基于FTA 的集中干油潤滑系統的可靠性分析

邊 級

（長江三峽通航管理局，湖北宜昌 443000）

0 引言

目前國內多數船閘干油潤滑系統采用的是雙線式集中潤滑系統，雙線式集中干油潤滑系統主要由干油泵、二位四通換向閥、壓差開關、雙線分配器和供油管道組成。泵通過換向閥的換向作用，對兩條管路交替注油，將潤滑油通過分配器送入分支管路最終到達各潤滑點。

1 FTA 故障樹分析法

傳統的故障樹分析技術可以分為3 個步驟：故障樹的建立、故障樹的定性分析和故障樹的定量分析。在系統故障樹建立之后，對故障樹進行定性分析的主要目的是尋找導致與系統有關的不希望事件發生的原因和原因的組合，即所有的割集。在求得所有的最小割集后，就可以進行故障樹的定量分析，以及基于定量分析的故障定位和故障處理等。

2 雙線式集中干油潤滑系統故障樹的建立

2.1 影響系統故障的因素分析

引起雙線式集中干油潤滑系統故障的主要因素可以分為人為因素、設備因素、物料因素、方法因素和環境因素5 大因素（圖1）。①人為因素：主要是人為操作不規范、工作不盡責等原因導致的系統及零部件的失效；②設備因素：指在設備使用過程中，由于使用周期達到設備的使用壽命極限而失效；③物料因素：指設備選用的品牌、型號、材質等不同而對系統產生的不同影響；④方法因素：指采用的步驟、程序、措施、方法等不合理、不規范、不完善對系統造成的不同影響；⑤環境因素：指設備的工作環境對系統的影響。

圖1 雙線式集中潤滑系統失效影響因素

2.2 故障樹建立

故障樹是故障分析的基礎，建立準確的故障樹是對系統可靠性分析的保證。在雙線式集中潤滑系統中，導致系統失效的原因眾多，但部分因素并非主要因素，且在經過大量實際運用的過程中可以有效改善，如物料因素中，船閘干油潤滑脂一般采用的二硫化鉬鋰基脂，在長期運用中效果良好。

以“雙線式集中干油潤滑系統失效”作為頂事項，壓差開關失效、換向閥失效、雙線分配器失效、干油泵站失效、電氣回路失效為中間事項，順序依次往下直到找出不能再分的底事件為止。故障樹事件如表1 所示。

表1 雙線式集中干油潤滑系統失效故障樹事件

3 雙線式集中干油潤滑系統故障樹分析

根據導致雙線式集中干油潤滑系統失效的邏輯關系，建立故障樹模型。

3.1 定性分析

3.1.1 最小割集

導致頂事件發生的所有可能的失效模式，即找出能使頂事件發生的原因集合為割集。導致頂事件發生不可再少的底事件的集合稱為最小割集。根據故障樹模型得到最小割集見式（1）。

3.1.2 最小徑集

由于故障樹基本事件較多，最小割集求解過于復雜，計算工作量大，因此采用最小徑集的方法。根據對偶原理，將故障樹中的所有事件反向求取，將“與門”換成“或門”，“或門”換成“與門”，用’表示事件不發生，得到與故障樹對立的成功樹T'見式（2）。

成功樹的最小割集即為原故障樹的最小徑集Pi（i=1，2）見式（3）。

3.2 定量分析

利用最小徑集求頂事件雙線式集中干油潤滑系統失效概率G（T）見式（4）。

假設各個基本事件獨立，雙線式集中干油潤滑系統失效服從威爾布分布見式（5）。

令位置參數α=1，形狀參數β=1，雙線式集中干油潤滑系統失效基本服從指數分布見式（6）。

根據某船閘近年數據統計，有以下基本事件故障率，假設雙線式集中干油潤滑系統每天工作24 h，每年360 d，得到故障概率如表2 所示。

表2 故障率和故障概率

將計算出的底事件故障概率帶入式（4），可精確的計算出雙線式集中干油潤滑系統失效概率G（T）=0.002 57。

因此雙線式集中干油潤滑系統在該工況下的可靠度為99.743%。

4 結束語

根據對雙線式集中干油潤滑系統頂事件和基本事件的邏輯關系，建立FTA 故障樹的建立，并對故障樹進行定性分析和定量分析，得出船閘常用的雙線式集中干油潤滑系統失效概率為0.002 57 和可靠度99.743%，可靠度較高。