可靠性分析在提高安全阀产品装配合格率中的应用.pdf

文章编号 100225855 2008 0120035203 作者简介李杨1980 - ,男,辽宁沈阳人,军代表,从事海军装备监造工作。 可靠性分析在提高安全阀产品装配合格率中的应用 李杨1,梁春波2,李杰1,穆岩1 1 1 海军驻沈阳地区舰船配套军事代表室,辽宁 沈阳110142 ; 21 沈阳三三牌阀门制造有限责任公司,辽宁 沈阳110168 摘要 介绍了安全阀产品可靠性的分析与计算过程。给出了具有针对性的质量保障措施及工 艺控制方法,有效地提高了阀门产品的装配合格率。 关键词 安全阀;可靠性分析;可靠性计算;装配合格率 中图分类号 TH134 文献标识码 A Reliability analysis in improving the safety valve product assembly qualified rate LI Yang1, LIANG Chun2bo2, LI Jie1, MU Yan1 1. Reprsentative Department for ing complete sets of Naval Ships in the Area of Shenyang , Shenyang 110142 , China ; 2. Shenyang Sansan Brand Valve Limited Liability Company , Shenyang 110168 , China Abstract Introduces the safety valve product reliability analysis and calculation , through the analy2 sis , the calculation adopts has the pointed quality safeguard measure and the craft control en2 hances the product assembly qualified rate. Key words safety valve ; reliability analysis; reliability calculation ; assembly qualified rate 1 概述 小口径 DN ≤ 25 弹簧直接载荷式安全阀精 度要求高,选配周期长,装配合格率低。针对该产 品的性能参数和生产、检验过程,进行可靠性分析 和计算,可以为产品的质量保障和工艺控制提供目 标和方向,有效提高安全阀产品的装配合格率。 2 安全阀性能分析 211 产品定义 弹簧直接载荷式安全阀是一种直接由阀体内部 安装的弹簧来克服阀瓣下介质压力所产生作用力的 安全阀。 212 工作原理 弹簧直接载荷式安全阀用于辅助系统。当系统 压力在密封压力以下时,阀瓣不动作,承压密封。 当系统压力达到整定压力时,阀瓣开启,对外泄 压,以保障系统压力在规定压力以下。 213 性能参数及允许界限 弹簧直接载荷式安全阀的性能参数及允许界限 见表1。由于阀瓣上安装有波纹管,可屏蔽阀门出 口处背压对阀瓣的作用力,阀瓣所承受的作用力主 要为系统内部压力和弹簧力。 214 失效分析 阀门失效有各种类型。① 系统压力达到整定压 力界限时无动作或达到整定压力界限前动作。② 系 统压力低于密封压力时,泄漏率超过规定要求。③ 系统背压低于背压密封压力时,各连接件有泄漏。 表1 产品性能参数及允许界限 性能参数规定要求及允许界限以性能超限为标准的失效分类 整定压力MPaPz 1100102大偏差Pz 1108 极大偏差Pz 1108 密封压力MPaPm 0192极大偏差Pm 0187 背压密封压力MPaPb 110大偏差Pz 1108 极大偏差Pb 13 3 可靠性分析及计算 安全阀工作及静止状态满足可靠性串联模型, 因此可根据串联模型进行计算,即Ps∏RiPs 为任务可靠性,Ri为产品某一单元的可靠性。 311 系统中各部件可靠性Ri确定 31111 出、入口接头的可靠性R入口、R出口 a 出、入口接头为机加部件,其中入口接头 在静止时处于受压状态。 b 入口接头静止时,承受压力为系统压力, 532008年第1期 阀 门 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 在背压密封压力以下。 c 出、入口采用材料为铝青铜合金,其物理 特性值满足承压要求。 d 出、入口接头的FTA 故障树分析见图 1。 图1 出、入口接头的FTA e 确认可靠性R入口、R出口。 根据FTA分析可知,出、入口接头不可靠性 Q入口和Q出口为 Q入口Q出口E1E2 X1 X 2E3E4 X1X6 X1[ X2 X 3X4 X5] X1X6 X1X2X1X3X1X4X1X5 X1X6 经一 系 列 验 证 试 验,统 计 机 加 废 品 率 为 015 ,检验失误参考人失误模型田口模型 , 取 机加检验失误值01 13 高失误率。 故R入口R出口 1 - Q 0199675 可靠性R值趋近于1 ,可认为可靠性高。 计算结果表明,检验失误为影响出、入口接头 可靠性的主要因子。 各项操作和检验按照工艺规程、技术要求和检 验标准进行时,出、入口接头的可靠性能得到保 障。 图2 阀座FTA分析图 31112 阀座的可靠性 a 阀座为锻件,在产品系统中承受压力,压 力介质为蒸馏水。 b 阀座静止时承受压力小于公称压力PN , 阀门工作时有可能高于此压力,强度试验压力为 115PN。 c 阀座材料为双相不锈钢,其物理特性值满 足承受压力的需求。 d 阀座与阀体需要焊接成阀体组件,在静止 时,与阀瓣形成密封面。 e 阀座FTA分析见图2。 f 确认阀座的可靠性。 根据FTA图图2 ,得到阀座的不可靠性 Q阀座为 Q阀座E1E2 Q阀座计算方式与31111 e类似。 取人为失误因子为0113 ,机加失误参考机加 废品率015 ,综合计算,可得到阀座可靠性 R阀座为 R阀座 1 -Q 018962 计算结果表明,阀座在加工中,经历机加、焊 接及研磨等多种工序,每个工序都会存在失误的可 能与风险,从而降低了一些可靠性,可靠性程度相 对较低。 31113 阀瓣和阀体的可靠性 63 阀 门 2008年第1期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 依据上述方式,采用FTA分析,可以分别得 出阀瓣和阀体的可靠性R阀瓣和R阀体为 R阀瓣 018736 R阀体 018921 31114 弹簧的可靠性 弹簧属外购件,是本产品工作及承压时的主要 元件,直接影响产品整定压力、静止压力以及密封 性能等主要功能参数,是产品系统的重要构成件。 由于弹簧为外购件,因此主要考虑进货检验的 失误。根据弹簧的重要性,取其失误率为0113。 即弹簧可靠性R弹簧为 R弹簧 1 - 0113 0187 312 确定产品整体可靠性 31211 工作状态的可靠性 当系统压力达到110MPa时开启状态 , 产 品可靠性框图如图3。 图3 产品可靠性框图开启状态 忽略非关键部件,仅考虑各关键部件的影响。 Ps1∏RiR入口R阀座R阀瓣R弹簧R阀体R出口 0199701896018740187001892 01997 01604 31212 承压密封的可靠性 当系统压力低于110MPa时密封状态 , 产 品可靠性框图如图4。 图4 产品可靠性框图密封状态 本产品在承压密封时,阀体不直接接触系统, 由阀座对其实施保护。 Ps2∏RiR入口R阀座R阀瓣R弹簧 01997018970187401870 01679 313 关键度计算及关键件、关键过程的确认 对产品进行整机FTA分析,可发现产品可靠 性主要取决于部件阀盖、阀瓣或阀体缺陷、密 封副的缺陷、硬度的问题和部件的匹配度。 31311 根据关键重要度计算公式IPi5Q/ 5qiQ为总体顶事件故障概率函数,q为底事件 故障概率函数和工艺计算关键度,分别得出其关 键重要度分别为 弹 簧I弹簧 01269 阀 瓣I阀瓣 01237 阀 盖I阀盖 01202 阀 体I阀体 01193 研磨过程I研磨 01185 焊接过程I焊接 01205 机加过程I机加 01177 装配过程I装配 01120 检验过程I检验 01371 31312 对于小口径 DN ≤ 25 弹簧直接载荷式安 全阀产品,根据计算结果得出其关键件依次为弹 簧、阀瓣、阀盖和阀体。 4 措施 1重视质量保障工作,加强质量控制 根据计算结果的分析可以看出,在取高失误率 的情况下,阀门工作状态或承压静止时,产品的可 靠性很低,不能满足高指标要求。但是,如果取失 误正常值01008及低失误率0100006 ,产品的可靠 性可以达到019917或0199992的高可靠性。因此, 加强对产品的质量保障和质量控制,减少人为失误 所造成的产品质量可靠性下降,能有效地提升产品 可靠性程度,提高装配合格率。 2进行特性分析,确定关键件或关键程度, 加强检验和工艺控制 通过可靠性计算发现,阀座、阀体、阀瓣和弹 簧可靠性程度比较低,而这些部件是影响产品质 量、产品性能的关键因素。应将阀座、阀体、阀瓣 及弹簧设为关键件或重要件,对其设立关键特性或 重要特性检验100 检验。另一方面,对于这些 关键件或重要件的加工过程进行关键特性控制,尤 其是焊接和研磨等工艺过程,必须提供精确的作业 指导书并进行检查以减少加工过程的人为失误。必 要时,对操作人员和检验人员进行专业培训,从而 有效的提升人工操作的可靠性程度,以提高产品装 配合格率。 3加大选配量,提高部件匹配度 阀座、阀体、阀瓣和弹簧相互间的匹配度是影 响产品装配合格率的一项重要因素,尤其弹簧和阀 瓣间的配合至关重要。因此,装配前应加大备件数 量,进行严格检验,从中选取最优配合部件,能够 极大的提高产品装配合格率。 5 结语 通过对安全阀装配实施产品可靠性分析和计 算,采取有针对性的质量保障措施及工艺控制方 法,能够极大的提高产品装配合格率。因此,在阀 门产品加工制造过程中对产品可靠性有必要做出分 析和计算,以提高产品装配的工作效率和质量。 参考文献 〔1〕 国防科技工业质量与可靠性研究中心,质量与可靠性国家军 用标准汇编 〔S〕. 2005. 〔2〕 周震.锅炉压力容器压力管道安全泄放装置实用手册-安全 阀 〔M〕.北京中国标准出版社, 2002. 收稿日期 20071101 15 732008年第1期 阀 门 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.