燃气驱动压缩机安装失效分析

燃气驱动压缩机安装失效分析

原油驱动器在中国广泛使用。例如，在西气东输项目中，使用了大量的天然气驱动器。一旦燃气驱动压缩机发生失效,将直接影响输气的可靠性和站场的安全。燃气驱动压缩机发生失效的主要形式为停车和着火,而发生失效的因素众多。因此,应对燃气驱动压缩机进行可靠性分析,找出燃气驱动压缩机主要失效形式、失效机理,进而采取相应措施提高燃气驱动压缩机的可靠性和使用寿命。故障树分析方法是燃气驱动压缩机失效分析的一种有效手段。1原因之间的逻辑关系故障树分析(FailTreeAnalysis,FTA)是一种演绎推理方法,这种方法把可能发生的事故与导致它发生的层层原因之间的逻辑关系用一种称为故障树(FT)的树形图表示出来,这种图就构成了一个“模型”。对这种模型进行定性和定量分析,可把事故与原因之间的关系,直观明显的表示出来,并且可以找出事故的主要原因和计算事故发生的概率。其结果可为确定安全对策提供依据,达到预测和预防事故的目的。引起燃气驱动压缩机失效的基本事件一共有54个,详见表1。燃气驱动压缩机失效故障树(FT)见图1。2失败树分析2.1故障树的“割集”在故障树的基本事件中,若其中某一部分事件发生时,顶上事件就会发生,则这部分事件的集合,叫做该故障树的“割集”(CutSet)。割集是导致顶上事件发生基本事件的集合。最小割集就是引起顶上事件发生必须的最低限度的割集。任一割集的基本事件发生,则顶上事件就会发生。最小割集越多,系统越危险。2.2有子事件即故障树中每个中间事件(包括顶上事件)都可以用下式表示出来:式中:Ew——中间事件;P——这个中间事件下的子事件;n——这个中间事件有子事件的个数;w——“或门”用公式(1)表示;“与门”用公式(2)表示。反复用上述公式替换,直到所有子事件都是基本事件为止。再经布尔代数简化,就可得到顶上事件的布尔等价树,即可得到这个故障树的所有最小割集。2.3燃气驱动压缩机失效故障树模型由公式(1)和(2),可将燃气驱动压缩机故障树转化为等效的布尔代数方程:由公式(3)可知,燃气驱动压缩机失效故障树由41个一阶最小割集、11个二阶最小割集组成。3错误树基本事件结构的重要性分析3.1基本事件的确定基本事件的重要度分析,是分析各基本事件状态对顶上事件状态的影响程度。由此可确定,哪些基本事件对顶上事件影响是主要的,为修改系统以提高其安全性提供依据。基本事件的结构重要度分析,是仅从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。在进行这种分析时,不考虑各基本事件的发生概率,或假设各基本事件的发生概率都相等。3.2基本事件的状态变量设故障树共有n个基本事件,除第i个基本事件外,其余基本事件的状态固定不变。此时,故障树的结构函数为:φ(Xi,X)其中,Xi是第i个基本事件的状态变量,其取值只能是0(不发生)或1(发生)。X为除第i个基本事件外,其余基本事件的状态变量。显然X的不同状态组合的组合数为:2n-1若定义基本事件i的结构重要系数为Iφ(i),则:由公式(4),计算出各基本事件的结构重要系数,从而可以排出各基本事件的结构重要度顺序。3.3燃气驱动压缩机故障由公式(4),可算出各基本事件的结构重要度(计算过程略)。从计算结果可以得到,结构重要度最大的基本事件与式(3)中一阶最小割集相同。这41个基本事件直接影响着系统的可靠性,为系统的薄弱环节。对燃气驱动压缩机故障树和式(3)分析可以得到引起燃气驱动压缩机发生故障的主要因素。这些因素中,主要是燃气驱动压缩机本身质量,其次是安装缺陷(如出入口管线安装有应力、走向不合理等)。使用过程中,操作不正确也是燃气驱动压缩机发生故障的一个主要因素。4结论和建议4.1燃气驱动压缩机分析一是故障树分析方法与传统方法相比,优点是直观、明了、思路清晰、逻辑性强,既可以做定性分析,也可以做定量分析,体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性,是安全系统工程的主要分析方法之一;缺点是分析步骤繁琐,需要懂燃气驱动压缩机失效原理的工程人员和熟悉系统安全分析方法的技术人员共同完成。二是燃气驱动压缩机失效故障树一共考虑了54个基本事件,分析的基本因素较全面,能够完整地确定燃气驱动压缩机运行管理中的薄弱环节,是传统分析方法无法做到的。三是对故障树的进一步分析确定了影响燃气驱动压缩机发生失效的主要因素,提出了相应的改善措施,为预防或减少燃气驱动压缩机发生失效提供了帮助。4.2加强燃气驱动压缩机的运行管理建议采取以下处理措施提高燃气驱动压缩机的可靠性。一是严格把好燃气驱动压缩机的质量关,坚决不能使用有问题的易损材料(如浮环、垫圈、轴瓦等)。二是燃气驱动压缩机出入口管线的走向一定要合理,管线联接不能带有应力,防止开车后引起压缩机的振动。三是机组安装时,燃气机、齿轮箱和压缩机对中要在允差范围内;要确保轴位移保护装置灵活好用。四是燃气驱动压缩机在运行过程中,由于转子平衡失效,找正情况不佳以及油膜振荡等因素,均会引起设备振动的增加。因此,为避免转子振动引起的破坏性故障,必须设置转子振动情况的监视和保护措施。五是燃气驱动压缩机在开车过程中,要控制润滑油温度在35~45℃之间,调节润滑油主油泵出口、轴承入口和调速系统的油压,使其达到操作指标。密封油温度控制在35~45℃之间,调节密封油主泵出口、密封腔入口的油压,使其达到操作指标。六是在燃气驱动压缩机长时间停车时,要定时盘车,防止轴弯曲。七是严格执行设备润滑的规范,作到保质、保量、按时、定点地将润滑油品加至润滑部位;严格执行润滑油的“三级过滤”制度,确保进入润滑部位的润滑油不含杂质,或使杂质含量降至最低;对循环使用的润滑油