垃圾焚烧炉排液压控制系统的可靠性预测初探

垃圾焚烧炉排液压控制系统的可靠性预测初探

李俊红 催永红

太重集团榆次液压工业有限公司， 山西 晋中 030600

摘要：针对在垃圾焚烧炉排系统中有重要作用与意义的液压控制系统，在简述其工作原理的基础上，对其可靠性进行预测和分析，并根据预测与分析的结果，提出能提高液压系统可靠性的措施。

关键词：垃圾焚烧；炉排系统；液压系统；可靠性预测

垃圾焚烧是指采用高温燃烧的方法在处理垃圾的同时充分利用燃烧产生的热能进行发电，具体的处理流程有进料、焚烧、出渣、辅助燃烧与烟气处理。其中，焚烧作为主要环节，炉排系统为重要组成部分。对炉排系统而言，主要由以下几部分构成：干燥段、燃烧段、燃尽段和液压控制部分，各段炉排液压控制方式完全相同。液压系统能否稳定运行决定了炉排工作能否达到预期效果。因此，在实际工作中有必要对液压系统可靠性进行准确预测，并根据预测的结果，制定合理有效的提高可靠性的措施。

1液压控制原理

在推料器系统中，炉排系统为后面工序，垃圾从堆料器中通过后落到炉排，然后经燃烧产生大量热能，炉排主要由液压缸进行驱动，使炉排进行往复运动。液压控制系统如图1所示。

图1 液压控制系统

图1中，1为液压泵；2为溢流阀；3为单向阀；4为球阀；5为单向阀；6为电磁换向阀；7为单向节流阀；8为液压缸；9为过滤器；10为油箱。

两台液压泵一台工作一台备用，对三个液压阀组进行控制，使六个液压缸同时运动，两个液压缸与炉排推动装置相连，推动装置上安装了位移传感器，可检测并反映出炉排实际运动状态，由此可判断液压控制系统实际工作状态^[1]。

2可靠性预测

对液压系统进行可靠性预测主要是在明确各类组成元件实际可靠性的前提下，对整个系统运行可靠性予以预测，由此发现所有薄弱环节，并对平均的无故障时间进行计算，为操作人员制定行之有效的措施提供便利，进而确保系统正常运行^[2]。

首先要创建可靠性框图，在创建过程中应先给出以下架设：液压系统使用寿命与故障均满足指数分布；不同的液压元件之间相互独立，不会造成相互影响。液压系统的整体可靠性框图如图2所示。

图2 液压系统的整体可靠性框图

其中，主泵系统的故障率如图3所示，控制阀组与液压缸的故障率如图4所示（10^-6/h）。

图3 主泵系统故障率

图4 控制阀组与液压缸故障率

对于串联液压系统，其可靠度可采用以下公式计算得出：

（1）

式（1）中， 表示单元故障率； 表示单元工作时间； 表示关于过滤的修正系数，本次取0.93； 表示降额因子，本次取0.8； 表示环境因子，本次取5； 表示占空系数； 表示单元故障率； 表示系统工作时间。

对于并联液压系统，其可靠度可采用以下公式计算得出：

（2）

式（2）中， 表示单元故障率； 表示关于过滤的修正系数，本次取0.93； 表示降额因子，本次取0.8； 表示环境因子，本次取5； 表示单元故障率； 表示系统工作时间； 表示单元个数。

采用以上公式，主泵系统的可靠度计算结果为：

采用以上公式，阀组与液压缸的可靠度计算结果为：

若系统每年工作4800h的时间，则整个系统的可靠性结果为：

由此采用以下公式可计算确定系统平均无故障时间：

（3）

式（3）中，MTBF表示系统平均无故障时间，单位：h，代入数值后计算可的系统MTBF值为11777h。

3结果分析

（1）通过以上计算，该系统MTBF值等于11777h，比系统每年工作时间高，基于此，可判断系统可靠性符合设计与使用要求。

（2）通过以上计算，该系统可靠度结果等于0.7018，可靠度不高的原因为液压系统连续工作，元件与系统实际可靠性均相对较低，而且液压元件数量太多也会使系统可靠度减小。

4提高系统可靠性的措施

在垃圾焚烧炉排中，液压系统往往处在长时间运行状态，如果发生故障，将产生很大的经济损失，在确保液压系统可以连续稳定运行的基础上，可采取下列措施提高液压系统的可靠性：

（1）通过保证清洁度来提高液压系统的可靠性。对液压系统而言，液压油是否清洁将对元件寿命及可靠度造成很大影响，基于此，要对液压系统的滤芯进行经常性更换，并随时检查液压油的质量，当液压油质量劣化严重时，需对其进行更换^[3]。

（2）适当增加检修、检测频率及次数，通过检修、检测及时发现并解决系统中存在的故障，尤其是潜在故障。对此，系统的检测及检修专业人员应引起高度重视，在日常工作中切实做好检修检测，避免系统中潜在的问题不断发展，从而产生对正常运行造成影响的故障及问题。

（3）进行冗余设计。通过以上计算分析可知，主泵系统为串并联系统，其可靠度相对较高；而控制阀组与液压缸是串联结构，其可靠度相对较低，进而影响到整个液压系统的运行可靠度。对此，可通过控制阀组的增加，将其作为备用，以此来提高这一部分的可靠度。采用这一措施后，按照以上方法计算得出的这部分可靠度等于0.9424，此时系统可靠度将从0.7018增加到0.8673，系统可靠性得到明显的提高

^[4]。

（4）采取主、备交替运行的措施，以此缩短主泵实际年均工作时间，同时在冗余设计过程中，针对增设的备用阀组，亦可实行交替运行，以此延长阀组使用寿命，确保整个液压系统可以长时间处在无故障的工作状态。

4结语

综上所述，液压系统在垃圾焚烧炉排中是一个重要组成部分，为满足实际的生产要求，液压系统往往需要长时间连续运行，这样难免对其可靠性造成很大影响。对此，以上提出了液压系统的可靠性预测方法，并提出可以提高液压系统可靠性的具体措施，旨在为实际的垃圾焚烧处理提供参考依据。

参考文献：

[1]傅立珩,杜海亮,陆浩,曾育坤.记忆效应对垃圾焚烧炉湿式洗涤塔中二噁英浓度的影响及调控方法[J].环境卫生工程,2020,28(06):71-75.