基于多层流模型的煤层注水系统时效可靠性分析

发布时间：2019-12-04 21:19

【摘要】：为了研究煤层注水过程中可靠度随时间的变化规律,运用多层流模型对煤层注水系统进行建模,描述了目标和功能之间的相互关系。应用基于多层流模型的系统可靠性分析(MRA)方法中时间点和随时间失效概念,将煤层注水过程划分为若干时间段,时间间隔设置为4 h,计算出系统和子系统在各个时间点的可靠度;运用多项式拟合和指数拟合并进行误差分析,得出多项式拟合效果较好,通过拟合曲线方程对系统可靠度进行预测。分析表明:煤层注水过程在失效部件的影响下,系统可靠度按照时间的四次多项式的规律变化。基于多层流模型的系统可靠性分析方法,可以在不同抽象层次上表达系统知识,有利于发现系统的薄弱环节,在对系统预测和设备维护管理中具有较高的应用价值。
【图文】：

结构图,煤层注水,系统可靠性分析,符号

MFM是以成功为导向的系统分析方法。MFM基本元素包括目标、功能、物理部件关系，表示符号有源、阱、运输、障碍、存储和平衡等，MFM表示符号如图1。MFM根据守恒原理，运用“部分—整体”的分析方法将复杂系统进行拆解，在不同的抽象层次上对组成系统的单元进行分析，根据部件在系统中的功能选择相应的操作符号，把系统的功能结构图转换成多层流模型。然后运用基于多层流可靠性定量分析方法（MRA），沿着信息流动逐一计算各功能的成功（或故障）概率，进而计算得出系统完成规定目标和功能的成功概率。图1MFM表示符号2MFM在煤层注水系统可靠性分析中的应用2.1系统分析煤层动压注水系统主要由2台注水泵，电动阀、闸门、分流器、单向阀、及水表组成，煤层注水系统布置图如图2。为了保证对煤层的注水效率，采用3路注水方案，系统的正常运行要求3路都可以正常注水。当注水系统向煤层注水时，主注水泵和辅助注水泵从水源吸水，水流经过闸门流向注水泵，注水泵提供动力，使水流沿着固定路线向煤层注水。为了提高注水的利用率，煤层未吸收的水经过回水管路回流至供水箱，系统的正常运行要求供水管路和回水管路都要正常工作。注水路线如下：供水路线1：水源→闸门A→主注水泵→电动阀A→单向阀→3路注水→煤层。供水路线2：水源→闸门B→辅助注水泵→电动阀B→单向阀→3路注水→煤层。回水路线：煤层→回水管路→单向阀→储水箱。2.2多层流模型建立结合系统分析和系统各组成部件功能结构关系，定义了13个目标，G0表示向煤层注水；G1、G2、G3表示注水系统通过3支路线向煤层注水；G4、G5分别表示向注水干路提供足量的水以及将水汇集至高压水表入口；G6、G7分别表示主注水泵和辅助注水泵从水源吸水?

结构图,煤层注水,流模型,系统布置

Vol.48No.4Apr.2017第48卷第4期2017年4月SafetyinCoalMines图2煤层注水系统布置图过简单的运算，得出系统可靠度与时间的关系，进而预测系统可靠度。1多层流模型简介MFM是以成功为导向的系统分析方法。MFM基本元素包括目标、功能、物理部件关系，表示符号有源、阱、运输、障碍、存储和平衡等，MFM表示符号如图1。MFM根据守恒原理，运用“部分—整体”的分析方法将复杂系统进行拆解，在不同的抽象层次上对组成系统的单元进行分析，根据部件在系统中的功能选择相应的操作符号，把系统的功能结构图转换成多层流模型。然后运用基于多层流可靠性定量分析方法（MRA），沿着信息流动逐一计算各功能的成功（或故障）概率，进而计算得出系统完成规定目标和功能的成功概率。图1MFM表示符号2MFM在煤层注水系统可靠性分析中的应用2.1系统分析煤层动压注水系统主要由2台注水泵，电动阀、闸门、分流器、单向阀、及水表组成，煤层注水系统布置图如图2。为了保证对煤层的注水效率，采用3路注水方案，系统的正常运行要求3路都可以正常注水。当注水系统向煤层注水时，主注水泵和辅助注水泵从水源吸水，水流经过闸门流向注水泵，注水泵提供动力，使水流沿着固定路线向煤层注水。为了提高注水的利用率，，煤层未吸收的水经过回水管路回流至供水箱，系统的正常运行要求供水管路和回水管路都要正常工作。注水路线如下：供水路线1：水源→闸门A→主注水泵→电动阀A→单向阀→3路注水→煤层。供水路线2：水源→闸门B→辅助注水泵→电动阀B→单向阀→3路注水→煤层。回水路线：煤层→回水管路→单向阀→储水箱。2.2多层流模型建立结合系统分析和系统各组成部件功能结构关系，定义了13个目标，G0表示?

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