故障樹分析法在加料機故障診斷中的應用

摘 要：本文介紹了運用故障樹分析法診斷加料機常見故障，以加料機的加料故障為例，建立故障樹，采用Semanderes算法求最小割集來進行故障定性和定量分析，從而為制定預防性維修方案，提高設備有效利用率提供可行性的依據。

關鍵詞：加料機；加料故障；故障樹；最小割集

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.006

1 引言

目前隨著煙草行業煙機設備自動化程度的不斷提高，煙機設備的運行狀況的好壞不盡直接關系生產能否順利進行而且影響著產品質量的優劣。如何提高維修效率和降低維修成本成為故障診斷策略優化的重要目標。國內外的學者提出了很多有效的理論和方法，如故障樹、智能專家系統、神經網絡系統和貝葉斯網絡等。這其中故障樹分析法是應用較多的一種方法。故障樹分析法能夠通過對設備故障的分析確定故障性質，尋找故障部位和原因，進而提出可行的處理措施。

這里我們以加料機加料系統故障為例建立故障樹，采用Semanderes算法求最小割集來進行故障定性和定量分析，加料機其他類型故障也可以采用同樣方法建立故障樹，然后將他們進行組合建立故障樹列出加料機全部故障原因，并求出最小割集，有助于掌握加料機故障規律和特征。

2 故障樹分析法

故障樹分析即FTA，Fault Tree Analysis。它是在系統設計過程中，通過對可能造成設備故障的各種因素進行分析，畫出邏輯框圖，即故障樹，從而確定系設備故障原因的各種可能組合方式及其發生概率，以計算系統的結構重要度、概率重要度和關鍵重要度，并采取相應的糾正措施以提高系統可靠性、安全性的一種設計分析方法和評估方法。

3 加料機加料系統故障

加料機加料系統由計量泵、質量流量計、電磁閥、過濾網、加料噴頭和彎頭等部件組成。是一個由機、電和氣動組成的系統，在生產過程中較容易出現故障。

常見的加料管路的故障有：加不上料、加料量上下波動等。實際生產中，引起加料機某一故障現象可能有多中因素。分析故障要從主要故障現象入手，層層分析故障產生的原因。

4 建立故障樹

加料系統中的任何一個部分出現故障都會造成整個系統出現故障，故障的起因和癥狀之間并非是一一對應的。多數情況下，故障的表面現象是相似的但是故障的成因并不一定相同。由于產生故障原因的多層次性，從而形成了一個連串的因果鏈如一個原因多個結果，或者多個結果一個原因。所以必須從加料系統出現的故障現象入手進行逆向推理，從而繪制出相應得故障樹。

我們以加料波動為例進行分析，以加料系統系統的故障現象作為頂事件，邊界條件是加料機系統正常工作，分析加料系統只有正常工作和故障狀態，各部分故障相互獨立。利用手工繪制建樹的方法，從頂事件出發，一直分解到底事件結束。加料系統故障樹分析如圖2所示：

5 故障樹分析

故障樹分析的主要目的，是為了找出導致頂事件發生的原因和原因組合，識別導致頂事件發生的所有故障模式可以用于指導故障診斷和維修方案。

5.1 故障樹定性分析

故障樹定性分析主要是尋找故障樹的最小割集。其主要目的是為了尋找導致頂事件發生的原因和原因組合，從而用于指導故障診斷和維修方案的建立。換句話說，一個最小割集描述了處于故障狀態的設備系統所必須修理的基本故障。通過對最小割集的分析，可以找到加料系統里的薄弱環節以提高加料系統的可靠性。

利用Semanderes算法（上行法）求割集

T=X1+X2+X3+X4+X5

有四個最小割集分別是：{X1}，{X2}，{X3}，{X4}，{X5}

5.2 故障樹的定量分析

底事件的重要度：底事件的發生對頂事件發生的貢獻，稱為底事件的重要度。其中包括結構重要度和概率重要度。

結構重要度：是在不考慮其發生概率值得情況下，觀察故障樹的結構，以決定該事件的位置重要度。

根據分析q1=1/8 q2=1/4 q3=1/8 q4=1/4 q5=1/4

根據故障樹的建立和現場維修經驗的結合，我們可以直觀的看出在加料系統故障中，最易導致故障的是彎頭、噴頭和過濾網的堵塞以及計量泵和閥故障的問題。所以制定預防性維修任務時，需要將這三個部分檢修的頻次放的高一些。比如定期對彎頭、噴頭和過濾網進行清潔，對計量泵進行檢查和對閥島進行清潔，而關于核子秤和質量流量計的檢修周期可以放的長一些。

6 小結

用故障樹分析法對設備進行故障分析而建立的故障樹圖，有助于迅速查找故障原因，從而縮短維修時間。故障樹分析理論也可以進一步將常規的故障診斷方法和計算機技術有機地結合起來， 形成專家系統， 為加料機進行更有效的故障診斷。

參考文獻：

[1]陳玉民.梗絲膨脹機汽管路故障樹法分析[M].鄭州：煙草科技，1995.

[2]趙太平.應用故障樹分析法診斷數控車床故障[M].鄭州：設備管理與維修，2007.