进行,防止推、收油门过快。
正常情况下,热应力是在材料允许范围内的,不致使叶片产生烧蚀。但是,如果发动机在使用过程中超温,就会引起涡轮等承热部件过热、过烧现象,导致材料内部结构晶粒粗大或晶粒边界出现氧化及熔化,进而引起材料的塑性、冲击韧度、疲劳性能、断裂韧度及抗应力、抗腐蚀能力大大下降,因此必须避免超温。尤其要避免起动时超温,因为发动机起动时,各部件都是冷态,若突然猛烈加温,导致涡轮出口温度过高或尾喷管大量喷火,即使这个过程为时很短,也会引起涡轮导向器和转子叶片的烧蚀、裂纹、断裂等故障。
通常燃烧室部件的以下几种故障,容易引起起动超温,特别是试车时短时间内多次起动,更应严加预防,以避免起动超温而烧坏涡轮部件。
(1)燃烧室中漏油系统不畅,起动时积油起火,火焰将拉至尾喷管,故多次起动不成功后,必须检查放油。
(2)点火电嘴工作失灵,不能及时点火,积油点燃后会使火焰拉长到尾喷管中,所以当起动时间过长时,要首先检查起动系统是否正常。
(3)起动过程中,喷嘴油压过低,雾化不良,火焰筒燃烧完全度低,同时火焰会拉长。此时当发动机转速基本不变,若涡轮出口温度直线上升,尾喷管喷出大量明火,必须检查原因,排除故障后方能再次起动。
另外,为防止起动超温,试车时应尽量避免顺风开车,以防起动困难,造成超温;正确调整起动和加速性能,防止热悬挂。 2.4 故障树分析法 2.4.1 概述
故障树分析法是一种安全性和可靠性分析技术,广泛应用于宇航、航空、核能、电子、化工、机械等工业部门,甚至在社会安全和经济管理领域也得到了应用,因此在引起系统产生故障时同样适用。
故障树分析法是一种自上而下逐层展开的图形演绎方法,是通过对可能造成系统故障的各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素等)进行分析,画出逻辑框图(即故障树),再对系统中发生的故障事件,进行由总体至部分地按树状逐级细化地分析,其目的是判明基本故障、确定故障原因、故障影响和发生概率等。FTA是一种由果到因地分析方法它以FMECA为基础,用来寻找造成系统不希望发生状态的全部可能原因,着眼于系统的某个状态。而FMECA立足于分析故障模式对部件本身乃至系统造成的后果,着眼于故障模式。因此,合理地将二者结合起来应用,对于系统故障的预测、预防和控制能起到很好地效果。
故障树分析法的步骤常因分析对象、分析目的、精细程度等不同而异。但一般可按下述步骤进行,即:
(1)建造故障树;
(2)建立故障树地数学模型; (3)故障树的定性分析; (4)故障树的定量分析。 2.4.2 故障树的建造
(1)故障树中的主要术语有:
(A)故障树:是一种倒置树状的逻辑因果关系图,采用规定的事件、逻辑门和有关符号描述系统中各种事件之间的因果关系。
(B)顶事件:是所分析系统中最不希望发生的事件,位于故障树的顶端,总是作为逻辑门的输出,而不可能作为任何逻辑门的输入。
(C)底事件:位于故障树底部的事件,它与顶事件相反,总是作为逻辑门的输入事件而不是输出事件。
(D)中间事件:除了顶事件外的其它结果事件均属于中间事件,它位于顶事件与底事件之间,既是某个逻辑门的输出事件,同时又是另一个逻辑门的输入事件。
(E)逻辑门:用以描述事件之间的逻辑关系。
(F)与门:表示只有当所有输入事件发生时,门的输出事件才发生。 (G)或门:表示至少有一个输入事件发生时,门的输出事件就发生。 (H)非门:表示门的输出事件是输入事件的对立事件。
(I)禁门: 只有当禁门打开的条件发生时,输入事件的发生才导致门的输出事件发生。 (J)异或门:表示仅当单个输入事件发生时,门的输出事件才发生. (2)故障树中的事件符号有:
(A)矩形符号:如图2-1(a)所示,表示故障事件。可在矩形内注名故障定义.其下面与逻辑门连接,表示该故障事件是逻辑门的输出事件,其上面与逻辑门连接,表示该故障事件是逻辑门的一个输入。它包括故障树中除底事件之外的所有中间事件及顶事件。
(B)圆形符号:如图2-1(b)所示,表示底事件。只能作为逻辑门的输入而不能作为输出。为区分故障性质,可用实线园表示零部件本身故障,而用虚线园表示人为失误引起的故障。较小不计。
(C)菱形符号:如图2-1(c)所示,表示省略事件,用以表示一些可能发生,但概率
值不需要再进一步分析的故障事件,这些故障事件在定性、定量分析中可忽略。
(D)三角形符号:如图2-1(d)所示,表示故障事件的转移。对于条件相同或同一故障事件在不同位置出现,为简化故障树,用三角形加上相应符号所表示的两种转移符号来分别表示从某处转入或转到某处。
图2-1 故障树事件符号
(3)故障树中的逻辑符号有:
(A)逻辑“与门”:如图2-2(a)所示。设?1(i?1,2,...,n)为门的输入事件,?为门的输出事件。当?1同时发生时,A必然发生。这种逻辑关系称为事件交,逻辑代数表达式为:
???1??2?...??n ……………………………………………(2-4)
(B)逻辑“或门”:如图2-2(b)所示。当输入事件中至少有一个发生时,则输出事件A发生。这种逻辑关系称为事件并,逻辑代数表达式为:
???1??2?...??n ………………………………………………(2-5)
(C)逻辑“禁门”:如图2-2(c)所示。当给定条件满足时,则输入事件直接引起输出事件的发生,否则输出事件不发生。图中长椭圆形是修正符号,其内可注明限制条件。
(D)逻辑“异或门”:如图2-2(d )所示。输入事件?1,?2中任何一个发生都引起?发生。但?1, ?2逻辑不能同时发生,其逻辑代数表示式为:
??(?1??2)?(?2??1) ……………………………………………(2-6)
图2-2 故障树逻辑门符号
2.4.3 建立故障树的方法与步骤
先选定系统中最不希望发生的故障事件为顶事件,其后第一步是找出直接导致事件发生的各种可能因素或因素组合,如硬件故障、软件故障、环境因素、人为因素等。第二步是找出第一步中各因素的直接原因。循此方法逐级向下演绎,一致追溯到引起系统发生故障的全部原因,即分析到不需要再继续分析原因的底事件为止。然而,把各种事件用相应的符号和合适于它们之间逻辑关系的逻辑门与顶端事件相连接,就造成了一棵以顶事件为根,中间事件为节,底事件为叶的具有若干级的倒置故障树。
故障树分析过程是一个对系统更深入认识的过程,它要求分析人员把握系统的内在联系,弄清各种潜在因素对故障发生影响的途径和程度,以便在分析过程中发现问题,找出零部件与系统的逻辑关系,以确定系统的薄弱环节。建立故障树的具体步骤是:
(1)收集资料,做好准备。建树前应对所分析的系统有深刻了解,广泛收集有关系统设计、运行流程图、设备技术规范等描述系统的技术文件和资料,并进行深入细致的分析研究。
(2)进行初步分析,选择顶事件.收集到的技术资料和故障档案,将系统功能丧失的所有可能的故障模式,按后果严重程度分类排队,以便确定最不希望发生的事件为顶事件。在选择顶事件时,应注意:
(A)分析的目标,任务不同时,应选择不同的顶事件; (B)要使顶事件有确切的含义,禁止含糊不清,模棱两可;
(C)顶事件能够被分解,以便分析顶事件与底事件之间的关系; (D)顶事件应能够用数值度量,以便对其进行分析和计算; (E)顶事件能被检测或控制,以便防止其发生; (F)顶事件要具有代表性,以收到事半功倍的分析效果。
(3)确切边界条件.故障树是一副结构严谨的逻辑图,它不仅要求无重大遗漏,而且逻辑关系应正确、清晰、严防混乱。合理地确定故障树分析的范围是突出主要故障事件,防止遗漏重大故障事件,简化分析工作的保证。边界事件包括:
(A)分析的对象:即顶事件,是最重要与最根本的边界事件; (B)初始状态:指故障发生时,系统或元部件所处的状态;
(C)不许可事件:指在建立故障树过程中,认为不允许发生的事件;
(D)必然事件:指系统工作时,在一定条件下必然发生和必然不发生的事件; (E)不可能发生事件:一些未加考虑的故障事件和必要的假设等。
(4)逐层展开,画出故障树。从顶事件逐层展开画树的过程中,应注意以下几点: (A)展开的每一个故障事件,都要有确切的含义,最好是能被监测、识别。否则,可能导致树中出现逻辑混乱、矛盾和错误;
(B)系统中各故障事件的逻辑关系和限定条件必须分析清楚,不能紊乱和自相矛盾; (C)存在保护装置时,应将起触发作用的初因事件和保护装置失灵作为故障事件下逻辑与门的输入事件;
(D)存在互相起促进作用的原因事件时,应将这些事件作为故障事件下逻辑与门的输入事件。
2.4.4 故障树分析的数学模型
由于故障树是由构成它的全部底事件的“并”和“交”的逻辑关系连接而成的,因此可用结构函数作为数学工具,建立故障树的数学表达式,以便对故障作定性分析和定量计算。为了简化起见,假设分析的零部件和系统只取两种状态,即正常或故障;且假设零 部 件 的故障是相对独立的。现以由n个相互独立的底事件构成的故障树为研究对象。
设xi表示底事件的状态变量,取值0或1,设?表示顶事件的状态变量,也取值0或1。因故障树顶事件是系统所不希望发生的故障状态,即??1与此状态相对应的底事件状态为零部件故障状态,即xi?1。显然,顶事件状态?完全取决于底事件状态xi,即顶事件状态
?必须是底事件状态xi的函数,则有???(x)??(x1,x2,...xn)称?(x)为故障树的结构函