基于FTA 的集中干油润滑系统的可靠性分析

边 级

（长江三峡通航管理局，湖北宜昌 443000）

0 引言

目前国内多数船闸干油润滑系统采用的是双线式集中润滑系统，双线式集中干油润滑系统主要由干油泵、二位四通换向阀、压差开关、双线分配器和供油管道组成。泵通过换向阀的换向作用，对两条管路交替注油，将润滑油通过分配器送入分支管路最终到达各润滑点。

1 FTA 故障树分析法

传统的故障树分析技术可以分为3 个步骤：故障树的建立、故障树的定性分析和故障树的定量分析。在系统故障树建立之后，对故障树进行定性分析的主要目的是寻找导致与系统有关的不希望事件发生的原因和原因的组合，即所有的割集。在求得所有的最小割集后，就可以进行故障树的定量分析，以及基于定量分析的故障定位和故障处理等。

2 双线式集中干油润滑系统故障树的建立

2.1 影响系统故障的因素分析

引起双线式集中干油润滑系统故障的主要因素可以分为人为因素、设备因素、物料因素、方法因素和环境因素5 大因素（图1）。①人为因素：主要是人为操作不规范、工作不尽责等原因导致的系统及零部件的失效；②设备因素：指在设备使用过程中，由于使用周期达到设备的使用寿命极限而失效；③物料因素：指设备选用的品牌、型号、材质等不同而对系统产生的不同影响；④方法因素：指采用的步骤、程序、措施、方法等不合理、不规范、不完善对系统造成的不同影响；⑤环境因素：指设备的工作环境对系统的影响。

图1 双线式集中润滑系统失效影响因素

2.2 故障树建立

故障树是故障分析的基础，建立准确的故障树是对系统可靠性分析的保证。在双线式集中润滑系统中，导致系统失效的原因众多，但部分因素并非主要因素，且在经过大量实际运用的过程中可以有效改善，如物料因素中，船闸干油润滑脂一般采用的二硫化钼锂基脂，在长期运用中效果良好。

以“双线式集中干油润滑系统失效”作为顶事项，压差开关失效、换向阀失效、双线分配器失效、干油泵站失效、电气回路失效为中间事项，顺序依次往下直到找出不能再分的底事件为止。故障树事件如表1 所示。

表1 双线式集中干油润滑系统失效故障树事件

3 双线式集中干油润滑系统故障树分析

根据导致双线式集中干油润滑系统失效的逻辑关系，建立故障树模型。

3.1 定性分析

3.1.1 最小割集

导致顶事件发生的所有可能的失效模式，即找出能使顶事件发生的原因集合为割集。导致顶事件发生不可再少的底事件的集合称为最小割集。根据故障树模型得到最小割集见式（1）。

3.1.2 最小径集

由于故障树基本事件较多，最小割集求解过于复杂，计算工作量大，因此采用最小径集的方法。根据对偶原理，将故障树中的所有事件反向求取，将“与门”换成“或门”，“或门”换成“与门”，用’表示事件不发生，得到与故障树对立的成功树T'见式（2）。

成功树的最小割集即为原故障树的最小径集Pi（i=1，2）见式（3）。

3.2 定量分析

利用最小径集求顶事件双线式集中干油润滑系统失效概率G（T）见式（4）。

假设各个基本事件独立，双线式集中干油润滑系统失效服从威尔布分布见式（5）。

令位置参数α=1，形状参数β=1，双线式集中干油润滑系统失效基本服从指数分布见式（6）。

根据某船闸近年数据统计，有以下基本事件故障率，假设双线式集中干油润滑系统每天工作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

将计算出的底事件故障概率带入式（4），可精确的计算出双线式集中干油润滑系统失效概率G（T）=0.002 57。

因此双线式集中干油润滑系统在该工况下的可靠度为99.743%。

4 结束语

根据对双线式集中干油润滑系统顶事件和基本事件的逻辑关系，建立FTA 故障树的建立，并对故障树进行定性分析和定量分析，得出船闸常用的双线式集中干油润滑系统失效概率为0.002 57 和可靠度99.743%，可靠度较高。