故障樹分析法在加料機故障診斷中的應(yīng)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(yù)防性維修方案，提高設(shè)備有效利用率提供可行性的依據(jù)。

關(guān)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(yè)煙機設(shè)備自動化程度的不斷提高，煙機設(shè)備的運行狀況的好壞不盡直接關(guān)系生產(chǎn)能否順利進行而且影響著產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)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(yōu)化的重要目標(biāo)。國內(nèi)外的學(xué)者提出了很多有效的理論和方法，如故障樹、智能專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等。這其中故障樹分析法是應(yīng)用較多的一種方法。故障樹分析法能夠通過對設(shè)備故障的分析確定故障性質(zhì)，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(tǒng)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(guī)律和特征。

2 故障樹分析法

故障樹分析即FTA，F(xiàn)ault Tree Analysis。它是在系統(tǒng)設(shè)計過程中，通過對可能造成設(shè)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(shè)備故障原因的各種可能組合方式及其發(fā)生概率，以計算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)重要度、概率重要度和關(guān)鍵重要度，并采取相應(yīng)的糾正措施以提高系統(tǒng)可靠性、安全性的一種設(shè)計分析方法和評估方法。

3 加料機加料系統(tǒng)故障

加料機加料系統(tǒng)由計量泵、質(zhì)量流量計、電磁閥、過濾網(wǎng)、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(tǒng)，在生產(chǎn)過程中較容易出現(xiàn)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(chǎn)中，引起加料機某一故障現(xiàn)象可能有多中因素。分析故障要從主要故障現(xiàn)象入手，層層分析故障產(chǎn)生的原因。

4 建立故障樹

加料系統(tǒng)中的任何一個部分出現(xiàn)故障都會造成整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障的起因和癥狀之間并非是一一對應(yīng)的。多數(shù)情況下，故障的表面現(xiàn)象是相似的但是故障的成因并不一定相同。由于產(chǎn)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(jié)果，或者多個結(jié)果一個原因。所以必須從加料系統(tǒng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象入手進行逆向推理，從而繪制出相應(yīng)得故障樹。

我們以加料波動為例進行分析，以加料系統(tǒng)系統(tǒng)的故障現(xiàn)象作為頂事件，邊界條件是加料機系統(tǒng)正常工作，分析加料系統(tǒng)只有正常工作和故障狀態(tài)，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(fā)，一直分解到底事件結(jié)束。加料系統(tǒng)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(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因和原因組合，識別導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有故障模式可以用于指導(dǎo)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(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因和原因組合，從而用于指導(dǎo)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(tài)的設(shè)備系統(tǒng)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(tǒng)里的薄弱環(huán)節(jié)以提高加料系統(tǒng)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(fā)生對頂事件發(fā)生的貢獻，稱為底事件的重要度。其中包括結(jié)構(gòu)重要度和概率重要度。

結(jié)構(gòu)重要度：是在不考慮其發(fā)生概率值得情況下，觀察故障樹的結(jié)構(gòu)，以決定該事件的位置重要度。

根據(jù)分析q1=1/8 q2=1/4 q3=1/8 q4=1/4 q5=1/4

根據(jù)故障樹的建立和現(xiàn)場維修經(jīng)驗的結(jié)合，我們可以直觀的看出在加料系統(tǒng)故障中，最易導(dǎo)致故障的是彎頭、噴頭和過濾網(wǎng)的堵塞以及計量泵和閥故障的問題。所以制定預(yù)防性維修任務(wù)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(wǎng)進行清潔，對計量泵進行檢查和對閥島進行清潔，而關(guān)于核子秤和質(zhì)量流量計的檢修周期可以放的長一些。

6 小結(jié)

用故障樹分析法對設(shè)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(guī)的故障診斷方法和計算機技術(shù)有機地結(jié)合起來， 形成專家系統(tǒng)， 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(yīng)用故障樹分析法診斷數(shù)控車床故障[M].鄭州：設(shè)備管理與維修，2007.