摘要:故障樹(shù)分析法是分析大型復(fù)雜系統(tǒng)安全性與可靠性的一種較好的方法，具有簡(jiǎn)明、直觀的特點(diǎn)。將該方法引入渦輪流量計(jì)生產(chǎn)裝配過(guò)程,不僅可以對(duì)產(chǎn)品裝配質(zhì)量進(jìn)行定性分析和定量分析,而且還可以通過(guò)考慮造成系統(tǒng)故障的原因,對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題在裝配過(guò)程中予以解決。
氣體渦輪流量計(jì)由于具有量程比大、壓損小、精度高等優(yōu)點(diǎn),且結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、費(fèi)用低,因此在燃?xì)庥?jì)量尤其是貿(mào)易計(jì)量中得到廣泛應(yīng)用。由于渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)裝配要求較高,影響渦輪流量計(jì)生產(chǎn)質(zhì)量的因素很多，為提高產(chǎn)品一次裝配合格率，我們引入了故障樹(shù)分析法。
故障樹(shù)分析法(FaultTreeAnalsis,簡(jiǎn)稱(chēng)FTA)簡(jiǎn)單地講就是把產(chǎn)品(系統(tǒng))最不希望發(fā)生的故障作為故障分析的目標(biāo),把選定的產(chǎn)品故障狀態(tài)稱(chēng)為頂事件,然后找出引起頂事件的底層因素。它是一一種圖形演繹方法，通過(guò)層層深入的分析,找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),以進(jìn)--步改進(jìn)設(shè)計(jì)和提高關(guān)鍵件的可靠度,從而提高最終系統(tǒng)的可靠性。自從1961年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首先應(yīng)用FTA在民兵導(dǎo)彈的發(fā)射控制系統(tǒng)可靠:性研究中獲得成功以來(lái),這種圖形化的方法配合計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐漸地深入到各個(gè)領(lǐng)域。
1故障樹(shù)分析方法在氣體渦輪流量計(jì)生產(chǎn)中的應(yīng)用
1.1氣體渦輪流量計(jì)故障樹(shù)的建立
(1)系統(tǒng)描述
氣體渦輪流量計(jì)是葉輪式速度流量計(jì),屬于速度式測(cè)量,即利用測(cè)量管道內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)速度來(lái)得到流量。置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比,通過(guò)測(cè)量葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到流體流速，從而得到管道內(nèi)的流量值。整個(gè)系統(tǒng)可劃分為:流道、機(jī)芯、.運(yùn)動(dòng)傳遞、計(jì)數(shù)及輸出四個(gè)子系統(tǒng)。流道系統(tǒng)將來(lái)流整理為規(guī)則流場(chǎng),機(jī)芯系統(tǒng)將介質(zhì)流動(dòng)轉(zhuǎn)化為葉輪轉(zhuǎn)速,運(yùn)動(dòng)傳遞系統(tǒng)將葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)輸出到計(jì)數(shù)系統(tǒng),計(jì)數(shù)及輸出系統(tǒng)提供數(shù)值輸出。
(2)頂事件的選取
頂事件是最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)。針對(duì)渦輪流量計(jì)生產(chǎn)裝配,最不希望發(fā)生的是“氣體渦輪流量計(jì)產(chǎn)品不合格”。
(3)故障樹(shù)建立
故障樹(shù)實(shí)質(zhì)上就是事件之間的一個(gè)邏輯圖，這個(gè)邏輯圖以頂事件為樹(shù)根,樹(shù)葉相當(dāng)于產(chǎn)生故障的基本原因,也就是底事件。在選取“氣體渦輪流量計(jì)產(chǎn)品不合格”作為頂事件后,根據(jù)渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在生產(chǎn)裝配過(guò)程中引起質(zhì)量不合格的直接原因是流道系統(tǒng)故障、機(jī)芯系統(tǒng)故障、運(yùn)動(dòng)傳遞系統(tǒng)故障、計(jì)數(shù)及輸出系統(tǒng)故障,然后以這四個(gè)原因?yàn)榇隧斒录?采用類(lèi)似的方向繼續(xù)深入分析,直到找到代表各種故障事件的底事件為止。比如,機(jī)芯系統(tǒng)故障可能由“機(jī)芯艙故障”或“選配零部件不合要求”(由于精度要求高,對(duì)部分機(jī)芯零部件不得不進(jìn)行選配)造成,“選配零部件不合要求”為-底事件,而“機(jī)芯艙故障”繼續(xù)作為下一-層的頂事件進(jìn)行分析尋找其底事件。圖1為氣體渦輪流量計(jì)故障樹(shù)示意圖，表1為該故障樹(shù)的事件列表。該故障樹(shù)共考慮了生產(chǎn)裝配過(guò)程的20個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題作為底事件。零部件等的質(zhì)量由于轉(zhuǎn)為供應(yīng)商的質(zhì)量控制,所以在建立故障樹(shù)過(guò)程不予考慮。
1.2故障樹(shù)的定性分析
故障樹(shù)的定性分析的主要任務(wù)是找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的故障模式,即求出故障樹(shù)的全部最小割集。最小割集實(shí)際上可以在一定的程度上代表系統(tǒng)的危險(xiǎn)性大小。本處采用下行法(Fussell法)進(jìn)行分析,由圖可見(jiàn)該故障樹(shù)為申聯(lián)系統(tǒng),底事件間為相“或”的關(guān)系,所以故障樹(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)為:
即該故障樹(shù)由20個(gè)--階最小割集x,x2，,x20組成
1.3故障樹(shù)的定量分析
故障樹(shù)定量分析的主要任務(wù)是計(jì)算頂事件的發(fā)生概率和對(duì)各底事件進(jìn)行重要度分析
氣體渦輪流量計(jì)故障樹(shù)的全部最小割集為Xi,X2,X20,則頂事件出現(xiàn)的概率為:
式中P(T)一頂事件發(fā)生的概率
P(X)一底事件發(fā)生的概率
為了計(jì)算系統(tǒng)頂事件的發(fā)生概率和對(duì)底事件進(jìn)行重要度分析,必須知道底事件發(fā)生的概率。現(xiàn)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)各底事件發(fā)生的概率作如下估算:
可見(jiàn)各個(gè)底事件發(fā)生概率雖然不大,但是頂事件發(fā)生的可能性卻相當(dāng)高。由于人員、設(shè)備、環(huán)境條件等不同,底事件發(fā)生概率存在一-定的不確定因素，從而導(dǎo)致頂事件也在某個(gè)區(qū)間內(nèi)存在有同樣的不確定性。因此，為了提高氣體渦輪流量計(jì)產(chǎn)品的合格率,對(duì)裝配過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題必須提高重視,力求降低各底事件發(fā)生的概率，從而實(shí)現(xiàn)由下而上的質(zhì)量控制。
重要度分析是故障樹(shù)分析中的重要部分,概率重要度是指底事件對(duì)頂事件發(fā)生概率的影響程度,用頂事件的發(fā)生概率對(duì)某個(gè)底事件發(fā)生概率的偏導(dǎo)數(shù)來(lái)表示,即:
式中Ix,一底事件Xi概率重要度
例如底事件X20“低頻輸出連線錯(cuò)誤”的概率重要度為:
重要度雖然反映了基本事件概率變化對(duì)頂事件概率變化的難易程度,但不能反映出不同基本事件改進(jìn)的難易程度。
2流量計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量主要影響因素及改善措施
通過(guò)對(duì)氣體渦輪流量計(jì)進(jìn)行故障樹(shù)分析可以發(fā)現(xiàn),影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素有:
(1)設(shè)計(jì)
由于渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件種類(lèi)繁多,設(shè)計(jì)的結(jié)果將直接影響到加工、檢驗(yàn)、成本、管理等方方面面。因此在渦輪流量計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)力求結(jié)構(gòu)合理,充分考慮零部件工藝性。利用故障樹(shù)分析指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì),就可以對(duì)產(chǎn)品分清主次輕重。對(duì)某些成本小但重要的零部件可以提高產(chǎn)品可靠性,反之對(duì)成本很高而對(duì)頂事件的影響又不是很重要的零部件,則沒(méi)有必要過(guò)分追求該零件的可靠性。
(2)零部件質(zhì)量
質(zhì)量構(gòu)筑企業(yè)的生命線,而零部件質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。故障樹(shù)分析中認(rèn)為對(duì)這--事件的控制已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了供應(yīng)商,但是零部件的驗(yàn)收、儲(chǔ)存仍然是整個(gè)質(zhì)量保證體系的重要一環(huán)。利用故障樹(shù)分析,對(duì)機(jī)芯、軸承等關(guān)鍵零件要引起足夠重視,做到每件都要嚴(yán)格檢驗(yàn);而對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件、附件等則可抽檢驗(yàn)收。
(3)操作
由于產(chǎn)量相對(duì)較小、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,渦輪流量計(jì)的裝配只能按照單件小批量生產(chǎn)模式進(jìn)行,產(chǎn)品質(zhì)量與裝配工人的技術(shù)水平、職業(yè)素養(yǎng)密切相關(guān),因此應(yīng)制定完善的工藝規(guī)程，并要求裝配工人嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的程序操作。
(4)設(shè)備
設(shè)備運(yùn)行狀況將直接影響零部件加工及裝配質(zhì)量。利用故障樹(shù)分析,針對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程影響較大的設(shè)備應(yīng)提出要求,制定更為嚴(yán)格的操作和維護(hù)程序,并制定專(zhuān)人負(fù)責(zé)。
3綜述
由于渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配工藝繁瑣、影響因素較多，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制。故障樹(shù)分析法是分析大型復(fù)雜系統(tǒng)安全性與可靠性的一種較好的方法，具有簡(jiǎn)明直觀的特點(diǎn)。將該方法引入渦輪流量計(jì)生產(chǎn)裝配過(guò)程,不僅可以對(duì)產(chǎn)品裝配質(zhì)量進(jìn)行定性分析和定量分析,而且還可以通過(guò)考慮造成系統(tǒng)故障的原因,對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題在裝配過(guò)程中予以解決,從而保證產(chǎn)品質(zhì)量,減少反復(fù)。
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