基于FTA的矿井提升机钢丝绳断绳故障的分析.pdfVIP

基于 FTA 的矿井提升机钢丝绳断绳故障分析 1 1 2 鲁青 ，徐文尚 ，刘志海 （1.山东科技大学 信息与电气工程学院，山东 青岛 266510； 2.山东科技大学 机械电子工程学院，山东 青岛 266510） 摘 要：本文介绍了故障树分析法的基本原理以及定性分析和定量分析方法。结合矿井提升机钢丝 绳失效的特点，建立了提升钢丝绳断绳故障树模型。利用故障树分析法对系统进行定性分析和定量 计算，求出系统的最小割集、重要度。找出影响钢丝绳断绳的主要因素，并给出相应的处理措施。 关键词: 故障树；最小割集；定性分析；定量分析 1 引言 钢丝绳广泛应用于煤矿提升和运输设备中，一旦发生断绳事故不仅对煤矿生产造成直接影响， 还关系到矿工的人身安全。如何在故障发生之前进行预防，事故发生之后快速查找故障，把损失降 到最小，保证钢丝绳的可靠性和安全性，成为越来越突出的问题。 故障树分析法(Fault Tree Analysis简称FTA法)，它是 1961 年由贝尔电话实验室的H.A.Wat-son 提出的。目前已经在采矿、机械等领域得到广泛的应用。故障树分析法是系统可靠性和安全性分析 的重要方法，它通过对形成系统故障的原因由总体至局部按树状结构做层层深入的分析，找出系统 故障与导致该故障的各因素之间的内在联系[3]，帮助维修人员快速准确地找出故障点，非常适用于 故障前的预测和故障后的诊断。 基于故障树分析法的钢丝绳断绳故障分析就是把系统最不希望发生的故障状态作为故障树的顶 事件，然后寻找导致顶事件发生的直接原因即中间事件，并将他们的逻辑关系用特定的逻辑符号 （逻 辑与门、或门)表示出来，就这样由上而下逐级分解，一直分解到不能分解为之。这里把不能再分解 的事件称为底事件，除了顶事件和底事件以外的所有事件都称为中间事件，这样一棵故障树就形成 了。如图 1 所示。故障树分析法有定性分析和定量分析两种方法。 2 故障树的建立 故障树的建立是故障树分析法的关键，故障树建立的完善程度与否将直接影响到定性分析和定 量计算结果的准确性[4]。故障树的建立一般分为两种方法，一种为计算机辅助自动建树，另一种是 人工建树，一般采用人工建树方法。下面以摩擦式提升机断绳事故为例建立故障树。 通过对近几年事故统计资料查询，现场的实际调查研究，经过分析和研究将钢丝绳断绳失效作 为最不希望发生的故障事件，并将它作为故障树的顶事件(图 1 中 T)。为了便于分析，将引起钢丝 绳断绳的原因分为外力因素和自身质量因素两个方面，外力因素包括过卷、松绳、钢丝绳受力不均 匀等；自身因素包括由于钢丝绳经常处于潮湿、摩擦等工作环境而引起的腐蚀、断丝、磨损等。这 两个方面只要有任意一方发生故障都将引起整个系统的失效，然后以这两个原因作为中间事件(图 1 中 A1，A2，B1，B2)，采用类似方法继续深入分析，直到找到代表各种故障事件的底事件为止(图 1 中 X1 到 X14)，按上述方法建立矿井提升机钢丝绳断绳的故障树，如图 1 所示，表 1 为该故障树中 对应的事件列表。 -1- T A1 A2 X1 X2 B1 B2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X1 1 X12 X13 X14 图 1：故障树示意图 Fig.1 Sketch map of fault tree