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1、浅析故障树分析法在板框过滤机液压系统故障诊断中的运用摘 要：本文应用故障树分析法对板框过滤机不能退板事故的原因分析及其相应措施的研究，对板框过滤机液压系统故障诊断有着重要的指导意义。关键字：故障树分析法 液压系统一 引言故障树分析法(FaultTreeAnalysis简称FTA)是系统可靠性研究中常用的一种重要方法。它是在弄清基本失效模式的基础上，通过建立故障树的方法，找出故障原因，分析系统薄弱环节，以改进原有设备，指导运行和维修，防止事故的产生。故障树分析法是对复杂动态系统失效形式进行可靠性分析的有效工具。近年来，随着计算机辅助故障树分析的出现，故障树分析法在航天、核能、电力、电子、化工等领
2、域得到了广泛的应用。二 故障树分析法简介故障树分析法是把所研究系统的发生的故障状态作为故障分析的目标，然后找出直接导致这一故障发生的全部因素，再找出造成下一级事件发生的全部直接因素，直到那些故障机理已知的基本因素为止。通常把最不希望发生的事件称为顶事件，不再深究的事件为基本事件，而介于顶事件与基本事件之间的一切事件称为中间事件，用相应的符号代表这些事件，再用适当的逻辑门把顶事件、中间事件和基本事件联结成树形图，即得故障树。它表示了系统设备的特定事件 (不希望发生事件)与各子系统部件的故障事件之间的逻辑结构关系。以故障树为工具，分析系统发生故障的各种原因、途径，提出有效防止措施的系统可靠性研究方
3、法即为故障树分析法。检查系统的运行状态是否正常，确定故障的性质，寻找故障部位和原因，进而提出相应的排故措施，是对维修人员的基本要求。液压传动系统由于其独特的优点，即具有广泛的工艺适应性、优良的控制性能和较低廉的成本，在各个领域中获得愈来愈广泛的应用。在生产现场，由于受生产计划和技术条件的制约，要求故障诊断人员准确、简便和高效地诊断出液压设备的故障；要求维修人员利用现有的信息和现场的技术条件，尽可能减少拆装工作量，节省维修工时和费用，用最简便的技术手段，在尽可能短的时间内，准确地找出故障部位和发生故障的原因并加以修理，使系统恢复正常运行，并力求今后不再发生同样故障。使得传统的故障诊断在实际运用中
4、很难取得好的效果，故障树分析法本是对复杂系统进行安全性、可靠性分析的一种好方法，用它来预测和诊断故障，指导液压系统的运行和维修液压设备同样能收到良好的效果。三 板框过滤机液压系统故障处理现状长炼催化剂厂用于污水滤渣处理的6台60板框过滤机，型号为：GXZ-60，为长炼机械厂自行设计制造，采用的是液压压紧装置。其液压原理图如图1所示。常见液压系统共性故障有七个方面：(1)液压冲击造成的故障。(2)气穴与气蚀故障。(3)液压卡紧故障。(4)温度升高的故障。(5)执行元件爬行故障。(6)液压系统振动和噪声故障。(7)液压系统泄漏故障。我们在实际工作中常见的问题和处理办法如下：1、过滤器常见故障诊断与
5、处理方法故障原因处理办法泵发出噪声1、吸入空气给所有接头加装密封并宁紧，给油箱加油；检查过滤器上的O型圈2、气穴清洗被堵塞的进油管路更换或清洁滤芯油压起不来1、滤芯变脏清洗或更换滤芯2、油的粘度太大让系统运行一段时间后压力表复位油变脏1、过滤精度不当检测颗粒尺寸并选用精度的过滤器2、不适当的更换滤芯改进维护方法、增加旁通指示3、过滤器失效（泄漏）或破裂更换过滤器表12、液压泵、阀的故障诊断故障原因解决措施1、系统压力不足。1、系统溢流阀压力调的不够高。调整调节螺钉达到所需要的工作压力2、油液从旁路流回油箱。顺次检查回路，注意阀和油管的连接3、压力表损坏或压力表管路不通。在直通泵的压力管上安装一
6、个好的压力表4、主阀调定值低。调整5、阀芯在开启状态下卡住使阀芯自由活动6、弹簧调节不当或卡住调整或更换2、噪音过大。1、泵安装不同心。查泵与机体连接处是否有不当处2、油位低。给油箱加油3、吸油管路、壳体的泄漏管路和轴密封漏气。拧紧或更换有半零件4、油箱没有透气孔或透气孔堵塞。使油箱能够透气5、吸油管路不畅。检查吸油管及接头，吸油管不应被外来物堵塞6、吸油管中有气泡。检查油箱是否有振动，检查过滤器滤网7、零部件磨损或损坏。更换8、阀选型不当更换9、系统内有空气排放系统内的空气3、系统过热1、泵在高于所需要的压力下工作。溢流阀卡住2、泵排出的液压油经溢流阀溢出。溢流阀压力调定的高3、泵内部泄漏太
7、大。检查泵元件4、冷却不足。检查溢流阀压力，检查是否有内泄漏5、环境温度过高。隔开热源6、油箱内油太少。将油加到规定油位7、泵的回油管距泵的吸油口太近。把回油管放到远处8、系统泄漏太多。顺次检查系统泄漏情况9、联接不当检查联接管路表2在我们的日常工作中比较常用到的故障诊断方法是：直观检查法、对比替换法、逻辑分析法，有时也会用的专门的仪器进行专项检测。但由于客观上元、辅件质量不稳定和主观上使用、维护不当，且系统中各元件和工作液体都是在封闭油路内工作，不象机械设备那样直观，也不象电气设备那样可利用各种检测仪器方便地测量各种参数,液压设备中，仅靠有限几个压力表、流量计等来指示系统某些部位的工作参数，
8、其他参数难以测量，而且一般故障根源有许多种可能，这给液压系统故障诊断带来一定困难。四 板框过滤机液压系统故障树的建立故障树分析法（FTA），又称故障的逻辑框图分析法。它是从故障现象开始，按生产工艺流程及因果关系，逆时序地进行分析，从上位层次发生的故障结果出发，向下位层次的故障原因进行分析，最后找出故障的起因。这种方法也可进行定性或定量分析，能揭示故障起因和发生的各种潜在因素，便于对故障发生进行系统预测和控制。通过故障树的分析，可以达到以下目的：识别导致事故的基本事件(基本的设备故障)与人为失误的组合，可为人们提供设法避免或减少导致事故基本原因的线索，从而降低事故发生的可能性；对导致故障的各种因
9、素及逻辑关系能做出全面、简洁和形象的描述；便于查明系统内固有的或潜在的各种危险因素，为设计、施工和管理提供科学依据；使有关人员、作业人员全面了解和掌握各项故障要点；便于进行逻辑运算，进行定性、定量分析和系统评价。建立故障树要从故障现象(顶上事件)开始着手，GXZ-60板框过滤机液压系统常见的故障现象如下表所示：故障现象分类故障现象泄漏（可以看见的外漏）油泵和管路泄漏液压元件泄漏液压缸泄漏噪音油泵响声大液压缸响声大发热液压元件发热油泵发热不保压不保压，压力表显示压力下降，自动补压频繁不保压，压力表显示压力下降较小，不出现补压现象，但过滤机头板有后退迹象且喷料压机后，压力上来迅速下跌压机后，压力上
10、来迅速下跌，并退板液压缸动作失常压机时过滤机头板可进，但最后压力上不来压机时过滤机头板可进，但油泵不停，过滤机不进料压机时过滤机头板可进，油泵停，但过滤机不进料过滤机头板不能进过滤机头板不能退过滤机头板退到位，但停不稳过载报警油泵过载料泵过载表3在建立故障树时确定的顶上事件，全都是可以看到的症状，而不必分析其内在原因，这就是表3和表1、表2的不同。现在我们以这诸多故障现象中的一个，“过滤机头板不能退”为例来建立故障树，如图1所示。五 板框过滤机液压系统故障树的分析故障树的分析包括定性和定量分析两种方法, 故障树定性分析主要包括最小割集、最小径集和结构重要度分析。在故障树分析中，如果故障树底某几
11、个底事件底集合同时发生，将引起顶事件的发生。这个集合就成为割集，它是系统的一种故障模式。将导致系统故障发生最小故障模式的集合称为最小割集。换而言之，一个最小割集是包含了最小数量而又必须的底事件的集合，其含义在于它描述处于故障状态的设备所必须修理的基本故障。最小割集的求取方法有行列式法、布尔代数法等。现在，已有计算机软件求取最小割集和最小径集。由于本故障树中逻辑门都是或门，所以最小割集全是变量的逻辑和。液压系统中各部件又不是相互独立的，互相之间又有一定关系。采用布尔代数化简法最为简便。以下是本例用布尔代数化简的过程所以最小割集为，。T=A1+ A2+ A3 =X1+ X2+ X3+ X2+ X3
12、+ X4+ X5+ X4+ X5+ X2+ X3= X1+ X2+ X3 + X4+ X5求出最小割集可以掌握故障发生的各种可能，更快地缩短判断故障时间。每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能，有几个最小割集，顶上事件的发生就有几种可能，最小割集越多，越难判断设备故障原因。在我们这个例子中，导致“过滤机不能退板”的故障现象有5种原因，从最小割集能直观地、概略地看出，油过滤器漏或更换元件时带入杂质最有可能导致这种现象，其次是手动停机不及时或电接点压力表失常造成的超压也可能导致这种现象，再次是油管破裂导致。为了对整个板框过滤机液压系统可能导致故障的各种原因，和其出现的概率进行定性分析和定量分析，还
13、必须对每种故障现象都建立故障树和对顶上事件进行概率计算，这里不再赘述。六 根据故障树制定的处理措施我们结合设备出现“过滤机不能退板”的故障现象时的具体情况，可以对这5种原因进行逐一排除，最后找出原因。也可根据问题的排除时的难易程度进行展开。如我们在处理这类故障时，先询问操作人员有没有进行手动操作，再检查其电接点压力表，再检查其液压元件和油泵。事实上，我们就遇到过，因电接点压力表的高压报警信号线接触不好，造成超压，从而造成溢流阀卡死，失去了其保护作用，进一步导致电磁换向阀的损坏，出现了过滤机不能退板的故障。开始我们没有按照故障树分脉络来查找问题，而是直接检查液压元件，根据经验，液压缸不动作，可能性最大的就是电磁换向阀的问题，结果发现了电磁换向阀的故障，并进行了更换，设备恢复了正常工作。但过了两天，又出现了类似的问题，这才发现了溢流阀的故障，并进一步分析，发现电接点压力表的高压报警信号线接触不好才是导致这一故障现象出现的根源。这说明利用故障树这一工具，即使我们不作更深的定量分析，也能帮助我们进行一些简单的故障诊断。七 结论故障树分析法是一种逻辑性强，直观形象的可靠性分析法。本文应用故障树分析法对板框过滤机不能退板事故的原因分析及其相应措施的研究，对板框过滤机液压系统故障诊断有着重要的指导意义。参考文献：液压设备故障诊断与监测实用技术 黄志坚 袁周 编著 设备故障分析 机械工业出版社8