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往复式压缩机失效事故树分析

文档作者：车凤勤乔正凡2 文档来源： 1．中国市政工程中南设计研究院 2．江汉石油管理局勘察设计研究院		点击数：	更新时间： 2021年09月18日
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92 石油工程建设 2010年6月
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车凤勤 ，乔正凡2
(1．中国市政工程中南设计研究院，湖北武汉43001O；2．江汉石油管理局勘察设计研究院，湖北武汉430073)
摘 要：对往复式压缩机进行失效事故树分析。就是通过对各种失效因素间的逻辑关系的描述，找
出可能导致事故发生的基本原因，查明压缩机运行中各种固有的或潜在的危险因素，提高系统的安
全性和可靠性。文章建立了以“往复式压缩机失效”为顶端事件的事故树，共考虑了82个基本事
件，有81个最小割集。这些最小割集定性地描述了往复式压缩机设计、制造、运行管理及维修中的
薄弱环节 通过最小割集求解基本事件的结构重要度．确定影响往复式压缩机失效的主要原因为机
械振动、热力性能(如温升过高)和排气系统不正常等。
关键词：往复式压缩机；失效；事故树分析；割集；结构重要度
中图分类号：TE974 文献标识码：B 文章编号：1001—2206(2010)03—0092—04
1 建立往复式压缩机事故树
1．1 事故树方法简介
事故树分析rFault Tree Analysis1是一种适
用于大型复杂系统的可靠性和安全分析的技术
事故树演绎地表示事故事件的发生原因及逻辑
关系．它把系统不希望出现的事件作为事故树
图的顶事件．通过对可能造成系统故障的各种
因素进行分析．用规定的逻辑符号自上而下地
由总体至部分．按树枝状结构逐层细化．分析
导致各事件发生的所有可能的直接因素及其相
互问的逻辑关系．并由此逐步深入分析．直到
找出事故的基本原因． 即故障树图的底事件为
止。该方法具有简明、直观、易懂、灵活的特
点．是工程系统可靠性与安全性分析及评价常
用的有效方法⋯
1．2 往复式压缩机失效事故树的建立
引起往复式压缩机失效的原因很复杂 为了
便于分析和研究．把故障分为热力性能故障和机
械功能故障这两个原因．然后以这两个原因为次
顶事件．采用类似方法继续深人分析．直到找到
代表各种故障事件的基本事件为止 本文以“往
复式压缩机失效”作为顶事件 31．得到了如图1
所示的事故树．事件表见表1(事故树中 为或
门)。
2 往复式压缩机事故树分析
2．1 最小割集
事故树中．能导致顶上事件发生的基本事件
的集合叫割集 引起顶上事件发生的最起码的基
本事件的组合叫最小割集 它能指出发生何种基
本事件及组合就会发生事故． 因而发现系统最薄
弱的环节1 4_ 、
最小割集的求法很多，有行列法、结构法、
布尔代数化简法、质数代入法、矩阵法，其中布
尔代数化简法是把顶上事件用布尔代数表现．并
自上而下展开．从而得到布尔表达式．再用布尔
代数化简法对表达式进行归并化简．得到最小割
集 最小割集表示系统的危险性．求出最小割集
就可以掌握事故发生的各种可能 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．
系统越危险 为了提高系统的安全性．可采取管
理措施，从而减少事件割集，增加基本事件。
本文采用布尔代数求解得到：
T=A1+A 2=(Bl+B2+B3)+(B4+B5+B6)
依次类推．根据布尔代数及其运算法则化简后
求得图1事故树的2阶以下最小割集为：
T=X1+ 2+ ⋯ +X72+ 76+ 77+ ⋯ + R2+ 73·
X，4+X ·x
羊 ￥ ￥ ￥ ￥ 牛
★ ★ ★ ★ ★ ★
第36卷第3期 车风勤等：往复式压缩机失效事故树分析 93
(a)
(b)
(e)
(d)
石油工程建设 2010年6月
图1 往复式压缩机失效事故树
表1 往复式压缩机失效分析故障树基本事件
序号 事件描述 序号 事件描述 序号 事件描述
7' 往复式压缩机失效 A1 机械功能故障 A 2 热力学性能故障
B 过热 曰2 响声异常 岛 振动异常
排气量不足 B5 压力异常 温度异常
Cl 轴承故障 G 机壳过热 G 齿轮增速器故障
e 活塞故障 C5 其他原因 C6 松动
G 油压不正常 C8 松动 G 其他原因
Clo 气阀泄漏 C“ 吸气受阻 C12 填料漏气
C【3 气阀组件泄漏 Cl4 转速不够 C1s 油压不正常
C佑 气压不正常 Cl7 水压不正常 Cl8 油路故障
Cl9 汽缸故障 C20 形位误差 C2l 其他原因
C翌 机壳过热 ，Jl 润滑不良 D2 冷却
，J3 其他原因 Da 间隙过大 D5 间隙过小
皮带轮故障 n 窜气 阀组损坏
Do 减压阀开启不足 Dm 拉伤 Dll 活塞环故障
DJ2 间隙超差 D J3 注油器故障 ，J】4 油泵故障
Dl5 水路 ／ ／ ／
1 多机共振 气道内掉人异物 3 止回阀选用不当
a 润滑油过量 5 连杆铜套与销 6 行程间隙
X7 十字头与销 8 轴承损坏 X 十字头与滑道
第36卷第3期 车风勤等：往复式压缩机失效事故树分析 95
续表1
序号 事件描述 序 事件描述 序号 事件描述
l0 连杆瓦与曲柄销 ll 内腔芯骨未除净 l2 丝堵松动
l3 内腔水未倒净 l4 行程间隙 】5 渗入气缸水过量
l^ 未紧同 X17 配合不好 J8 阀组损坏
I9 气阀未压紧 ∞ 活塞拼帽 2l 连杆螺钉
22 地脚螺钉 X 平衡铁 24 管路太长
笛 支撑欠佳 ∞ 弯头过小 X口 弯头太多
28 十字头拼帽 抑 皮带轮 30 压缩机载荷急剧变化
3l 土质松软 32 机体支撑欠佳 ∞ 间隙过大
垫片破损或未紧同 35 摆放歪斜 X拍 末加密封
x 关闭不严 粥 弹簧损坏 xⅪ 阀片损坏
) 阀座损坏 41 阀芯卡住 X42 调节器1一作不良
43 卒气滤清器阻塞 44 零件超差 零件碰伤
46 末用护丝套 47 清洗不干净 48 断裂
49 失去弹力 l 严重拉伤 51 镜面严重磨损
52 缸热破损 5 余隙太大 贴合面不平度超差
殴带瓠渭 56 电控故障 57 电机故障
58 连轴瓦与曲轴 X5 齿轮与泵体 60 油路堵塞
6I 气阀泄漏 62 气阀组件泄漏 ∞ 停水或泵损坏
64 管路泄漏 阀未开足 66 』 力表失准
X酊 油管松脱 鹋 缺油 ∞ 柱塞故障
油路故障 71 间隙超差 72 针阀阻塞
Xn 拉伤 X14 冷却水不足 X75 冷却水巾断
76 十字头拼帽端跳 竹 十字头螺纹与摩擦面中心线同轴度差 78 温度计失准
79 减荷阀节流吸入 ) 填料泄漏 Rl 锁紧弹力过大
82 轴向间隙过小 ／ i | ／
可知．往复式压缩机失效故障树有79个1阶
最小割集( 1+ 2+⋯ + 72+ 76+ 77+⋯ + 82)，
2个2阶最小割集( ，· + · )。由割集理论
可知．割集阶数越小，它发生的可能性越大。因
此．为提高往复式压缩机可靠性与安全性．应首先
考虑79个1阶最小割集
2．2 结构重要度分析
从事故树结构上分析各基本事件的重要度．即
分析基本事件的发生对顶事件发生的影响程度．这
种分析方法叫结构重要度分析【5_ 结构重要度的近
似判别式如下：
／(z)=Σ(1／2 n-,K (1)
式中 ／(i)—— 基本事件 的重要系数近似判别值：
K厂__最小割集包含 ，K =1；最小割集
不包含 K 0；
n—— 基本事件 所在最小割集中的基本事
件的个数
按照式(1)计算该事故树的结构重要度为：
I(1)=1(2)：，(3)⋯ =I(72)=I(73)=I(76)=
，(77)⋯ =，(82)=1，，(74)=，(75)=0．5。
由计算结果可知，结构重要度值越大．对顶事
件的影响也就越大 故障树中的79个1阶最小割
集直接影响着系统的可靠性．为系统的薄弱环节
3 结论
(1)以“往复式压缩机失效”为顶事件建立的
往复式压缩机故障树共考虑了82个基本事件．有81
个最小割集 这些最小割集定性地描述了往复式压
缩机设计、制造、运行管理及维修中的薄弱环节。
(2)通过最小割集可以求解基本事件的结构重
要度 用事故树分析法可确定影响往复式压缩机失
效的主要原因． 即机械振动、热力性能(如温升
过高) 和排气系统不正常等
参考文献：
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作者简介：车凤勤(1977一)，女，陕西合阳人，2001年毕业于
西南石油学院油气储运专业，现从事城市燃气设计和研究工作。
收稿日期：2009—09—21：修回日期：2010—02—03

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