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热带动体系回环泵组配方略的合理化解析

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2013-11-15 09:48:00【

  ab单元的复杂化形成了新的故障模式,并导致下列环节的可靠性下降:(1)系统泄漏的可能性增加,密封的可靠性下降;(2)控制线路可靠性下降;(3)止回阀故障导致ab单元功能丧失;(4)循环泵冷却故障增多。

  对循环泵配置问题,目前的研究多限于定性或简单、粗略的定量研究,一般仅考虑循环泵本身故障。下面基于单、双泵配置方案的比较,在相同前提下,侧重从功能角度分析、探讨ab单元的可靠性。

  系统可靠性影响因素ab单元的系统可靠性要求为:在任务周期内提供一定的循环压头。显然,ab单元如果能满足系统任务的可靠性要求,则安全性要求也能同时满足。系统不论采用哪种循环泵,ab单元的故障都可分为:泵本身故障(独立故障部分)、密封故障、控制线路故障、冷却故障以及其它相关故障。

  (1)泵(含驱动器)故障主要故障模式包括:未按需求启动;正常工作环境下的启动后停转;事故环境下的启动后停转;事故后,环境恢复正常时的启动后停转。泵通常的失效率<1>为3@10-63@10-4。

  (2)密封故障的影响假定管道和焊缝的泄漏可以通过在役检查发现而得到预防,仅考虑循环泵电机与泵体的密封。由于运行中压差、温差和腐蚀等因素的作用,或因制造、安装、维修的影响,包括备用泵在内的密封面均可能受损而泄漏,导致ab单元失效。根据使用统计,每台泵发生密封故障的概率为10-5量级(假设其服从指数分布)。这里简单地假定工作泵与备用泵以相同的概率发生密封故障。

  (3)控制线路的影响控制线路包含电源熔断器、切换开关和接触器三部分,双泵方案还多了连锁电路,复杂性明显增加。根据实践经验,切换开关是导致可靠性下降的主要部分。

  (4)止回阀的影响止回阀故障的一种可能模式是关不上(不止回),一般发生在循环泵故障时或高低速切换时被停止泵的止回阀,故障将因ab单元构成内循环而导致系统失效。止回阀的失效率<1>为2.08@10-6。

  (5)供电、冷却故障供电因素、冷却因素是ab单元失效的共同原因,作为边界处理,认为其以相同的概率保障不同方案的ab单元工作。应该认为,双泵方案的冷却问题更为复杂,这一处理有利于双泵方案。按统计相依事件的分析方法<2>,在不讨论循环泵冷却故障、工作环境(如潮湿导致电机绝缘低等)、多重人为差错等因素的相关性的情况下,上述影响基本上可在ab单元可靠性框图中得到反映。ab单元的可靠性框图构成了ab单元可靠性研究的基础。从任务可靠性角度,本文仅考虑控制线路的修复,而认为其它故障在任务期间不可修。

  分析与估算同单泵方案相比,双泵方案的可靠性问题主要是相关失效和备用泵切换失效。双泵方案的相关失效双泵方案中ab单元出现相关失效,这在热动力系统可靠性定量分析中是非常重要的问题。其中,密封故障对ab单元是一类因果失效由冗余设备故障直接导致的系统失效;工作泵密封故障直接导致系统失效。止回阀故障则是ab单元两支路之间存在的一种依赖性。由于ab单元各设备或结构组件的故障存在统计相依,相关性会使系统失效概率有增加的趋势。

  结论以上讨论以系统全工况要求为前提,如果系统任务对高速工况要求不高,或任务期较短,双泵方案的优点就体现不出来。对于循环泵本身,薄弱环节在电机,而从结构组件角度而言,高低速绕组可构成冗余,如果高速绕组失效的风险能够承受,ab单元可靠度将显著提高;双泵方案的控制线路可靠性可以通过冗余设计得到提高(线路的冗余毕竟简单)。在循环泵制造水平进一步提高之后,不设备用泵的单泵方案有其可取之处。