一种阀门贮存期评估方法技术

本发明专利技术公开了一种阀门贮存期评估方法，首先对阀门及其零部组件、材料进行分析，确定薄弱环节。然后根据阀门预估贮存寿命，确定N个阀门贮存期目标值；确定阀门每个贮存期目标值内需完成的动作次数；然后选取可靠性评估样本，以阀门动作次数作为特征量，计算阀门每个贮存期目标值下的可靠度；最后对同一产品、不同贮存期目标值下的可靠度数值进行比对，确定阀门贮存期。本发明专利技术能够实现阀门小样本全寿命贮存期可靠性量化评估。

A Valve Storage Life Assessment Method

The invention discloses a method for evaluating the storage life of valves. Firstly, the valves and their components and materials are analyzed to determine the weak links. Then, according to the predicted storage life of the valve, the target values of N valves are determined; the number of actions to be completed within the target values of each storage period of the valve is determined; then the reliability evaluation samples are selected, and the number of valve actions is taken as the characteristic variables to calculate the reliability under the target values of each storage period of the valve; finally, the reliability values under the target values of the same product and different storage periods are compared. Yes, determine the storage life of the valve. The present invention can quantitatively evaluate the reliability of small sample valves during the whole life storage period.

【技术实现步骤摘要】
一种阀门贮存期评估方法
本专利技术涉及一种应用于运载火箭的阀门贮存期评估方法，属于阀门寿命评估领域。
技术介绍
阀门是液体火箭增压输送系统的重要组件之一，其功用主要是执行流体介质通路的启闭、换向，调节工作流体的流量和压力以及保护系统的安全等。按功能分有：安溢活门、加注活门、清溢活门、电爆活门、手动开关、单向活门、减压器、稳压器、过滤器以及活门备用盖。阀门内部结构较复杂，主要由金属结构件、非金属密封件以及弹性/敏感元件构成。金属结构件主要实现阀门的承压、导向等功能；非金属密封件主要实现阀门的密封功能；弹性、敏感元件主要为阀门提供密封力，或作为感受工作流体压力并进行信号传递的组件。大批阀门产品交付后现均已超出使用年限。在此背景下，开展阀门延寿研究，保持其技术性能，延长产品贮存期，提高火箭的作战效能。但因为阀门种类、原材料繁多，功能、内部结构复杂，难于全面开展贮存试验及贮存期评估。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种阀门贮存期评估方法，实现阀门小样本全寿命贮存期可靠性量化评估。本专利技术的技术解决方案是：一种阀门贮存期评估方法，包括如下步骤：步骤一、对阀门及其零部组件、材料进行分析，确定薄弱环节；步骤二、根据阀门预估贮存寿命，确定N个阀门贮存期目标值；步骤三、确定阀门每个贮存期目标值内需完成的动作次数；步骤四、选取可靠性评估样本，以阀门动作次数作为特征量，计算阀门每个贮存期目标值下的可靠度；步骤五、对同一产品、不同贮存期目标值下的可靠度数值进行比对，确定阀门贮存期。所述步骤一中，确定的薄弱环节如下：I非金属密封件；II弹性元件；III敏感元件。所述步骤三中，首先确定阀门每个贮存期目标值内的全部工作历程，据此确定动作次数；其次确定阀门在每次动作中必须保证的功能及判别依据。确定阀门在每次动作中必须保证的功能时，需保证阀门每动作一次，对阀门内部导向配合状态、端面密封状态、弹簧及敏感元件的受力状态均能考核到。阀门在每次动作中的判别依据：通过动作后整阀状态的密封性、开启特性的测试数据，判断阀门功能是否正常。所述步骤四中，可靠性评估样本选取原则如下：评估样本环境条件不同时，被评估型号阀门样本环境条件必须被包络，如果不能被包络，则必须证明特征量对该环境条件不敏感，否则该样本不得参与飞行或发射可靠性评估。所述步骤四中，可靠性评估样本选取时，保证样本试验次数不小于任务次数。通过对评估样本进行多次动作试验，降低对评估样本数量的需求。所述步骤四中，利用如下公式计算阀门每个贮存期目标值下的可靠度γ为置信度下限，t0为阀门动作次数，m为形状系数，n为可靠性评估样本大小，ti为第i个阀门的试验截至时间，依动作次数确定，RL(t0)为满足容许下限的可靠度。阀门贮存期是指在规定的贮存条件下，对阀门装配完成后要求的贮存时间，在此期间阀门应满足使用要求；阀门预估贮存寿命是指利用先验信息进行估算，给出的阀门及其零部组件贮存寿命。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术确定了阀门可靠性评估样本选取原则，并据此选取典型阀门作为可靠性评估样本，实现了小样本全寿命贮存期可靠性量化评估，降低了成本，同时考核了全生命周期的所有环境条件。(2)本专利技术以阀门动作次数作为特征量，计算阀门每个贮存期目标值下的可靠度，试验样本覆盖阀门全工况、全寿命周期，实现了阀门全寿命贮存期可靠性量化评估，为评估产品贮存期提供可靠性数值依据。附图说明图1为本专利技术流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的具体步骤如下：步骤一、对阀门及其零部组件、材料进行分析，确定薄弱环节。阀门主要由金属结构件、非金属密封件以及弹性/敏感元件构成。金属结构件主要实现阀门的承压、导向等功能。非金属密封件主要实现阀门的密封功能，由于其原材料自身的不稳定性及贮存过程中长期处于受力变形状态，导致其长期贮存后性能不稳定，是阀门长期贮存的薄弱环节。弹性/敏感元件主要起复位功能，主要为阀门提供密封力，或作为感受工作流体压力并进行信号传递的组件，由于加工工艺较复杂，可靠性相对较低，且在贮存过程中长期处于受力变形状态，容易产生应力松弛或应力腐蚀开裂等现象，导致其长期贮存后性能不稳定，也是阀门长期贮存的薄弱环节。步骤二、根据阀门预估贮存寿命，确定N个阀门贮存期目标值，如安溢活门的3个阀门贮存期目标值为10年、18年和25年。本步骤中，首先对阀门贮存期评估相关术语进行准确定义：a)阀门贮存期——在规定的贮存条件下，对阀门装配完成后要求的贮存时间，在此期间阀门应满足使用要求。b)阀门贮存寿命——在规定的贮存条件下，阀门满足使用要求的实际达到的贮存时间。阀门贮存寿命一般取决于其内部非金属密封件的贮存寿命。c)阀门预估贮存寿命——利用先验信息进行估算，给出的阀门及其零部组件贮存寿命。其次，根据阀门内部非金属密封件材料级的研究成果，确定梯度变化的阀门贮存期目标值。步骤三、确定阀门每个贮存期目标值内的需完成的动作次数。(1)首先确定阀门每个贮存期目标值内，阀门的全部工作历程。(2)确定阀门必须保证的功能及判别依据。阀门每动作一次，对阀门内部导向配合状态、端面密封状态、弹簧及敏感元件的受力状态均能考核到，通过动作后整阀状态的密封性、开启特性等测试数据，判断阀门功能是否正常。步骤四、选取可靠性评估样本，以阀门动作次数作为特征量，利用如下公式计算阀门每个贮存期目标值下的可靠度。式中：γ为置信度下限，为0.7，t0为阀门动作次数，m为形状系数，为2.4，n为可靠性评估样本大小，ti为第i个阀门的试验截至时间，依动作次数确定，RL(t0)为满足容许下限的可靠度。阀门可靠性评估子样选取原则如下：a)能够证明总装测试对阀门可靠性评估结果影响不大，发射试验样本及能够模拟发射工作状态的鉴定、典试、可靠性验证试验样本应参与发射可靠性评估。b)评估样本环境条件(含力、热)不同时，被评估型号阀门样本环境条件必须被包络，如果不能被包络，则必须证明特征量对该环境条件不敏感，否则该样本不得参与飞行或发射可靠性评估。c)样本试验次数不小于任务次数。另外，对评估子样进行多次动作试验，尽量降低对评估子样数量的需求。步骤五、对同一产品、不同贮存期目标值下的可靠度数值进行比对，综合考虑全箭延寿计划、工程可操作性以及成本，确定阀门贮存期。以两个典型阀门(一、二级氧安溢活门)为例，按照本专利技术提到的方法，确定3个阀门贮存期目标值分别为10年、18年和25年。一级氧安溢活门贮存期目标值10年时需完成的动作次数为43次，18年时需完成的动作次数为55次，25年时需完成的动作次数为67次，二级氧安溢活门贮存期目标值10年时需完成的动作次数为41次，18年时需完成的动作次数为53次，25年时需完成的动作次数为65次。按照本专利技术方法选取评估样本，计算得到贮存期目标值25年的可靠度均低于0.9；贮存期目标值18年、10年的可靠度均高于0.999。具体内容如表1所示。综合考虑全箭延寿计划、工程可操作性以及成本，确定阀门贮存期为18年。表1典型阀门贮存期可靠度评估结果本专利技术试验样本能够覆盖阀门全工况、全寿命周期的疲劳试验，解决了传统机械产品成败型评估方法样本需求多、试验周期长、经费高的难题；能够实现对同一产品、不同贮存期要求下的可靠度数值比对；为评估本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阀门贮存期评估方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、对阀门及其零部组件、材料进行分析，确定薄弱环节；步骤二、根据阀门预估贮存寿命，确定N个阀门贮存期目标值；步骤三、确定阀门每个贮存期目标值内需完成的动作次数；步骤四、选取可靠性评估样本，以阀门动作次数作为特征量，计算阀门每个贮存期目标值下的可靠度；步骤五、对同一产品、不同贮存期目标值下的可靠度数值进行比对，确定阀门贮存期。

【技术特征摘要】
1.一种阀门贮存期评估方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、对阀门及其零部组件、材料进行分析，确定薄弱环节；步骤二、根据阀门预估贮存寿命，确定N个阀门贮存期目标值；步骤三、确定阀门每个贮存期目标值内需完成的动作次数；步骤四、选取可靠性评估样本，以阀门动作次数作为特征量，计算阀门每个贮存期目标值下的可靠度；步骤五、对同一产品、不同贮存期目标值下的可靠度数值进行比对，确定阀门贮存期。2.根据权利要求1所述的一种阀门贮存期评估方法，其特征在于：所述步骤一中，确定的薄弱环节如下：I非金属密封件；II弹性元件；III敏感元件。3.根据权利要求1所述的一种阀门贮存期评估方法，其特征在于：所述步骤三中，首先确定阀门每个贮存期目标值内的全部工作历程，据此确定动作次数；其次确定阀门在每次动作中必须保证的功能及判别依据。4.根据权利要求3所述的一种阀门贮存期评估方法，其特征在于：确定阀门在每次动作中必须保证的功能时，需保证阀门每动作一次，对阀门内部导向配合状态、端面密封状态、弹簧及敏感元件的受力状态均能考核到。5.根据权利要求3所述的一种阀门贮存期评估方法，其特征在于：阀门在每次动作中的判别依据：通过动作后整阀状态的密封性、开启特性的测试数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，崔景芝，孙喆，丁蕾，余武江，马飞，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11