燃氣驅(qū)動壓縮機安裝失效分析

原油驅(qū)動器在中國廣泛使用。例如，在西氣東輸項目中，使用了大量的天然氣驅(qū)動器。一旦燃氣驅(qū)動壓縮機發(fā)生失效,將直接影響輸氣的可靠性和站場的安全。燃氣驅(qū)動壓縮機發(fā)生失效的主要形式為停車和著火,而發(fā)生失效的因素眾多。因此,應對燃氣驅(qū)動壓縮機進行可靠性分析,找出燃氣驅(qū)動壓縮機主要失效形式、失效機理,進而采取相應措施提高燃氣驅(qū)動壓縮機的可靠性和使用壽命。故障樹分析方法是燃氣驅(qū)動壓縮機失效分析的一種有效手段。1原因之間的邏輯關系故障樹分析(FailTreeAnalysis,FTA)是一種演繹推理方法,這種方法把可能發(fā)生的事故與導致它發(fā)生的層層原因之間的邏輯關系用一種稱為故障樹(FT)的樹形圖表示出來,這種圖就構(gòu)成了一個“模型”。對這種模型進行定性和定量分析,可把事故與原因之間的關系,直觀明顯的表示出來,并且可以找出事故的主要原因和計算事故發(fā)生的概率。其結(jié)果可為確定安全對策提供依據(jù),達到預測和預防事故的目的。引起燃氣驅(qū)動壓縮機失效的基本事件一共有54個,詳見表1。燃氣驅(qū)動壓縮機失效故障樹(FT)見圖1。2失敗樹分析2.1故障樹的“割集”在故障樹的基本事件中,若其中某一部分事件發(fā)生時,頂上事件就會發(fā)生,則這部分事件的集合,叫做該故障樹的“割集”(CutSet)。割集是導致頂上事件發(fā)生基本事件的集合。最小割集就是引起頂上事件發(fā)生必須的最低限度的割集。任一割集的基本事件發(fā)生,則頂上事件就會發(fā)生。最小割集越多,系統(tǒng)越危險。2.2有子事件即故障樹中每個中間事件(包括頂上事件)都可以用下式表示出來:式中:Ew——中間事件;P——這個中間事件下的子事件;n——這個中間事件有子事件的個數(shù);w——“或門”用公式(1)表示;“與門”用公式(2)表示。反復用上述公式替換,直到所有子事件都是基本事件為止。再經(jīng)布爾代數(shù)簡化,就可得到頂上事件的布爾等價樹,即可得到這個故障樹的所有最小割集。2.3燃氣驅(qū)動壓縮機失效故障樹模型由公式(1)和(2),可將燃氣驅(qū)動壓縮機故障樹轉(zhuǎn)化為等效的布爾代數(shù)方程:由公式(3)可知,燃氣驅(qū)動壓縮機失效故障樹由41個一階最小割集、11個二階最小割集組成。3錯誤樹基本事件結(jié)構(gòu)的重要性分析3.1基本事件的確定基本事件的重要度分析,是分析各基本事件狀態(tài)對頂上事件狀態(tài)的影響程度。由此可確定,哪些基本事件對頂上事件影響是主要的,為修改系統(tǒng)以提高其安全性提供依據(jù)。基本事件的結(jié)構(gòu)重要度分析,是僅從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度。在進行這種分析時,不考慮各基本事件的發(fā)生概率,或假設各基本事件的發(fā)生概率都相等。3.2基本事件的狀態(tài)變量設故障樹共有n個基本事件,除第i個基本事件外,其余基本事件的狀態(tài)固定不變。此時,故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)為:φ(Xi,X)其中,Xi是第i個基本事件的狀態(tài)變量,其取值只能是0(不發(fā)生)或1(發(fā)生)。X為除第i個基本事件外,其余基本事件的狀態(tài)變量。顯然X的不同狀態(tài)組合的組合數(shù)為:2n-1若定義基本事件i的結(jié)構(gòu)重要系數(shù)為Iφ(i),則:由公式(4),計算出各基本事件的結(jié)構(gòu)重要系數(shù),從而可以排出各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度順序。3.3燃氣驅(qū)動壓縮機故障由公式(4),可算出各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度(計算過程略)。從計算結(jié)果可以得到,結(jié)構(gòu)重要度最大的基本事件與式(3)中一階最小割集相同。這41個基本事件直接影響著系統(tǒng)的可靠性,為系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。對燃氣驅(qū)動壓縮機故障樹和式(3)分析可以得到引起燃氣驅(qū)動壓縮機發(fā)生故障的主要因素。這些因素中,主要是燃氣驅(qū)動壓縮機本身質(zhì)量,其次是安裝缺陷(如出入口管線安裝有應力、走向不合理等)。使用過程中,操作不正確也是燃氣驅(qū)動壓縮機發(fā)生故障的一個主要因素。4結(jié)論和建議4.1燃氣驅(qū)動壓縮機分析一是故障樹分析方法與傳統(tǒng)方法相比,優(yōu)點是直觀、明了、思路清晰、邏輯性強,既可以做定性分析,也可以做定量分析,體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng)性、準確性和預測性,是安全系統(tǒng)工程的主要分析方法之一;缺點是分析步驟繁瑣,需要懂燃氣驅(qū)動壓縮機失效原理的工程人員和熟悉系統(tǒng)安全分析方法的技術人員共同完成。二是燃氣驅(qū)動壓縮機失效故障樹一共考慮了54個基本事件,分析的基本因素較全面,能夠完整地確定燃氣驅(qū)動壓縮機運行管理中的薄弱環(huán)節(jié),是傳統(tǒng)分析方法無法做到的。三是對故障樹的進一步分析確定了影響燃氣驅(qū)動壓縮機發(fā)生失效的主要因素,提出了相應的改善措施,為預防或減少燃氣驅(qū)動壓縮機發(fā)生失效提供了幫助。4.2加強燃氣驅(qū)動壓縮機的運行管理建議采取以下處理措施提高燃氣驅(qū)動壓縮機的可靠性。一是嚴格把好燃氣驅(qū)動壓縮機的質(zhì)量關,堅決不能使用有問題的易損材料(如浮環(huán)、墊圈、軸瓦等)。二是燃氣驅(qū)動壓縮機出入口管線的走向一定要合理,管線聯(lián)接不能帶有應力,防止開車后引起壓縮機的振動。三是機組安裝時,燃氣機、齒輪箱和壓縮機對中要在允差范圍內(nèi);要確保軸位移保護裝置靈活好用。四是燃氣驅(qū)動壓縮機在運行過程中,由于轉(zhuǎn)子平衡失效,找正情況不佳以及油膜振蕩等因素,均會引起設備振動的增加。因此,為避免轉(zhuǎn)子振動引起的破壞性故障,必須設置轉(zhuǎn)子振動情況的監(jiān)視和保護措施。五是燃氣驅(qū)動壓縮機在開車過程中,要控制潤滑油溫度在35~45℃之間,調(diào)節(jié)潤滑油主油泵出口、軸承入口和調(diào)速系統(tǒng)的油壓,使其達到操作指標。密封油溫度控制在35~45℃之間,調(diào)節(jié)密封油主泵出口、密封腔入口的油壓,使其達到操作指標。六是在燃氣驅(qū)動壓縮機長時間停車時,要定時盤車,防止軸彎曲。七是嚴格執(zhí)行設備潤滑的規(guī)范,作到保質(zhì)、保量、按時、定點地將潤滑油品加至潤滑部位;嚴格執(zhí)行潤滑油的“三級過濾”制度,確保進入潤滑部位的潤滑油不含雜質(zhì),或使雜質(zhì)含量降至最低;對循環(huán)使用的潤滑油