基于故障树的主风机失效分析

　　机械设计与制造基于故障树的主风机失效分析韩邦华无锡职业技术学院，无锡214121吴慧媛无锡威孚集团，无锡214031柳要介绍运用故障树的方法建立主风机的故障树，运用富塞尔范斯莱88，8，7算法，对已建造的故障树进行化简，以小割集形成故障树的失效网络，终求解出各底事件的概率重要度，进行风机的故障诊断。

　　冶金行业中的主风机般是在高温高腐蚀及高污染的工况下进行工作，运行工况十分恶劣。由于高温潮湿及氧化作用，风叶及轴承易氧化腐蚀失效。另外，由于风机排出的气体中夹杂着颗粒性杂质，常引起风叶及轴承的阻转，造成电机过载或风叶的折断。主风机系统的失效原因很多，有时失效的情况也很复杂。在引起风机失效的诸多因素中，有时可能只是某单个故障的发生就导致系统的失效，有时则可能是几个故障同时发生引起的系统失效。而有的故障即使发生也不定会引起系统它们有没有内在的联系，怎么样才能快速诊断出故障的原因及时地排障，这里就基于故障树的方法对引起系统失效的故障原因进行分析。

　　1故障树分析法的基本原理故障树分析法必16如317818简称为法，是将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐渐细化的分析方法，因而它是对复杂动态系统的设计工厂试验或现场发现失效形式进行可靠性分析的工具，其目的是判明基本故障，确定故障的原因影响和发生概率。即是将故障树的顶事件和底事件通过布尔代数运算，简化中间过程，直接将底事件的影响反映到顶事件中去。进步地说它就是在系统设计分析过程中，通过对可能造成系统失效的各种因素包括硬件软件环境人为因素进行分析，画出逻辑框即失效树或称为故障树，叮，从而确定系统失效原因的各种可能组合方式或其发生概率，以计算系统失效概率，采取相应的纠正措施，以提高系统可靠性的种设计分析方法。1为个故障树的意。

　　它首先选定个系统不希望发生的事件作为系统的顶事件，画在故障树的顶端，即为故障树的第阶，再将导致系统顶事件发生的直接原因各部件故障并列作为第阶，即中顶事件相连。其次，将导致第阶中各中间事件发生的原因分别列为第阶，用适当的事件符号通过定的逻辑门来。

　　如此逐阶展开，直到把形成顶事件故障的基本事件都分析出来，后通过布尔代数运算，构造出顶事件的结构函数少，进而得出每个底事件对顶事件的影响度。

　　2故障树分析的过程在引起系统顶事件发生的诸多因素中，由于底事件各自发生的概率不同，对顶事件的影响程度也各不相同。

　　1调研资料1初步分析1建立，嗥树，私障发生概丰1和尔代数应用伊故分析与防止故障树分析法就是将这些可能发生故障的各底事件通过定的逻辑门与顶事件联系起来，先建立起故障树，确定出故障树各底事件对顶事件失效的重要度，进行系统失效的定量分析，后根据故障树分析法所得到的失效原因与部位，提出故障的处理意故障树分析法的步骤2.

　　3风机系统故障树的建造正确建造故障树是故障树分析法的关键，因为故障树的完善与否将直接影响到故障树定性分析和定量分析的准确性，故障树的建造过程3.

　　在主风机系统中，风机系统的运行状态对除尘车间的安全经济运行有着决定性的作用。经过现场的实际调查研宄，根据风机投入运行以来的操作记录，以及过去检查维修等的工作记录不考虑因零部件的加工误差而造成的零部件失效将风机系统不能正常工作作为不希望发生的事件，并寻求引起风机系统失效的直接或间接的原因，得出风机系统的失效主要是由轴轴承风机和附件的失效引起的。这个部件中间事件之间只要有任何个部件发生故障都将引起整个系统的失效。这里中将风机系统失效作为不希望发生的故障事件，并将它作为故障树的顶事件，并根据对把风机失效作为顶事件的假设，确定风机失效的边界条件，进而确定故障树的建树范围。此时，系统的边界条件是顶事件风机系统失效初始状态系统正常运行不容许事件由于外来的影响使系统失效必然事件无照上述思路，建立起风机故障树框，根据风机系统失效的故障树可以得出风机系统失效多有阶中间事件构成引起风机系统失效的底事件总共有38个，它们单个或组合起来对风机系统失效产生影响。

　　4系统故障树的定量分析故障树的定性分析过程就是寻求故障树小割集的过程。

　　小割集描绘出了处于故障状态的系统所必须修理的基本故障，指出了整个系统中薄弱的环节，而且系统的失效故障树完全可以以小割集来述，便于故障树的定性和定量分析。

　　为了对引起风机系统失效故障树的定性和定量分析，根据布尔代数的运算法则，运用富塞尔范斯莱以，算法叹称为下行法，对己建造的故障树进行化简，去掉多余的中间逻辑事件，使顶事件与底事件之间只存在着简单的逻辑关系，即用小割集来述顶事件，使故障树的定性和定量分析工作易于进行。4为经过简化过的故障树。

　　从简化过的故障树中可得出小割集共有15个，系统的顶事件通过小割集与底事件经过定的逻辑关系联系起来，进而可以得出故障树的结构函数对上式两端取数学期望，左端即为系统顶事件的发生概率，即求顶事件发生概率时，要求各小割集之间是完全不相交概率公式由于现场统计中所得到的基本数据因各种人为和外界因素事件的不可靠度很小的时候，故障树顶事件发生的概率计算收敛得很快，可以公式的首项作为近似解，而其它项可以忽略。风机系统顶事件的发生概率可近似为而颗故障树往往包含着多个底事件，它们对系统顶事件失效的发生因位置和功能的不同而不同，对顶事件发生的概率件的发生中所作的贡献就可称为底事件的重要度。底事件的概率重要度在改善系统的设计，确定系统需要监控的部位及系统故障诊断方案等有着重要的作用。

　　底事件发生概率变化引起顶事件发生的概率的变化程度，为事件的概率重要度每，其数学定义为从顶事件发生的概率的解的计算过程中可得出顶事件发生概率的函数尽是底事件发生概率的单调递增函数当底事件发生的概率大时，则顶事件发生的概率相应地，加。

　　顶事件发生概率纟的变化量知与底事件发生概率的变化量之间的近似关系为如5从上式可得，与4之间近似成种线性关系，如能使概率重要度大的底事件斯的发生概率下降的话，就可使顶事件发生的概率有效地降低。并可计算出各底事件的概率重要度，以考查它们对顶事件的影响，评价实际系统中各部件的结构重要度。

　　文章编号1001对转涡轮气动方案设计技术研究刘艳华乔渭阳西北工业大学动力与能源学院，西安710072要通过某型发动机的总体技术要求得到涡轮的设计参数，进而设计出涡轮通道并对涡轮的气动性能进行计算。将常规涡轮改成对转涡轮进行计算分析，同样可以达到设计要求。通过分析两种涡轮1前言现代先进战斗机对发动机的各方面性能都提出了较高的要求，要求发动机的推重比达到左右，要求涡轮前燃气温度提高到1880为了达到这些高的要求，发动机的各个部件都采取了新的设计技术和制造技术。对于涡轮部件来说，采用对转涡轮就是项非常重要的新技术。应用对转涡轮的优点有是机动飞行时可减少发动机转子的陀螺力矩，提高作战的有效性，是若采用轴间轴承，可降低轴承保持架转速，提高保持架寿命；是可以减少低压涡轮1级导向叶片弯度，从而减少叶片损失，有利于提高涡轮效率。由于可利用前排涡轮转子出口气流预旋，故可减少下游涡轮的导向叶片的数量，甚至可以去掉第级导向叶片，这样还可以简化结构减轻发动机的重量提高发动机的推重比。在20世纪80年代出现的无涵道风扇发动机以及美国，贾公司新研制的管道风扇采用了对转涡轮，我国还处于技术研宄阶段。这里针对某型发动机总体设计对高低压涡轮的性能要求，分别进行了常规涡轮与1+1对转涡轮的设计，希望设计出能达到相应的性能要求的对转涡轮，在设计过程中找出设计对转涡轮的特点及难点2涡轮气动设计方法2.1涡轮通道设计根据发动机总体性能要求得出涡轮部件的技术要求包括来稿日期20041206基金项目航空科学基金尺0105305结论计算结果明底事件的概率重要度高，而它对顶事件的发生影响大。而底事件3689的概率重要度低，而它们对顶事件的影响小。从化简后的故障树的简里可看出，底事件在个小割集里均出现了次，而底事件3689只在所有小割集中的大的个小割集中出现了次，底事件概率重要度的计算很好地反映了这个事实。从各小割集承振动除尘器失效和附件的失效，如果加强对这方面的监控，提高这些方面的可靠性，及时地处理故障，将可大大提高风机系统运行的可靠性和生产效率。而从钢厂除尘车间的维修实际来看，引起风机系统失效的主要原因是由于支承的振动除尘器尚低压润轮的转速分别为燃气流量52188，进口总压24255073，进口总温1730高低压级的焓降分别为377.78，1和239.81涡轮通道设计为等内径的，根据叶根处载荷系数不大于2.22.3的要求，取定载荷系数为2.3，由式07七。6.2.

　　得到通道内径为262mm，气流为轴向进气，给定进口马赫数为0.2，由流量公式，=KPA确定涡轮进口外径为299.

　　根据保证涡轮出口气体马赫数在450.65之间的要求，取定出口轴向马赫数为0.45，可以确定涡轮出口外径为350mm.取定各个叶片的展弦比分别为1.151.751.872.67，轴向间隙为叶宽的2030，这样得到的轴向长度为190，扩张角为15，基本符合要求。

　　不是为了设计出性能优异的涡轮，所以并未对通道进行优化。

　　滤网的失效和其它管道等附件的失效，引起了风机的振动，从而造成了整个系统的失效。

　　1虞和济，韩庆大，李沈等。设备故障诊断工程1.北京冶金工业出之张正松等旋转机械振动监测及故障诊断河北京机械工业出版3钟秉林，黄仁。机械故障诊断学心。北京4几械工业出版社，1998.

　　4朱继洲。故障树原理和应用河。西安西安交通大学出版社，1989.

　　5虞和济，侯广琳。故障诊断的专家系统肘。北京冶金工业出版社，6郑志松等。旋转机械振动数据管理及咨询系统研究。华中科技大学