關于墻材生產設備故障分析與建模

金璐玫

(遼寧輕工職業學院 遼寧 大連 116100)

關于墻材生產設備故障分析與建模

金璐玫

(遼寧輕工職業學院 遼寧 大連 116100)

本文對墻材整線主要生產設備進行故障建模，建立了墻材整線生產設備故障樹，最后對墻材整線生產設備故障樹進行了定性分析。

故障建模;墻材設備;故障分析

一、生產設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用演繹推理的方法，是由總體至局部，按樹形結構自上而下逐層細化，構建出故障樹，從而確定系統產生故障可能的組合及系統產生相應故障的概率，并采取相應的改進措施，提高系統可靠性的分析方法。FTA法既可以進行定性分析也可以進行定量化計算。

結合墻材工藝流程和生產過程特點可知，FTA法是墻材生產設備故障最佳建模方法。

二、新型墻材生產設備故障機理分析

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

由于新型墻材生產過程中涉及的設備種類繁多，設備數量龐大，限于篇幅，這里僅對蒸壓釜的部分故障進行故障機理分析，其分析結果如表1所示。

表1 蒸壓釜部分故障的故障機理分析

三、墻材生產設備故障建模

通過對墻材整線主要生產設備故障機理進行分析可知，球磨機、攪拌機、消解倉、布料車、接坯機和碼垛機等設備可靠性比較高，維修性比較好，發生故障的概率比較低，即使發生故障也能在較短時間內得到解決。而稱量配料機、輪碾機、全自動液壓壓磚機和蒸壓釜這些設備，故障頻發，而且故障影響比較大，造成的停機時間較長，因此以這些設備為研究對象并對其進行故障建模，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，M1表示配料機故障停機，M2表示給料系統失效，M3表示稱量系統失效，M4表示電氣控制系統失效，M5表示皮帶機故障，M6表示輪碾機故障停機，M7表示傳統系統失效，M8表示全自動液壓壓磚機故障停機，M9表示液壓系統失效，M10表示壓力異常，M11表示機械故障，M12表示脫模故障，M13表示壓制異常，M14表示控制系統失效，M15表示主控制系統失效，M16表示蒸壓釜故障停機，M17表示安全聯鎖裝置失效，E1表示儲料斗故障，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表示電機故障，E13表示油溫過高，E14表示液壓系統泄漏，E15表示壓力不足，E16表示壓力波動異常，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表示機械聯鎖裝置失效，E29表示電氣聯鎖裝置失效，E30表示蒸壓釜爆炸。

圖1 墻材整線生產設備故障樹

四、墻材生產設備故障分析

墻材生產設備故障樹定性分析的目的在于找出導致墻材整線故障停機發生的基本事件組合，其主要任務就是根據所建的墻材整線生產設備故障樹求出它的最小割集。最小割集是會引發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發生，必然引發頂事件。

求解墻材整線生產設備故障樹最小割集有兩種算法:布爾代數化簡法和下行法。利用這兩種算法求得墻材整線生產設備故障樹的割集為:{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系統，因此，割集中任一底事件發生，都會導致墻材整線故障停機，也就是說任一底事件都是墻材整線生產設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立且其發生概率已知的條件下，計算頂事件發生的概率。墻材整線是一個典型的串聯系統，其最小割集有30個，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生的具體概率和相關數據，僅有各設備的相關資料和發生故障的概率，因此，將新型墻材整線生產設備故障樹簡化成如下圖2所示模型進行分析，其中，T表示新型墻材整線故障停機，表示配料機故障停機，表示輪碾機故障停機，表示全自動液壓壓磚機故障停機，表示蒸壓釜故障停機。

圖2 新型墻材整線生產設備簡化故障樹

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

根據廠商提供的設備相關資料可知，各設備發生故障的概率如表2所示。

表2 各底事件發生的概率

通過計算，可得

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

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