液压系统可靠性最优化原则与冗余技术

　　1 引 言

　　可靠性工程出现于 1940 年代末、1950 年代初，最早应用于通讯、军事及运输领域，其主要作用是提高设备可靠性，并寻求提高系统可靠性的途径。经过长期的理论研究，并且通过一些实际应用的例子，探索出提高液压系统可靠性的主要途径有如下几种：使用大的安全系数；减少系统的复杂性；改进元件质量；提高组成元件或基本回路的可靠度；使用结构冗余；实行预防维护和定期检修等。在这些方法中，采用较多的是结构冗余方法，采用这种方法时在结构优化上十分重要。

　　2 液压系统可靠性最优化的原则

　　提高液压系统可靠性过程中，费用和重量（含体积）必须考虑，处理好这三方面关系时，应遵循以下几条原则：

　　（1）与人们的生命安全密切相关的液压系统，应首先满足可靠性要求的原则。如飞机降落架液压系统、雷达液压系统。

　　（2）投资费用已确定，而且不能追加的情况下，以投资费用为主，尽可能提高系统可靠度的原则；这样可以考虑购买价格低廉的元件。

　　（3）连续工作并具有高可靠度要求的液压系统，以满足可靠度要求为主，适当兼顾投资费用的原则。如高炉炉顶液压系统，一般均有备用泵。

　　（4）间断工作，可靠度要求不高的液压系统，以节约投资费用为主的原则。如剪板机液压系统压边机液压系统等。

　　（5）改造原有设备，但受厂房空间和面积条件限制，以可靠度和体积为主的原则。如改变油箱外形、选择体积小的元件等。

　　（6）根据工作性质和工作条件，合理确定可靠度原则。如果盲目提高可靠度，必然增加投资费用，同时也可能增加设备重量，这是不可取的，也不是一台优化液压设备。如两台泵并联就可以满足可靠度要求，不能采用三台泵并联。

　　（7）移动式的液压系统，在确保可靠度基本要求的同时，以减轻重量和减小体积为原则。如车辆的液压系统，船用的液压系统等。

　　3 液压系统冗余技术

　　3.1 液压系统冗余设计应考虑的几个问题

　　（1）冗余度的选择问题。从理论分析，冗余度越高则可靠度越高，但应注意的是，所消耗的元件费用也增加。另外还要考虑到检测及切换电路可靠性的影响，当冗余度越高，检测及切换电路就越复杂，其可靠度也越低，从而抵消了多重冗余的优越性。根据并联冗余有关公式，冗余度高，其效率并不高。

　　（2）冗余级别的选择问题。一个复杂的液压系统，可将其分成：系统、分系统、部件、元件等不同级别。应该在哪一个级别上进行冗余才能获得较高的可靠性，这也是应考虑的问题。根据可靠度计算公式，冗余级别越低，系统的可靠度越高，但是其容错实现上的复杂性增加，从而抵消了它的优越性。