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往復(fù)式壓縮機失效事故樹分析

文檔作者：車鳳勤喬正凡2 文檔來源： 1．中國市政工程中南設(shè)計研究院 2．江漢石油管理局勘察設(shè)計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 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
車鳳勤 ，喬正凡2
(1．中國市政工程中南設(shè)計研究院，湖北武漢43001O；2．江漢石油管理局勘察設(shè)計研究院，湖北武漢430073)
摘 要：對往復(fù)式壓縮機進行失效事故樹分析。就是通過對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，查明壓縮機運行中各種固有的或潛在的危險因素，提高系統(tǒng)的安
全性和可靠性。文章建立了以“往復(fù)式壓縮機失效”為頂端事件的事故樹，共考慮了82個基本事
件，有81個最小割集。這些最小割集定性地描述了往復(fù)式壓縮機設(shè)計、制造、運行管理及維修中的
薄弱環(huán)節(jié) 通過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)式壓縮機失效的主要原因為機
械振動、熱力性能(如溫升過高)和排氣系統(tǒng)不正常等。
關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機；失效；事故樹分析；割集；結(jié)構(gòu)重要度
中圖分類號：TE974 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1001—2206(2010)03—0092—04
1 建立往復(fù)式壓縮機事故樹
1．1 事故樹方法簡介
事故樹分析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
圖的頂事件．通過對可能造成系統(tǒng)故障的各種
因素進行分析．用規(guī)定的邏輯符號自上而下地
由總體至部分．按樹枝狀結(jié)構(gòu)逐層細化．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． 即故障樹圖的底事件為
止。該方法具有簡明、直觀、易懂、靈活的特
點．是工程系統(tǒng)可靠性與安全性分析及評價常
用的有效方法?
1．2 往復(fù)式壓縮機失效事故樹的建立
引起往復(fù)式壓縮機失效的原因很復(fù)雜 為了
便于分析和研究．把故障分為熱力性能故障和機
械功能故障這兩個原因．然后以這兩個原因為次
頂事件．采用類似方法繼續(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)式壓縮機失效”作為頂事件 31．得到了如圖1
所示的事故樹．事件表見表1(事故樹中 為或
門)。
2 往復(fù)式壓縮機事故樹分析
2．1 最小割集
事故樹中．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)化簡法、質(zhì)數(shù)代入法、矩陣法，其中布
爾代數(shù)化簡法是把頂上事件用布爾代數(shù)表現(xiàn)．并
自上而下展開．從而得到布爾表達式．再用布爾
代數(shù)化簡法對表達式進行歸并化簡．得到最小割
集 最小割集表示系統(tǒng)的危險性．求出最小割集
就可以掌握事故發(fā)生的各種可能 每個最小割集
都是頂上事件發(fā)生的一種可能，有幾個最小割集．
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 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)
依次類推．根據(jù)布爾代數(shù)及其運算法則化簡后
求得圖1事故樹的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 車風(fēng)勤等：往復(fù)式壓縮機失效事故樹分析 93
(a)
(b)
(e)
(d)
石油工程建設(shè) 2010年6月
圖1 往復(fù)式壓縮機失效事故樹
表1 往復(fù)式壓縮機失效分析故障樹基本事件
序號 事件描述 序號 事件描述 序號 事件描述
7' 往復(fù)式壓縮機失效 A1 機械功能故障 A 2 熱力學(xué)性能故障
B 過熱 曰2 響聲異常 島 振動異常
排氣量不足 B5 壓力異常 溫度異常
Cl 軸承故障 G 機殼過熱 G 齒輪增速器故障
e 活塞故障 C5 其他原因 C6 松動
G 油壓不正常 C8 松動 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 機殼過熱 ，Jl 潤滑不良 D2 冷卻
，J3 其他原因 Da 間隙過大 D5 間隙過小
皮帶輪故障 n 竄氣 閥組損壞
Do 減壓閥開啟不足 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 多機共振 氣道內(nèi)掉人異物 3 止回閥選用不當(dāng)
a 潤滑油過量 5 連桿銅套與銷 6 行程間隙
X7 十字頭與銷 8 軸承損壞 X 十字頭與滑道
第36卷第3期 車風(fēng)勤等：往復(fù)式壓縮機失效事故樹分析 95
續(xù)表1
序號 事件描述 序 事件描述 序號 事件描述
l0 連桿瓦與曲柄銷 ll 內(nèi)腔芯骨未除凈 l2 絲堵松動
l3 內(nèi)腔水未倒凈 l4 行程間隙 】5 滲入氣缸水過量
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
笛 支撐欠佳 ∞ 彎頭過小 X口 彎頭太多
28 十字頭拼帽 抑 皮帶輪 30 壓縮機載荷急劇變化
3l 土質(zhì)松軟 32 機體支撐欠佳 ∞ 間隙過大
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 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 末用護絲套 47 清洗不干凈 48 斷裂
49 失去彈力 l 嚴重拉傷 51 鏡面嚴重磨損
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 溫度計失準(zhǔn)
79 減荷閥節(jié)流吸入 ) 填料泄漏 Rl 鎖緊彈力過大
82 軸向間隙過小 ／ i | ／
可知．往復(fù)式壓縮機失效故障樹有79個1階
最小割集( 1+ 2+? + 72+ 76+ 77+? + 82)，
2個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)式壓縮機可靠性與安全性．應(yīng)首先
考慮79個1階最小割集
2．2 結(jié)構(gòu)重要度分析
從事故樹結(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
件的個數(shù)
按照式(1)計算該事故樹的結(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。
由計算結(jié)果可知，結(jié)構(gòu)重要度值越大．對頂事
件的影響也就越大 故障樹中的79個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)式壓縮機失效”為頂事件建立的
往復(fù)式壓縮機故障樹共考慮了82個基本事件．有81
個最小割集 這些最小割集定性地描述了往復(fù)式壓
縮機設(shè)計、制造、運行管理及維修中的薄弱環(huán)節(jié)。
(2)通過最小割集可以求解基本事件的結(jié)構(gòu)重
要度 用事故樹分析法可確定影響往復(fù)式壓縮機失
效的主要原因． 即機械振動、熱力性能(如溫升
過高) 和排氣系統(tǒng)不正常等
參考文獻：
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作者簡介：車鳳勤(1977一)，女，陜西合陽人，2001年畢業(yè)于
西南石油學(xué)院油氣儲運專業(yè)，現(xiàn)從事城市燃氣設(shè)計和研究工作。
收稿日期：2009—09—21：修回日期：2010—02—03

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