基于FTA的船用分油机跑油故障分析

2014-07-13杨加力

江苏航运职业技术学院学报 2014年2期

杨加力

（浙江国际海运职业技术学院航海工程学院，浙江舟山 316021）

0 引言

分油机是船舶上重要的机械设备，是船舶燃油（滑油）的重要净化装置，它位于船舶整个燃油（滑油）的系统链中，用于分离燃油（滑油）中的水分或者杂质。分油机的工作状态直接关系到船舶主动力装置的工作状态和使用寿命，甚至影响船舶的航行安全，但在实际工作当中，由于船舶所配备分油机数量有限，使其工作强度大、工作条件恶劣，所分离的燃油（滑油）品质较差等缺点经常导致分油机出现各种各样的故障，分油机跑油就是其中之一。而引起分油机跑油的故障有很多，轮机员怎么能够快速地寻找出跑油原因并解决问题，直接关系到设备的有效运行，甚至是船舶的航行安全。

1 故障案例与分析

2011年11月5日，笔者所工作的Seoul轮出现3#分油机跑油警报，分油机型号Alfa-laval-S型，经过仔细检查发现在排渣口有油流出，出水口正常，进而确定为分油机排渣口跑油。而此时分油机的排油压力正常，工作电流稳定，排渣口漏油量较少。

分油机跑油是分油机最常见的故障之一，可以分为出水口跑油和排渣口跑油或二者兼具。由于分油机的转速、密封、比重环等因素影响，导致分油机的跑油可能有很多原因。根据分油机的故障特点，轮机员首先关停分油机，并重新手动启动分油机，在建立水封等过程中一切正常，当开始分油一段时间后，再一次出现排渣口跑油的现象。轮机员进而做以下方面检查：检查分油机的高置水箱，发现水位正常。检查工作水供水电磁阀，发现电磁阀可以正常工作。检查分油机的加热温度，工作水管路等均处于正常状态。[1]可见故障是由分油机内部引起，遂对分油机进行拆检。考虑到是排渣口跑油，主要针对浮动底盘、配水管路上的部件、密封等进行检查。在拆检的过程中发现配水装置的控制阀（Pilot Valve）上的O型密封圈存在严重的裂纹，而其他位置并未发现异常，于是更换O型密封圈，重新启动分油机，故障解决。在本次查找故障的过程中，由于没有针对性，导致查找故障时工作量大，耗费了大量的时间，笔者考虑可以通过故障树分析法计算出分油机跑油的原因概率，然后根据概率情况有针对性地查找分油机跑油的原因。

2 运用FTA对于分油机跑油故障的分析

2.1 故障树分析法

FTA（Fault Tree Analysis）故障树分析法是现在应用于航天、电子、机械、化工等领域的重要分析方法，其特点是直观、明了，在分析过程中思路清晰，逻辑性较强，同时还可以做定性分析，也可以做定量分析与计算。[2]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，它是安全系统工程的主要分析方法之一。

FTA 分析法的主要步骤可分为：（1）熟悉系统；（2）调查事故；（3）确定顶上事件；（4）确定目标值；（5）调查原因事件；（6）画出故障树；（7）故障分析；（8）事故发生概率；（9）比较；（10）结果分析。因为引起分油机跑油的原因有许多种，所以考虑应用FTA分析法对分油机跑油进行分析。首先确定顶上事件为分油机跑油，顶上事件的表示符号用，中间事件的表示符号用，底事件的表示符号，或门的表示符号，与门的表示符号。

2.2 故障树的建立

经过对分油机系统的熟悉以及发生分油机跑油事件的调查，发现了26种可能导致分油机跑油的基本事件 X1、X2、X3……X26，如表1所示。而这 26种基本事件又组成了 3种中间事件 G1、G2、G3，由 G1、G2、G3中的一种导致顶事件T发生，建立分油机跑油的故障树如图1所示：

表1 故障树字母含义

图1 分油机跑油的故障树

2.3 故障概率的计算

故障树各级之间由相关的逻辑门组成，包括“与门”、“或门”等。由故障树分析法可知，分油机跑油的顶事件为最不期望发生事件，根据各个事件的独立性前提下，可得出分油机跑油系统中的一些薄弱环节，根据事件的布尔代数运算法则，通过相应的计算可以得出系统的故障函数，计算出系统的最小割集和所有底事件的集合。这些底事件可以导致顶事件发生，那么我们把这些底事件叫做割集，最小割集数就是故障发生可能数。[3]

（1）与门的故障函数如式（1）：

由故障树的结构式可得出布尔代数式：

由以上分析可知，故障树的最小割集的数量为N=22个，即有22种故障模式可以引起分油机跑油，分别为：[X1][X2][X3][X4][X5][X6][X7][X8][X9][X10][X11][X12X13X14X15X16][X17][X18][X19][X20][X21][X22][X23][X24][X25][X26]。

根据最小割集的数量分析，在分油机故障中人为因素所占比重较大，其中有[X1][X2][X3][X4][X7][X8][X9][X10][X12][X17][X18][X19][X20][X22]定义为n1=14个，工作水和水封水故障有[X6][X22]定义为n2=2个，控制系统故障有 [X6][X25][X26]定义为n3=3个，其中导致分油机排渣口和出水口都跑油的故障是[X12X13X14X15X16]定义为n4=1个，其余为分油机本身在使用中的一些偶然故障。

根据与门和或门的故障函数计算：

分油机本身在使用中的一些偶然故障概率为1-（63.6%+9%+13.6%+4.5%）=9.3%，最终可得出顶事件发生的故障概率人为因素所占比重最大为63.6%。

2.4 运用故障树进行案例分析与总结

Seoul轮出现的故障为排渣口跑油而出水口正常，根据故障树分析法首先检查导致排渣口跑油[X17][X18][X19][X20][X21][X22][X23][X24][X25][X26]中的人为因素，即：[X17][X18][X19][X20][X22]，所以马上可以找到故障原因[X19]，在很短的时间内就能发现导致故障的原因，并及时进行修理。如果不是人为因素导致的，那么可以根据发生故障的的概率依次对控制系统、工作水、水封水等进行检查，最终查找出故障的原因。这样就节省了大量的时间，避免了重复工作或者是检查过程中出现遗漏，为轮机员对分油机跑油的故障处理提供方便。这样就能快速、及时地处理分油机跑油这一复杂的问题，确保主机正常使用，保障船舶的航行安全。

3 分油机跑油常见故障的操作注意事项和维护保养要求

当轮机员发现分油机跑油时，可以根据故障现象以及FTA分析法中发生概率较大事件作为首先检查对象进行检查，逐级排除，这样在查找故障过程中就能够更快速、准确的找到问题所在。

（2）或门的故障函数如式（2）：

出水口跑油操作步骤为：首先注意检查是否为人为因素导致的跑油，重点检查[X1][X2][X3][X4][X7][X8][X9][X10][X12][X17][X18][X19][X20][X22]；其次注意检查水封水系统，重点检查[X4][X6]；再次注意检查控制系统，重点检查[X2][X3][X6]；最后检查分油机内部零件情况。

排渣口跑油操作步骤为：首先注意检查是否为人为因素导致的跑油，重点检查[X12][X17]；其次注意检查工作水系统，重点检查[X17][X18][X19][X22]；再次注意检查控制系统，重点检查[X25][26]；最后检查分油机内部零件情况。

分油机平时维护保养主要根据FTA分析法中出现故障概率较大的地方进行，如注意检查分油机滑油液位和油质、两种水（水封水、工作水）的情况、加热器的加热情况、分油机的转速情况、零件的工作状况、拆卸和安装的正确性、控制系统状态、轮机员操作的正确性等。[4]