接檢查液壓元件，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，液壓缸不動(dòng)作，可能性最大的就是電磁換向閥的問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了電磁換向閥的故障，并進(jìn)行了更換，設(shè)備恢復(fù)了正常工作。但過了兩天，又出現(xiàn)了類似的問題，這才發(fā)現(xiàn)了溢流閥的故障，并進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)電接點(diǎn)壓力表的