基于可靠性工程的矿井排水系统模型研究.pdf
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1、2 0 1 0 年2 月 矿 业安 全 与环保 第3 7 卷第1 期 基于可靠性工程的矿井排水系统模型研究 李辉 , 王永建 ( 1 河南理工大学 安全科学与工程学院, 河南 焦作 4 5 4 0 0 0 ; 2 万方科技学院, 河南 焦作 4 5 4 0 0 2 ) 摘 要 : 基于可靠性理论, 建立 了矿井排水系统可靠性模型, 并运用可靠性理论分析法确定 出矿井 排水泵的台数; 较全面地考虑影响水泵台数确定 因素, 解决水泵 台数确定不准的问题 , 提高 了矿井排水 系统的可靠性和安全性。该分析方法也可 以应用到其他工程实践。 关键词 : 矿井排水系统; 可靠性模型; 矿 井安全 中图分类
2、号: T D 7 4 4 文献标志码 : B 文章编号 : 1 0 0 8 4 4 9 5 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 2 2 0 2 排水系统是煤矿生产 的重要系统 , 由于各类煤 矿井型差别较大 , 不少排水系统运行效率较低 , 与经 济运行标准还有相当大的差距, 特别是在确定水泵 台数和安排维修工作方面 , 误差很大 J 。用可靠性 理论分析法确定矿井排水泵的台数 , 能较全面地考 虑影响水泵 台数确定 因素 , 提高水泵台数确定 的科 学性和准确性。 1 矿井排水 系统可靠性数学模型 的建立 为使排水系统 的可靠性得 以保证 , 把分析的着 眼点放在最大涌水期 , 只要最大
3、涌水期的可靠性 能 够保证 , 则正常涌水期 的可靠性一定能保证。 设矿井最大涌水期的水泵同时工作 台数为 k , 设 置的水泵总台数为 n ( nk ) , 所有 水泵都是 同型号 且无故障工作时间服从参数为 A的指数分布, 故障 后修理时间服从参数为肛的指数分布 J 。 当 台水泵 正常, 其余 nk台贮备或维修 时, 系统正常 ; 当有 nk+1台水泵故障 , 则会认为系统故障。 配备 1个 维修 小 组。显 然 矿 井 排水 系统 是 1个 冷 贮 备 系 统 , 其可靠性框图见图 1 。 图1 矿井排水系统可靠性框图 收稿 日期 : 2 0 0 9 0 3 0 2 ; 2 0 0 9
4、1 21 6修订 作者简介: 李辉( 1 9 7 8 一) , 男, 河南开封人, 硕士, 讲师, 从事教学科研工作, 主要研究方 向为安全 系统工程 、 通风 与抢 险救灾仿真等。Em a i l : l i h u i z c h p u e d u c n 。 2 2 定义系统的状态 : 系统 中有 台水泵故障, 其中 1台修理, 其余待修 =0 , 1 , , 7 , 一k+1 。 显然有 : E = 0 , 1 , 2 , , n k+l , 共有 nk+2 个状态 , W = 0 , 1 , , n一 ; F= nk+1 , U: 1 , 2 , , nk+1 。 令 ( )=J
5、为时刻 t 系统处于状态 , JE, 则 ( ) , t 0 是马氏过程 , 其状态转移率见图 2 。 图2 矿井排水系统转移率图 在图2中, 从状态 0 到状态 凡一k 都是有 k 台水泵 在工作 , 若每台工作水泵的故障率为 A, 则 k台工作 水泵的故障率为 从 。 根据 图2写出转移率矩阵: A = k A k A 一 ( + ) 0 其稳态方程为 0 从 一 ( k x+ ) 从 一 ( + ) 一 r 一 A丌0+ 7 1=0 Ik A 1ro + ( k A + ) 7r l + xor2 = 0 ; l A 一 2 一( k A+ ) 7 r 一 l + = o , =2 ,
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