孫 瑜

(安徽雷鳴科化有限責(zé)任公司,安徽 淮北 235000)

0 引言

乳化炸藥憑借其流暢的工藝、先進(jìn)的設(shè)備及成本優(yōu)勢等綜合因素,在國內(nèi)工業(yè)炸藥領(lǐng)域占有舉足輕重的地位,成為國內(nèi)民爆器材生產(chǎn)領(lǐng)域名副其實(shí)的主流產(chǎn)品,為國民經(jīng)濟(jì)活動的開展發(fā)揮了極其重要的作用[1]。

隨著民爆行業(yè)在裝備制造領(lǐng)域取得的長足進(jìn)步,乳化炸藥生產(chǎn)線的自動化、智能化水平顯著提高,生產(chǎn)線在線固定操作人員已減少至5 人以下;精乳器、靜態(tài)敏化等工藝的改進(jìn)從本質(zhì)上提升了乳化炸藥的生產(chǎn)安全性,有效保障了乳化炸藥生產(chǎn)線的有序高效生產(chǎn)運(yùn)行。 隨著裝備技術(shù)水平的不斷提高,生產(chǎn)線的運(yùn)行主要依靠先進(jìn)的智能裝備,而智能裝備離不開傳感設(shè)施、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)分析等設(shè)備設(shè)施及其對應(yīng)的功能模塊[2]。 因此,生產(chǎn)線設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及故障診斷方式都將直接影響到其安全、效率和效益。

為進(jìn)一步提升乳化炸藥生產(chǎn)線運(yùn)行的安全性和可靠性,通過引入FMECA 可靠性技術(shù)分析模型,對生產(chǎn)流程中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)和故障系統(tǒng)建模后進(jìn)行定量和定性相結(jié)合的分析,得出的結(jié)果用于優(yōu)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)方案以及生產(chǎn)線運(yùn)行過程中發(fā)生事故時(shí)故障樹的建模分析,以便及時(shí)作出科學(xué)準(zhǔn)確的判斷并采取有效措施保障生產(chǎn)線運(yùn)行。 乳化炸藥生產(chǎn)線設(shè)計(jì)及運(yùn)行中發(fā)揮作用的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1所示,圖中虛線方框內(nèi)為開展的主要工作。

圖1 乳化炸藥生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)分析邏輯關(guān)系圖

FMECA 是分析產(chǎn)品所有可能的故障模式及其可能產(chǎn)生的影響,并按每個故障模式產(chǎn)生影響的嚴(yán)重程度及其發(fā)生概率進(jìn)行分類的一種歸納分析方法,由故障模式影響分析(FMEA)、危害性分析(CA)兩部分組成。 在實(shí)際工程中FMECA 一般分為系統(tǒng)FMECA、設(shè)計(jì)FMECA、過程FMECA、設(shè)備FMECA 四類,分別用于產(chǎn)品開發(fā)中的產(chǎn)品策劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品投入運(yùn)行等階段[3]。 基于已投入運(yùn)行的A 公司乳化炸藥生產(chǎn)線展開研究,采用設(shè)備FMECA 方法,相應(yīng)步驟如圖2 所示。

圖2 FMECA 流程圖

1 乳化炸藥生產(chǎn)線FMEA

由圖2 中FMECA 步驟可以看出,FMEA 是FMECA 過程中極為重要的基礎(chǔ)性工作,需針對乳化炸藥生產(chǎn)線進(jìn)行功能分析和結(jié)構(gòu)分析。 依據(jù)乳化炸藥生產(chǎn)線的功能模型和硬件構(gòu)成建立該生產(chǎn)線的FMEA 檔案,由下到上系統(tǒng)分析生產(chǎn)線存在哪些潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)和故障隱患。

1.1 乳化炸藥生產(chǎn)線制藥系統(tǒng)FMEA 系統(tǒng)定義及層次約定

A 公司乳化炸藥生產(chǎn)線采用高溫敏化工藝,其工藝路線為:滿足工藝指標(biāo)要求的油相材料與水相材料按照工藝配比精確計(jì)量后,泵送至粗乳罐內(nèi)進(jìn)行預(yù)混,預(yù)混后半成品通過精乳器進(jìn)行靜態(tài)線性交叉切割深度混合至均勻狀態(tài)的乳化基質(zhì),乳化基質(zhì)與經(jīng)過精確計(jì)量的敏化劑按照工藝配比泵送至靜態(tài)敏化器進(jìn)行敏化,通過裝藥機(jī)包裝成卷狀炸藥即乳化炸藥成品,具體工藝流程如圖3 所示。

圖3 基巖、孤石爆破后鉆孔取芯照片

圖3 乳化炸藥生產(chǎn)工藝流程圖

乳化炸藥生產(chǎn)線制藥系統(tǒng)從功能上可以劃分為水油相制備、乳化、敏化、裝藥等環(huán)節(jié),各環(huán)節(jié)功能不同所對應(yīng)的設(shè)備也有很大的區(qū)別,例如,水油相制備環(huán)節(jié)包括水油相材料的計(jì)量和泵送等功能,對應(yīng)水油相儲罐、液位計(jì)、流量計(jì)、磁力泵等設(shè)備;乳化環(huán)節(jié)包括粗乳、精乳、泵送等功能,對應(yīng)預(yù)混罐、攪拌電機(jī)、螺桿泵、精乳器、壓力表、溫度計(jì)等設(shè)備。 功能層次與結(jié)構(gòu)層次對應(yīng)關(guān)系模型如圖4 所示。

圖4 乳化炸藥生產(chǎn)線制藥系統(tǒng)功能層次與結(jié)構(gòu)層次關(guān)系

系統(tǒng)定義為:能夠在滿足安全、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下實(shí)現(xiàn)乳化炸藥生產(chǎn)線制藥系統(tǒng)的連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn);初始約定層次為乳化炸藥制藥系統(tǒng),最低約定層次為可更換的設(shè)備零部件。

1.2 乳化炸藥生產(chǎn)線制藥系統(tǒng)嚴(yán)酷度定義的確定

對乳化制藥系統(tǒng)故障影響嚴(yán)酷度進(jìn)行分析的目的是找出系統(tǒng)中每個可能的故障模式所產(chǎn)生的影響,并對其嚴(yán)重程度進(jìn)行分析,故障影響的嚴(yán)酷度類別應(yīng)按每個故障模式最終影響的嚴(yán)重程度確定[4]。

根據(jù)乳化炸藥生產(chǎn)線制藥系統(tǒng)的每個功能故障模式對制藥生產(chǎn)任務(wù)功能的最終影響程度,確定其嚴(yán)酷度。 嚴(yán)酷度類別及定義見表1。

表1 乳化炸藥生產(chǎn)線制藥系統(tǒng)嚴(yán)酷度的類別及定義

1.3 乳化炸藥生產(chǎn)線故障模式分析

對乳化炸藥生產(chǎn)線制藥系統(tǒng)進(jìn)行FMEA 故障模式分析的目的是找出產(chǎn)品所有可能出現(xiàn)的故障模式,從最低層次單元出發(fā)依次遞進(jìn)分析,將制藥系統(tǒng)中所有可能出現(xiàn)的故障模式進(jìn)行整體梳理,根據(jù)故障發(fā)生概率以及故障模式的嚴(yán)酷度選取關(guān)鍵故障模式進(jìn)行具體故障樹建模分析,并采取針對性措施降低該故障模式對系統(tǒng)的影響程度[5]。

針對A 公司正在使用的乳化炸藥制藥系統(tǒng),以歷史運(yùn)行過程中所發(fā)生的故障模式為基礎(chǔ),結(jié)合常用的元器件、零組件從國內(nèi)外相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、手冊中確定其故障模式。 故障概率等級分為A、B、C、D、E 5個等級,其具體定義見表2。

表2 乳化炸藥制藥系統(tǒng)故障概率等級劃分表

1.4 FMEA 表

鑒于上述準(zhǔn)備工作,經(jīng)過綜合分析填寫乳化炸藥制藥系統(tǒng)FMEA 表。

表3 乳化炸藥制藥系統(tǒng)FMEA 表

表中的油相備料、水相備料、粗乳、精乳、敏化、計(jì)量檢測等識別代碼分別定義為10、20、30、40、50、60,其相對應(yīng)的故障模式識別號分別為101、102、103、201……601……

表中每個故障模式的影響一般分為三級:局部影響、高一層次影響和最終影響。 局部影響是指某產(chǎn)品的故障模式對該產(chǎn)品自身所在約定層次產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)的影響;高一層次影響是指某產(chǎn)品的故障模式對該產(chǎn)品所在約定層次的緊鄰上一層次產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)的影響;最終影響是指某產(chǎn)品的故障模式對初始約定層次產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)的影響[6]。

2 危害性分析(CA)

危害性分析的目的是對產(chǎn)品每一個故障模式的嚴(yán)重程度及其發(fā)生的概率所產(chǎn)生的綜合影響進(jìn)行分類,以全面評估產(chǎn)品中所有可能出現(xiàn)的故障模式的影響。 采用危害性矩陣方法對乳化炸藥制藥系統(tǒng)危害性進(jìn)行直觀分析,如圖5 所示。

圖5 乳化炸藥制藥系統(tǒng)危害性矩陣圖

圖5 中的308、310、311 故障模式在FMEA 表中分別對應(yīng)基質(zhì)螺桿泵振動過熱、基質(zhì)管路超溫、超壓等具體故障事件,由乳化炸藥制藥系統(tǒng)危害性矩陣圖可以直觀看出上述事件在矩陣中所處位置較為靠近P 點(diǎn),應(yīng)作為關(guān)鍵事件嚴(yán)加關(guān)注,在日常管理和技術(shù)保障方面采取響應(yīng)措施,確保該類事件不發(fā)生。

3 結(jié)論

在乳化炸藥制藥系統(tǒng)安全管理方面引入FMECA 可靠性技術(shù),系統(tǒng)分析了該系統(tǒng)所存在的故障模式,并對故障事件的發(fā)生概率和嚴(yán)酷度借助危害性矩陣圖的方式進(jìn)行定性分析,梳理出乳化炸藥生產(chǎn)線制藥系統(tǒng)在日常運(yùn)維管理中應(yīng)著重關(guān)注的關(guān)鍵故障模式,有的放矢地采取針對性改進(jìn)措施,有利于生產(chǎn)系統(tǒng)的持續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。