左新梅

(大同煤礦集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司)

·材料·裝備·

FTA在振動篩故障分析中的應(yīng)用

左新梅

(大同煤礦集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司)

振動篩工作條件比較惡劣，運(yùn)行時不可避免地會發(fā)生故障，影響企業(yè)正常生產(chǎn)。在分析振動篩結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，對易造成故障的原因進(jìn)行了概括，并以此為依據(jù)構(gòu)建了包括19個底事件和7個邏輯或門的故障樹，進(jìn)行故障樹分析(FTA)。定性分析和定量計算發(fā)現(xiàn)，19種事故原因都是可能造成振動篩發(fā)生故障的獨(dú)立原因，頂事件故障率為3.95%，系統(tǒng)較為穩(wěn)定。但該方法要收集大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)，是某一時間點(diǎn)的分析，要注意時間對分析結(jié)果的影響。故障樹分析法能為振動篩的故障分析、維護(hù)等提供理論依據(jù)，具有一定的實用價值。

故障樹 振動篩 故障分析

振動篩是在選煤、選礦等工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的散體物料分級設(shè)備，特別是在分級、脫水、脫泥和脫介等過程中發(fā)揮著非常重要的作用。振動篩工作主要依靠其振動特性，達(dá)到生產(chǎn)工藝和工作過程的要求。20世紀(jì)60年代以來，我國振動篩的發(fā)展經(jīng)歷了從無到有、從模仿到引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)再開發(fā)再到完全自主研發(fā)制造的過程。雖然經(jīng)過多年的努力和人才、資金的大量投入，但是我國振動篩設(shè)計、制造和使用方面仍存在一些問題。根據(jù)目前企業(yè)對振動篩實際使用情況的反饋來看，國外產(chǎn)品使用壽命、無故障運(yùn)行時間(3 000 h以上)、大修期間隔(20 000 h以上)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國產(chǎn)同類產(chǎn)品，原因主要是國外設(shè)備的設(shè)計與制造技術(shù)比較先進(jìn)，同時其故障檢測和維護(hù)手段也都領(lǐng)先國內(nèi)[1]。

生產(chǎn)實踐中，振動篩工作環(huán)境復(fù)雜，一直承受重載并長時間連續(xù)工作，設(shè)備不可避免地受到損傷甚至發(fā)生故障，特別是一直承受復(fù)雜交變載荷的零部件。如果生產(chǎn)運(yùn)行時振動篩結(jié)構(gòu)或者關(guān)鍵零件出現(xiàn)故障，造成停機(jī)或大修，會給企業(yè)帶來沉重的損失和高額的設(shè)備維修成本，增加額外負(fù)擔(dān)。

如果能夠應(yīng)用故障診斷和分析技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)或者有針對性地加強(qiáng)對某些零件和結(jié)構(gòu)的檢測，從而提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性和工作壽命，就能夠緩解企業(yè)面臨的問題。故障樹分析法是一種直觀分析故障原因、提高系統(tǒng)可行性、進(jìn)行針對性預(yù)防的故障分析方法，能夠從復(fù)雜的關(guān)系中找到故障原因，為設(shè)備檢修、維護(hù)提供指導(dǎo)[2]。

1 振動篩結(jié)構(gòu)

振動篩的主要部件有3個：激振器、箱體和彈性元件，振動篩結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 振動篩結(jié)構(gòu)示意

振動篩中激振器的作用是產(chǎn)生一個周期變化的激振力，從而使工作機(jī)體持續(xù)振動。激振器通常安裝在箱體中上部或者底部，工作形式主要有慣性式、電磁式、液壓式；箱體主要指篩箱，為篩型結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有篩網(wǎng)或者篩板，通常由鋼板和型鋼焊接而成或者通過高強(qiáng)度螺栓連接而成；彈性元件主要有隔震彈簧等，作用支承振動機(jī)體，讓機(jī)體能夠按激振力要求振動，同時降低基礎(chǔ)構(gòu)件上的載荷。

2 振動篩工作原理

振動篩主要根據(jù)顆粒大小的差別，讓碎散物料多次經(jīng)過布孔均勻的篩面，使不同粒級分離。要實現(xiàn)篩分，物料與篩面之間必須保持相對運(yùn)動，既讓篩面上的物料層通過運(yùn)動達(dá)到松散，也可以讓堵在篩孔上的粗顆粒移動，為細(xì)顆粒透過篩孔讓出通路。

振動篩的實際工作情況是：粒度不同的碎散物料進(jìn)入篩面后堆積在一起，在篩箱振動過程中，混雜的碎散物料變得松散，粒度較小的顆?？梢酝ㄟ^篩孔，從而將粒度較大的顆粒留在篩面，實現(xiàn)粗、細(xì)粒的分離。篩分并不完全，不同粒度的顆粒透過篩孔的難易程度也不同，粒度越小越容易穿過篩孔。

3 振動篩故障的故障樹分析

故障樹分析(FTA)也被稱為事故樹分析法，最早是由美國貝爾電話實驗室提出的，主要是用來評價系統(tǒng)的可靠性。

3.1 構(gòu)建故障樹

根據(jù)振動篩的結(jié)構(gòu)和工作原理，結(jié)合現(xiàn)場情況，構(gòu)建故障樹。頂事件就是分析對象——振動篩故障，導(dǎo)致振動篩故障的主要原因有兩個，即激振器故障和箱體故障。逐層向下分析，最終建立故障樹，包括19個底事件和7個邏輯或門，示意見圖2。

圖2 振動篩故障樹示意

3.2 定性分析

定性分析振動篩故障樹，通過邏輯運(yùn)算計算該故障樹的最小割集，以此判斷相關(guān)底事件的重要程度。邏輯運(yùn)算過程為：

(1)

3.3 定量計算

定量計算是為了計算故障樹中頂事件發(fā)生的概率，并根據(jù)計算結(jié)果得到系統(tǒng)的可靠性。

通過查閱相關(guān)資料[3]，計算得振動篩故障樹中每項底事件發(fā)生的概率見表1。

表1 振動篩故障樹底事件及發(fā)生概率

由式1，計算頂事件概率：

(2)

3.4 故障樹結(jié)果分析

由式(1)邏輯運(yùn)算可以看出，{x1}，{x2}，{x3}，……，{x18}，{x19}這19個底事件相對獨(dú)立，都有可能導(dǎo)致頂事件發(fā)生。即在生產(chǎn)現(xiàn)場，這19種原因任意一個發(fā)生都可能導(dǎo)致振動篩發(fā)生故障，因此對每一類故障都不能麻痹大意，要對事故征兆保持謹(jǐn)慎。

通過式(2)計算結(jié)果可知，整個系統(tǒng)發(fā)生故障的概率為3.95%，相對比較穩(wěn)定。為提高系統(tǒng)可靠性，在工作開始前，可以采取加強(qiáng)崗前培訓(xùn)、檢查振動篩和流水線、注意工作結(jié)束后對工作過程的總結(jié)等措施，并建立振動篩日常養(yǎng)護(hù)制度。

4 故障樹分析的優(yōu)點(diǎn)

上述分析表明，利用故障樹分析法對振動篩故障進(jìn)行判斷是可行的，而且具有一定的優(yōu)點(diǎn)：①故障樹比較直觀，可以比較容易地看出頂事件與各個中間事件、底事件之間的關(guān)系，梳理出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的主要因素；②通過故障樹的定性分析，能夠從復(fù)雜的關(guān)系中找到導(dǎo)致頂事件發(fā)生的因素組合，還可以通過定量分析得出頂事件的發(fā)生概率，為分析故障產(chǎn)生的原因、制定針對性的改進(jìn)措施、提高系統(tǒng)可靠性提供了指導(dǎo)；③全面、完整的故障樹可以作為煤礦設(shè)備管理、維修的依據(jù)。

故障樹分析法也存在一定的不足。首先，構(gòu)建故障樹構(gòu)建時，在故障原因的分析、各底事件的確定和發(fā)生概率的收集上，比較復(fù)雜，需要大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為依據(jù)；其次，故障樹分析法在進(jìn)行分析時沒有考慮時間變量，這樣建立的故障樹不是完全動態(tài)的，而是某一時間點(diǎn)上的故障分析。

5 結(jié) 語

根據(jù)振動篩的結(jié)構(gòu)和工作原理構(gòu)建了包括19個底事件和7個邏輯或門的故障樹，定性分析發(fā)現(xiàn)19種因素都有可能造成振動篩故障；定量計算發(fā)現(xiàn)振動篩發(fā)生故障的概率為3.95%，相對比較穩(wěn)定。為提高系統(tǒng)可靠性，對每一類故障都不能忽視，要對事故征兆保持謹(jǐn)慎，可以采取加強(qiáng)崗前培訓(xùn)和振動篩及流水線的檢查、注意工作總結(jié)等措施。

故障樹分析法的缺點(diǎn)是需要大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，收集較為困難。另外，由于故障樹分析法是某一時間點(diǎn)的故障分析，不是完全動態(tài)的分析，實際運(yùn)用過程中要注意時間因素對分析結(jié)果的影響。

[1] 王富強(qiáng).振動篩振動異常狀態(tài)辨識方法研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2007.

[2] 王寶軍.故障樹分析在采煤機(jī)調(diào)高液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械, 2008，29(6)：177-179.

[3] 魏文菲, 張春元, 常緒濤，等.FTA法在圓振動篩故障診斷中的應(yīng)用研究[J].礦山機(jī)械, 2016，44(7)：58-60.

2016-10-31)

左新梅(1973—)，女，工程師，037026 山西省大同市礦區(qū)林蔭路。