具有中介状态抽油杆柱失效故障树的可靠性分析.docVIP

具有中介状态抽油杆柱失效故障树的可靠性分析 杨延青 （西南石油大学机电学院，四川成都 610500） 摘要：传统抽油杆柱可靠性分析常采用“正常”和“失效”两级突变模式，未考虑到工程实际中的中介状态，本文在分析了抽油杆失效故障树的基础上，提出基于 “安全－中介－失效”三级工作模式的抽油杆可靠性分析。采用随机事件的S 并运算和T 交运算规则，建立具有中介状态抽油杆柱失效故障树可靠性向量的计算方法，求出抽油杆工作期间处于各种工作状态的概率，即安全概率，中介概率和失效概率，算例表明分析结果更加符合实际情况。 关键词：抽油杆柱；中介状态，故障树；概率 Reliability Analysis for Failure Tree of Sucker Rod String with Intermediate State Abstract ：Two mutations states of normal and failure have been frequently applied in the reliability analysis of traditional sucker rod string, without considering the intermediate state in actual engineering. The reliability analysis for sucker rod string with three-level mode of Safety-Intermediary-Failure is put forward, based on the failure tree analysis. A kind of algorithm has been built up for the reliability vector of the failure tree of sucker rod string with intermediate state, with application of the rules of the S union and T intersection operation in random events. The probability of sucker rod’s various working state is figured out, it can be also called safety, intermediary and failure probability. As a result, the numerical example shows that the analysis result matches well with the actual situation. Keywords： Sucker Rod String; Intermediate state; Failure tree; Probability 抽油杆的主要失效形式为疲劳断裂和腐蚀疲劳断裂，抽油杆的断脱事故严重影响原油产量，增加了修井费用，提高了原油成本。为了提高抽油杆工作的可靠性和使用寿命，文献从不同角度对抽油杆柱的可靠性进行了研究，对提高抽油杆柱的使用寿命起到了重要作用。 把抽油杆柱看成一个系统，而系统的可靠度是指在规定条件下和规定时间内该系统完成规定功能的概率。现有的可靠性理论都是把单元和系统的工作状态分为“安全” 和“失效级”, 从安全到失效采取“突变”的模式。然而抽油杆柱的“断裂”或者“失效”本身常常具有随机、模糊、中介等多种不确定性因素，这是个动态的变化过程. 传统的模糊可靠性理论由于引入了模糊工作状态，因素处理方法不断细化，使得分析模型越来越复杂，计算方法过于烦琐，难以为工程实际所应用。基于此，本文在对抽油杆柱故障树分析的基础上，采用具有“安全—中介—失效”三级工作模式的单元和系统的可靠性分析方法，运用随机事件的并运算和交运算规则，同时考虑了故障树基本事件间的失效相关参数的不同取值对系统可靠性的影响，给出了具有中介状态的抽油杆柱可靠性向量的计算方法。 1 理论模型 1.1 可靠性向量 具有“安全—中介—失效”工作状态的单元和系统的可靠性，可以用可靠性向量[7-8]来表示. （1） 式中：（简记为R）[0,1]是处于安全状态的概率（简称为安全概率，即传统意义的可靠度）；（简记为M）［0，1］是处于中介状态的概率（简称为中介概率）；（简记为F）［0，1］是处于失效状态的概率（简称为失效概率）. 由于3 种状态相互独立且完备，故概率间存在: (2) 的关系. 因此，R,M,F三者中仅有两个独立，总有中介概率: (3) 的关系可以利用. 当M=0时，即蜕化