润滑设备接触釜的可靠性分析

毕业教学环节成果（ 届）题 目 浙江企业润滑设备接触釜的可靠性分析 学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2013 年 05 月 25 日毕业教学成果目 录摘要 .1引言 .21 企业概况 .22 设备可靠性的概念与评定要点 .22.1 设备可靠性的概念 .22.2 设备可靠性的评定要点 .33 接触釜设备简介 .33.1 接触釜在运行过程中的状态 .34 接触釜可靠性计算 .44.1 零件选用 .44.2 统计结果 .65 接触釜可靠性数据分析 .65.1 可靠性数据分析 .65.2 故障模式影响 .76 接触釜其他异常情况的判断和处理 .86.1 异常情况的判断 .86.2 紧急停车操作程序 .86.3 密封泄漏的处理 .9结论 .9谢 辞 .10参考文献 .11附 录 .12- 1 -接触釜的可靠性分析摘要：随着科学技术的进步和产品质量意识的提高，可靠性工程在质量控制中的地位逐渐被企业认同。可靠性理论和方法是以产品的寿命特征作为主要的研究对象。本文通过研究接触釜较为突出重要的零件的可靠度和失效率，计算各个零件失效率所占的比重，从而得出对接触釜设备可靠性影响较为突出的零件，并根据故障模式分析零件失效的原因，为接触釜的装配、使用和维护提供数据的参考。关键词：系统可靠性 接触釜 失效率- 2 -引言随着人类社会经济的发展和科学技术的日新月异，可靠性作为产品质量和技术措施的一个最重要的指标早已受到世界各国的高度重视。任何产品和技术都是以可靠性为基础的，离开可靠性谈质量管理，安全生产都是不可能的，因为科学技术的发展本身要求高可靠性，现代工业生产过程需要贯穿可靠性，使用、维修阶段依赖可靠性。特别是随着科学技术的进步，人们设计、制造的产品逐渐由低级转向高级，由简单转向复杂，由局部转向整体。产品的高性能化、多功能化大型化以及运用环境的残酷化决定了可靠性研究的发展趋向。大型系统、复杂系统的大量涌现迫切需要站在系统的角度研究可靠性，这是可靠性发展的必然结果，也是从经验教训中总结出的规律。系统不可靠会造成经济和人员的重大损失也可能对国家的军事、政治声誉产生严重后果。在航空、铁路、公路等航运交通系统，因系统不可靠造成的重大事故是惨痛的，而化工厂、核电站、动力工厂以及各种动力装置的不可靠造成的环境污染也是极其严重的。从美国发射的“先锋号”卫星，由于一个价值 2 美元的元器件失效造成整个系统管理220 万美元损失，到美苏合作发射的载人卫星，因返回器失灵造成宇航员丧命，从美国三里岛核电站放射性物质泄露造成严重污染，到前苏联切尔若贝利核电站爆炸事件轰动全世界，无一不证明了可靠性研究必须长期、深入的进行下去 。 11 企业概况浙江科技有限公司是一家集新产品研发、生产、销售、服务于一体的 现代化科技型企业。公司采用国际先进自动化脉冲调和、过程实时检测设备， 及自动化生产灌装流水线。润滑油年生产能力 100000 吨；润滑脂年生产能力 10000 吨；基础油储存能力达 10000 吨以上。拥有一支由资深润滑专家组成的科研素质高、研发能力强的专 业科研队伍，国际一流水准的研发实验室，是综合性石油化工企业。产品涵 盖各种工业设备用油、汽车润滑用油、润滑脂、特种脂、石油添加剂等石化 产品。品种齐全，质量保证。公司与美国路博润、雪佛龙、杜邦等国际大型 著名企业直接协作单位，长期信息共享。同时与广大客户一道共同建设健康、 安全、环保和可持续发展的模式，与时俱进。2 设备可靠性的概念与评定要点2.1 设备可靠性的概念可靠性是衡量产品质量的一项重要指标。机械可靠性分析的一个重要任务是保证所设计的机械零件能够在规定工作时间内、在给定的载荷条件下安全工作。 按照国家- 3 -有关标准，可靠性的定义为：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 定义中“产品”的概念具有广义的含义，是指作为研究对象和实验对象的元件，零部件，机械设备或系统。 对工程机械而言，规定的条件指作业条件，环境条件，维护条件，操作技术和管理水平等。离开了规定性的条件，可靠性的评价就失去了基础，也就不能正确判断产品的质量。 规定的时间是指度量产品使用过程的尺度，可以是工作小时数，应力循环次数，工作转数，行驶里程等 。 22.2 设备可靠性的评定要点评定设备的可靠性一般要注意以下几点：1) 设备的可靠性与规定的条件是分不开的。所谓规定的条件是指设备所处的环境条件、使用条件和维护保养条件等。2) 设备的可靠性与规定时间密切相关。所谓规定时间，根据实际可以是长期的，也可以是短期的或者一次性动作。通常工作时间 质量性能指标则没有包含时间这一重要因素，在规定时间内评价其优劣，是设备可靠性与其它技术性能指标的根本区别。3) 设备可靠性与规定功能有关。所谓规定功能是指设备应具有的主要技术性能指标，设备可靠性要对设备的所有技术性能指标作综合评价。可靠性分为固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是通过设计、制造形成的产品可靠性，固有可靠性所考虑的中心问题是狭义可靠性 。 33 接触釜设备简介3.1 接触釜在运行过程中的状态当电动机以 980 或 1470r/min 的速度旋转时，在推进式搅拌器叶轮的作用下，在内夹套下端导流环处，于叶轮的上部和下部长生较强的吸力和推力，把釜内中间的物料急速的吸入釜底，在推力下通过釜底的回旋转向上作用，迫使物料沿着本体与外夹套之间的环隙空间向上翻动，并越过内夹套顶端重新回到接触釜中间。如此往复高速循环，使物料达到充分接触与混合。在物料高速循环过程中，双夹套允许快速升温加热，而不会导致局部过热。内夹套一般用导热油供热，采用强制循环加热、内外夹套分别控制的方式。接触釜生产工艺特点及生产过程接触釜是一种间歇式的一步法生产工艺，工艺简单，操作方便。一步法工艺：所有物料一次性加入，生产配方必须准确，否则影响润滑脂的针入度和游离碱。因为一旦配方确定，操作员工只能控制针入度和游离碱。生- 4 -产过程：用接触釜、调和釜、冷却釜 3 具设备完成润滑脂的生产过程。即投料、升温、皂化、脱水在接触釜中完成；加激冷油，晶化加添加剂在调和釜中完成；循环冷却在冷却釜中完成、均质由 25MPa 均质机完成；出料称重、包装入库 。如图 1 所示： 4图 1 接触釜的系统流程图1-原料混配罐；2,3,4-原料罐；5-过虑器；6-加热炉；7-接触器；8-急冷混合器；9-冷却器；10-调合釜；11-均化器；12 -过滤机；13-脱气机；14-成品罐；15-包装 4 接触釜可靠性计算4.1 零件选用本次分析中所有零件失效率因子等有关可靠性参数可以从GJB/Z299B-98 电子设备可靠性预计手册查到，选 用 的 零 件 清 单 如 表 1 所 示 ：表 1 零 件 清 单序 号 名 称 数 量1 焊 接 点 522 隔 离 器 33 计 时 器 14 开 关 35 变 压 器 2可靠性计算主要涉及三种系统，即串联系统、并联系统和冗余系统。将本设备的系统简单化如图 2 所示：图 2 系统简单化- 5 -根据图2可知本文研究的接触釜设备属于串联系统，串联系统是组成系统的所有单元中任一单元失效就会导致整流器个系统失效的系统。如果系统的各个子系统的失效率分别用 来表示，则系统的失效率 。np2p1,. np2p1ps .系统越多，失效率越大,可靠性越差。4.1.1 焊接点的工作失效率焊接点的工作失效率模型为： Qebp1由表 5.1.12.2-1 查得基本失效率 h/1092.06由表 5.1.12.2-2 查得环境系数 6E由表 5.1.12.2-3 查得质量系数 .1Q本设备共有 52 个焊接点，故其工作失效率为： h/0287.50.61092. 61p 4.1.2 隔离器工作失效率隔离器为磁性器件，其工作失效率模型为： ebp2由表 5.1.13-1 查得基本失效率 hb/108.6由表 5.1.13-2 查得环境系数 E本设备使用 3 只隔离器，故其工作失效率为： h/104.0.6108. 6p2 4.1.3 计时器工作失效率计时器工作失效率模型为： ebp3由表 5.1.11.3-1 查得基本失效率 h/1092.6-由表 5.1.11.3-2 查得环境系数 E/184.02.1092. 663p 4.1.4 开关工作失效率开关工作失效率模型为： CYLQEb)(214p由表 5.1.9-1 和表 5.1.9-2 查得基本失效率- 6 -h/103.6-1bh/1056.-2b由表 5.1.9-3 查得环境系数 .E由表 5.1.9-4 查得质量系数 Q由表 5.1.9-5 查得触点负载系数 176.0L由表 5.1.9-6 查得开关速率系数 CY本设备使用 3 个开关，故其工作失效率为： h/10.274631.076.10.6)5.01.( -6-4p 4.1.5 变压器工作失效率变压器工作失效率模型为： KQEb5p由表 5.1.7.1-1 查得基本失效率 h/102.6-由表 5.1.7.1-3 查得环境系数 8E由表 5.1.7.1-4 查得质量系数 4Q由表 5.1.7.1-5 查得种类系数 5K本设备使用 2 个变压器，故其工作失效率为： 56-6-5p /1072.480.10. h4.2 统计结果由此，可得出本设备的工作失效率为：，根据hii /1036.10)672.4.018.4.0287.( 6p51ps 可靠性理论，其平均故障间隔与失效率成反比，即 ，故本设备的平均故障间隔ps/MTBF时间为 。hMTBF76854/1ps5 接触釜可靠性数据分析本设备自 2012 年 10 投产使用以来无发生任何故障。现采用故障模式影响来分析设备，以便为进一步提高设备可靠性提供基础资料。- 7 -5.1 可靠性数据分析根据前面计算得到的 5 种零件的工作失效率和 GJB299B 列出的失效率模式分布，计算整理结果如表 2 所示：表 2 计算整理结果序 号 名 称 工 作 失 效 率 失 效 率 百分 比主 要 故 障 模 式1 焊 接 点 0.028710 6-0.57% 虚 焊2 隔 离 器 0.14410 -2.88% 性 能 退 化3 计 时 器 0.18410 6-3.68% 性 能 退 化4 开 关 0.2724610 -5.45% 性 能 退 化5 变 压 器 0 67210 -13.44% 性 能 退 化由表 2 可知，5 种零件的工作失效率总和为 26.02%，变压器的工作失效率占了总失效率的 51.6%，对设备工作可靠性的影响尤为突出。在零件的选择、装配和使用上应特别加以注意。5.2 故障模式影响故障模式影响是分析零件主要故障对设备产生的后果，并将其进行严酷度分类。严酷度类别是零件故障造成的最坏潜在后果的表示。根据严酷度的一般分类原则，把本设备的严酷度分为三类：1） 类 （ 致 命 的 ） -这 种 故 障 会 引 起 很 重 要 的 经 济 损 失 或 导 致 任 务 失 败 ；2） 类 （ 临 界 的 ） -这 种 故 障 会 引 起 一 定 的 经 济 损 失 或 导 致 任 务 降 级 ；3） 类 （ 轻 度 的 ） -这 种 故 障 不 会 引 起 明 显 的 经 济 损 失 或 导 致 系 统 任 务 的 失 败 ， 但 会 导 致 非 计 划 性 的 维 护 和 修 理 。- 8 -本组零件的故障模式影响分析如表 3 所示：表 3 故 障 模 式 及 影 响 分 析序 号 名 称 故 障 模式故 障 原 因 故 障 影响补 偿 措施严 酷 度1 焊 接 点 虚 焊 焊 脚 氧 化 ，焊 锡 少零 件 性能 变 差补 焊 类2 隔 离 器 磁 钢 脱落胶 粘 不 牢 插 损 变大重 新 粘接 类3 计 时 器 短 路 零 件 老 化 零 件 性能 变 差更 换 零件 类4 开 关 短 路 接 触 不 良 零 件 性能 变 差更 换 零件 类5 变 压 器 开 路 零 件 老 化 零 件 性能 变 差更 换 零件 类由上表可知，从故障影响严酷度的角度看，属于 类 的 是 变 压 器 ； 属 于 类 的零 件 有 隔 离 器 ， 计 时 器 ， 开 关 ； 剩 下 的 焊 接 点 属 于 类 。6 接触釜其他异常情况的判断和处理6