900t提梁機(jī)液壓卷揚(yáng)系統(tǒng)的故障樹分析.doc

900t提梁機(jī)液壓卷揚(yáng)系統(tǒng)的故障樹分析2011年8月第39卷第16期機(jī)床與液壓MACHINETOOL&HYDRAULICSAug.2011Vo1.39No.16DOI:10.3969/j.issn.10013881.2011.16.039900t提梁機(jī)液壓卷揚(yáng)系統(tǒng)的故障樹分析王軍峰,孫由嘯,劉佳,王兵軍.(1.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河北石家莊050041;2.石藥集團(tuán)河北中潤制藥有限公司,河北石家莊050041)摘要:采用故障樹分析法,將提梁機(jī)液壓卷揚(yáng)系統(tǒng)所發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生的故障作為故障樹頂事件,將系統(tǒng)故障發(fā)生的原因分級組成故障樹的各級中間事件和底事件,并且求出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的最小割集,依此對故障樹進(jìn)行定性分析,從而解決引發(fā)頂事件的底事件,發(fā)現(xiàn)和排除系統(tǒng)故障.關(guān)鍵詞:提梁機(jī);故障樹分析;頂事件;中間事件;底事件;最小割集中圖分類號:TH137.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:10013881(2011)161133FaultTreeAnalysisofHydraulicWinchControlSystemofthe900t-gantry-craneWANGJunfeng,SUNYouxiao,LIUJia,WANGBingjun(1.ShijiazhuangInstituteofRailwayTechnology,ShijiazhuangHebei050041,China;2.CSPCHebeiZhongrunPharmaceuticalCo.Ltd.,ShijiazhuangHebei050041,China)Abstract:Byusingfaulttreeanalysis,seeingthefaultoccurredorwouldbeoccurredofthehydraulicwinchcontrolsystemasfaulttreetopevents,thecausesofsystemfaultweregraded,andseenthemasintermediateandbottomevents.Thentheminimalcutsetswerefoundwhichcausedtopeventstooccur.Accordingtothis,qualitativeanalysistofaulttreecanbeconducted,andthebottomeventsarefoundwhichcausedthetopevents,anddetectedandexcludedthesystemfault.Keywords:Gantrycrane;Faulttreeanalysis;Topevent;Intermediateevent;Bottomevent;Minimalcutsets900t輪胎式提梁機(jī)的研制成功是我國高速鐵路橋梁施工技術(shù)與裝備水平躍居世界前列標(biāo)志性成果之一.提梁機(jī)液壓卷揚(yáng)系統(tǒng)是整個提梁機(jī)系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的部分,由于卷揚(yáng)系統(tǒng)的液壓元件以及連接管路都比較復(fù)雜,因此發(fā)生故障不易找出原因,而故障樹分析法為解決此問題提供了很大的方便.1故障樹分析法概述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.在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段可以幫助人們找出潛在的故障和關(guān)鍵單元,以便從可靠度角度來完善設(shè)計(jì)方案;在使用維修階段,可以幫助人們進(jìn)行故障診斷和預(yù)測.如果將故障樹分析法與計(jì)算機(jī)相結(jié)合,則可對大型復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行故障自動診斷.在建造故障樹的過程中,先確定頂事件,然后一步步深入分析找出引起頂事件的基本原因,并對故障樹進(jìn)行分析.概括起來,總共分為以下4個步驟:(1)選擇合理的頂事件,并且確定成功與失敗的準(zhǔn)則;(2)建造故障樹,通過對已收集的技術(shù)資料,在設(shè)計(jì),運(yùn)行,管理人員的幫助下,建造故障樹;(3)對故障樹進(jìn)行簡化;(4)定性分析.求出故障樹的全部最小割集,并依其對故障樹進(jìn)行定性分析.2提梁機(jī)卷揚(yáng)控制系統(tǒng)故障樹的建立提梁機(jī)液壓卷揚(yáng)控制系統(tǒng)的原理圖如圖1所示.在現(xiàn)場調(diào)試過程中,發(fā)現(xiàn)提梁機(jī)液壓卷揚(yáng)系統(tǒng)在即將提梁時,卷揚(yáng)馬達(dá)的減速機(jī)制動器打不開.因此建立了以該故障為頂事件的故障樹,找出引起這一故障的原因即基本事件,然后對故障樹進(jìn)行定性分析,并進(jìn)行解決,而且為以后幾臺提梁機(jī)的卷揚(yáng)系統(tǒng)的改進(jìn)提供依據(jù).經(jīng)過分析,如果發(fā)生該頂事件將會有2種可能:(1)進(jìn)入減速機(jī)制動器的油壓不足;(2)未有油進(jìn)入減速機(jī)制動器.以上兩個事件只要其中一個事件發(fā)生便可造成頂事件的發(fā)生.因此這兩個事件構(gòu)成了故障樹的第一級中間事件,它們之間是邏輯或的關(guān)系,應(yīng)該以或門與頂事件連接.下一步要分別找出造成這兩個中間事件的原因.首先分析進(jìn)人減速機(jī)制動器的油壓不足這一事件.如圖1所示,與減速機(jī)制動器所連接的元件是管道,比例多路閥中的減壓閥和電磁換向閥,由于系統(tǒng)的其他部分例如懸掛系統(tǒng),轉(zhuǎn)向系統(tǒng),支腿系統(tǒng),都能很好的完成工作,且因?yàn)榫頁P(yáng)系統(tǒng)的這幾個系統(tǒng)共用一個油泵,因此可以排除油泵對系統(tǒng)的影收稿日期:20091026作者簡介:王軍峰(1983一),男,碩士,研究方向?yàn)橹悄芸刂?網(wǎng)絡(luò)控制,機(jī)電控制.Email:wj020209yahoo.concn.?114?機(jī)床與液壓第39卷響.那么造成進(jìn)入減速機(jī)制動器油壓不足這一事件的原因只可能是減壓閥故障,管道太細(xì)或太長或電磁閥換向后通過的壓力不足,在這三個事件中前兩個事件已經(jīng)成為了該故障樹的基本事件,而且只要任何一個事件發(fā)生就會導(dǎo)致上一級事件的發(fā)生,因此應(yīng)以邏輯或門與上一級事件連接.圖1卷揚(yáng)系統(tǒng)原理圖然后分析未有油進(jìn)入減速機(jī)制動器這一事件,與上一步分析的過程類似,可得出結(jié)論:造成這一故障的原因是換向閥未換向或單向閥裝反了,它們之間也是邏輯或的關(guān)系,其中后者為頂事件的基本事件.按照此方法,再對第二級中間事件進(jìn)行分解,分別找出使它們發(fā)生的直接原因即基本事件,并確定與這些原因之間的邏輯關(guān)系,直到所有的直接原因都達(dá)到了分解極限為止.這樣建立起的提梁機(jī)卷揚(yáng)系統(tǒng)減速機(jī)制動器打不開事件的故障樹如圖2所示.z一減速機(jī)制動器打不開一進(jìn)入制動器油壓不足一換向閥未換向一電磁閥換向后通過的油壓不足x.一多路閥內(nèi)減壓閥故障托一管道太細(xì)或太長局一電磁閥中推桿過短一彈簧推力不足使閥芯達(dá)不到終點(diǎn)r一主閥芯精度差一電磁鐵故障圖2減速機(jī)制動器打不開的故障樹第16期王軍峰等:9OOt提梁機(jī)液壓卷揚(yáng)系統(tǒng)的故障樹分析?I15?3提梁機(jī)卷揚(yáng)系統(tǒng)故障樹的定性分析所謂故障樹的定性分析就是找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的故障模式,即求出故障樹的所有最小割集(簡記為Mcs),根據(jù)已求出的最小割集,來判定系統(tǒng)可靠性最薄弱的環(huán)節(jié)和比較不同系統(tǒng)(其故障樹基本事件情況相似)的可靠性程度.3.1最小割集及其對故障樹進(jìn)行定性分析的原則定義1:設(shè)C是一些基本事件組成的集合.若C中每個事件都發(fā)生(故障),即引起頂事件發(fā)生,則c稱為故障樹的一個割集,所有符合以上定義的C組成的集合稱為割集.定義2:若c是一個割集,且從中任意去掉一個事件后就不是割集,則稱C為一個最小割集.最小割集所含基本事件的數(shù)目叫做該最小割集的階數(shù),顯然階數(shù)越低的最小割集的重要性越大,顯然只由一個基本事件構(gòu)成的一階最小割集是最重要的.至于在不同的最小割集中重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)越多的基本事件,一般來說其重要性越大.在低階最小割集中出現(xiàn)的基本事件比在高階最小割集中的基本事件重要.在工程上常略去階數(shù)高于指定位的最小割集來簡化定性和定量分析.3.2卷揚(yáng)系統(tǒng)故障樹最小割集的確定減速機(jī)制動器打不開事件故障樹的最小割集.如圖2所示,在減速機(jī)制動器打不開事件的故障樹中,記頂事件為,第一級中間事件分別為,第二級中間事件也就是最后一級中間事件為,以(i=1,2,6)分別表示6個底事件.根據(jù)或門的布爾代數(shù)表示式有:=3+4接下來根據(jù)上行法用布爾代數(shù)展開運(yùn)算.因?yàn)檎麄€故障樹中只有單一的邏輯或門,所以每一級邏輯門的輸入和輸出之間都是+的關(guān)系.因此展開后得結(jié)果:T=l+2+3+4+5+6(1)即頂事件是所有底事件的或,也就是說,只要底事件集合中的任何一個發(fā)生,就能導(dǎo)致頂事件的發(fā)生.根據(jù)最小割集的定義可知,每個底事件都是故障樹的一個最小割集.從這個6個基本事件來看,除了事件2以外的其它事件都屬于元件的范疇,只要選擇質(zhì)量高的元件并且把系統(tǒng)清洗干凈,這幾個事件就不會發(fā)生.而事件2是屬于管路安裝的范疇,由于提梁機(jī)本身機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制,管路不能縮短.為補(bǔ)償事件2的損失,可以提高減速機(jī)的輸入壓力,故把減速機(jī)的打開壓力從原先的多路閥控制口引入改為從冷卻泵引入,這樣事件2得以補(bǔ)償或抵消.4小結(jié)當(dāng)調(diào)試人員不能很快地找到引起系統(tǒng)發(fā)生故障的原因時,可以進(jìn)行故障樹分析法一級一級有條理地找出引發(fā)系統(tǒng)故障的與液壓元件或者系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的原因,并且在解決問題的同時,還對于改進(jìn)以后設(shè)備的液壓系統(tǒng),提高系統(tǒng)的可靠性都有一定的意義.參考文獻(xiàn):【1】GrassoF,LuchettsA,ManettiS,eta1.SymbolicTechniquesfortheSelectionofTestFrequenciesinAnalogFaultDiagnosisJ.AnalogIntegratedCircuitsangSignalProcessing,200,4,4O(3):205213.【2】謝里陽,何雪宏,李佳.機(jī)電系統(tǒng)可靠性與安全性設(shè)計(jì)M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006.9.【3】姜星胃.可靠性工程技術(shù)M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,200510(上接第1l2頁)的現(xiàn)狀,通過加長吐絲管長度來適當(dāng)調(diào)整吐絲管出口拋角來滿足吐絲機(jī)對吐絲管的基本要求是可行的.根據(jù)具體情況對吐絲機(jī)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整.當(dāng)然要保證吐絲機(jī)良好的工作狀態(tài),除了針對上述因素采取措施外,適當(dāng)進(jìn)行動平衡也是必要的.6結(jié)束語當(dāng)吐絲狀況不良時,首先要進(jìn)行細(xì)致的檢查,調(diào)整和檢測,確定產(chǎn)生的原因,才能采取針對性的措施,爭取快速解決問題,這樣才能滿足生產(chǎn)需要,減少事故發(fā)