金璐玫

(遼寧輕工職業(yè)學(xué)院 遼寧 大連 116100)

關(guān)于墻材生產(chǎn)設(shè)備故障分析與建模

金璐玫

(遼寧輕工職業(yè)學(xué)院 遼寧 大連 116100)

本文對(duì)墻材整線主要生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行故障建模，建立了墻材整線生產(chǎn)設(shè)備故障樹，最后對(duì)墻材整線生產(chǎn)設(shè)備故障樹進(jìn)行了定性分析。

故障建模;墻材設(shè)備;故障分析

一、生產(chǎn)設(shè)備故障建模方法的選擇

故障樹分析 (FTA)法是在一定條件下應(yīng)用演繹推理的方法，是由總體至局部，按樹形結(jié)構(gòu)自上而下逐層細(xì)化，構(gòu)建出故障樹，從而確定系統(tǒng)產(chǎn)生故障可能的組合及系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)故障的概率，并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高系統(tǒng)可靠性的分析方法。FTA法既可以進(jìn)行定性分析也可以進(jìn)行定量化計(jì)算。

結(jié)合墻材工藝流程和生產(chǎn)過程特點(diǎn)可知，F(xiàn)TA法是墻材生產(chǎn)設(shè)備故障最佳建模方法。

二、新型墻材生產(chǎn)設(shè)備故障機(jī)理分析

故障機(jī)理是指導(dǎo)致產(chǎn)品功能故障或潛在故障的產(chǎn)品自身的那些物理、化學(xué)或生物變化過程等直接原因。通過對(duì)產(chǎn)品的故障機(jī)理進(jìn)行分析，不僅可以知道產(chǎn)品故障的部位和原因，還可以為糾正并消除故障的改進(jìn)措施提供參考資料，從而提高產(chǎn)品可靠性和使用壽命。

由于新型墻材生產(chǎn)過程中涉及的設(shè)備種類繁多，設(shè)備數(shù)量龐大，限于篇幅，這里僅對(duì)蒸壓釜的部分故障進(jìn)行故障機(jī)理分析，其分析結(jié)果如表1所示。

表1 蒸壓釜部分故障的故障機(jī)理分析

三、墻材生產(chǎn)設(shè)備故障建模

通過對(duì)墻材整線主要生產(chǎn)設(shè)備故障機(jī)理進(jìn)行分析可知，球磨機(jī)、攪拌機(jī)、消解倉、布料車、接坯機(jī)和碼垛機(jī)等設(shè)備可靠性比較高，維修性比較好，發(fā)生故障的概率比較低，即使發(fā)生故障也能在較短時(shí)間內(nèi)得到解決。而稱量配料機(jī)、輪碾機(jī)、全自動(dòng)液壓壓磚機(jī)和蒸壓釜這些設(shè)備，故障頻發(fā)，而且故障影響比較大，造成的停機(jī)時(shí)間較長，因此以這些設(shè)備為研究對(duì)象并對(duì)其進(jìn)行故障建模，所建立的故障樹如圖1所示。其中，T表示墻材整線故障停機(jī)，M1表示配料機(jī)故障停機(jī)，M2表示給料系統(tǒng)失效，M3表示稱量系統(tǒng)失效，M4表示電氣控制系統(tǒng)失效，M5表示皮帶機(jī)故障，M6表示輪碾機(jī)故障停機(jī)，M7表示傳統(tǒng)系統(tǒng)失效，M8表示全自動(dòng)液壓壓磚機(jī)故障停機(jī)，M9表示液壓系統(tǒng)失效，M10表示壓力異常，M11表示機(jī)械故障，M12表示脫模故障，M13表示壓制異常，M14表示控制系統(tǒng)失效，M15表示主控制系統(tǒng)失效，M16表示蒸壓釜故障停機(jī)，M17表示安全聯(lián)鎖裝置失效，E1表示儲(chǔ)料斗故障，E2表示給料裝置故障，E3表示懸掛裝置故障，E4表示傳感器失效，E5表示配料控制儀故障，E6表示強(qiáng)電回路故障，E7表示皮帶斷裂，E8表示皮帶跑偏，E9表示輾輪故障，E10表示輾盤故障，E11表示軸承失效，E12表示電機(jī)故障，E13表示油溫過高，E14表示液壓系統(tǒng)泄漏，E15表示壓力不足，E16表示壓力波動(dòng)異常，E17表示中框模塊故障，E18表示比例閥失效，E19表示模具失效，E20表示進(jìn)給模塊異常，E21表示安全桿異常，E22表示變換器失效，E23表示輔助逆變器失效，E24表示電機(jī)故障，E25表示傳感器失效，E26表示蒸壓釜開裂，E27表示蒸壓釜壓力不足，E28表示機(jī)械聯(lián)鎖裝置失效，E29表示電氣聯(lián)鎖裝置失效，E30表示蒸壓釜爆炸。

圖1 墻材整線生產(chǎn)設(shè)備故障樹

四、墻材生產(chǎn)設(shè)備故障分析

墻材生產(chǎn)設(shè)備故障樹定性分析的目的在于找出導(dǎo)致墻材整線故障停機(jī)發(fā)生的基本事件組合，其主要任務(wù)就是根據(jù)所建的墻材整線生產(chǎn)設(shè)備故障樹求出它的最小割集。最小割集是會(huì)引發(fā)頂事件的基本事件的集合，其中沒有不必要的事件，也就是說，如果割集中的所有事件同時(shí)發(fā)生，必然引發(fā)頂事件。

求解墻材整線生產(chǎn)設(shè)備故障樹最小割集有兩種算法:布爾代數(shù)化簡法和下行法。利用這兩種算法求得墻材整線生產(chǎn)設(shè)備故障樹的割集為:{E1}，{E2}，{E3}，{E4}，{E5}，{E6}，{E7}，{E8}，{E9}，{E10}，{E11}，{E12}，{E13}，{E14}，{E15}，{E16}，{E17}，{E18}，{E19}，{E20}，{E21}，{E22}，{E23}，{E24}，{E25}，{E26}，{E27}，{E28}，{E29}，{E30} 。由于墻材整線屬于典型的串聯(lián)系統(tǒng)，因此，割集中任一底事件發(fā)生，都會(huì)導(dǎo)致墻材整線故障停機(jī)，也就是說任一底事件都是墻材整線生產(chǎn)設(shè)備故障樹的最小割集。

故障樹定量分析的目的是在底事件相互獨(dú)立且其發(fā)生概率已知的條件下，計(jì)算頂事件發(fā)生的概率。墻材整線是一個(gè)典型的串聯(lián)系統(tǒng)，其最小割集有30個(gè)，如果從底事件分析，分析難度和分析量都比較大，而且沒有各底事件發(fā)生的具體概率和相關(guān)數(shù)據(jù)，僅有各設(shè)備的相關(guān)資料和發(fā)生故障的概率，因此，將新型墻材整線生產(chǎn)設(shè)備故障樹簡化成如下圖2所示模型進(jìn)行分析，其中，T表示新型墻材整線故障停機(jī)，表示配料機(jī)故障停機(jī)，表示輪碾機(jī)故障停機(jī)，表示全自動(dòng)液壓壓磚機(jī)故障停機(jī)，表示蒸壓釜故障停機(jī)。

圖2 新型墻材整線生產(chǎn)設(shè)備簡化故障樹

由圖2可知，新型墻材整線生產(chǎn)設(shè)備簡化故障樹的最小割集有4個(gè)，分別是K1= {}，K2= {}，K3= {}，和K4= {}且各底事件相互獨(dú)立。在大多數(shù)情況下，底事件可能在最小割集中重復(fù)出現(xiàn)，也就是說最小割集之間是相交的，因此，頂事件T發(fā)生的概率必須用相容事件的概率公式計(jì)算且表示為

根據(jù)廠商提供的設(shè)備相關(guān)資料可知，各設(shè)備發(fā)生故障的概率如表2所示。

表2 各底事件發(fā)生的概率

通過計(jì)算，可得

［1］李廷杰.故障樹分析中的模糊概率重要度 ［J］.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，1990，(01):9－12

金璐玫 (1980－)，女，浙江麗水，遼寧輕工職業(yè)學(xué)院，副教授，碩士研究生，研究方向:制造技術(shù)。