毕业设计（论文）-接触釜的可靠性分析.doc

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。1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。2.2 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。3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：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。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：由表5.1.12.2-1查得基本失效率由表5.1.12.2-2查得环境系数由表5.1.12.2-3查得质量系数本设备共有52个焊接点，故其工作失效率为：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：由表5.1.13-1查得基本失效率由表5.1.13-2查得环境系数本设备使用3只隔离器，故其工作失效率为：4.1.3计时器工作失效率计时器工作失效率模型为：由表5.1.11.3-1查得基本失效率由表5.1.11.3-2查得环境系数4.1.4开关工作失效率开关工作失效率模型为：由表5.1.9-1和表5.1.9-2查得基本失效率 由表5.1.9-3查得环境系数由表5.1.9-4查得质量系数由表5.1.9-5查得触点负载系数由表5.1.9-6查得开关速率系数本设备使用3个开关，故其工作失效率为：4.1.5 变压器工作失效率变压器工作失效率模型为：由表5.1.7.1-1查得基本失效率由表5.1.7.1-3查得环境系数由表5.1.7.1-4查得质量系数由表5.1.7.1-5查得种类系数本设备使用2个变压器，故其工作失效率为：4.2 统计结果由此，可得出本设备的工作失效率为：，根据可靠性理论，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时间为。5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。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0.0287×100.57%虚焊2隔离器0.144×102.88%性能退化3计时器0.184×103.68%性能退化4开关0.27246×105.45%性能退化5变压器0672×1013.44%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。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6.1 异常情况的判断1)设备出现振动或发生金属撞击声响时；2)设备本体、手孔、人孔和法兰等泄漏时；3)机械密封失效下端面严重泄漏时；4)安全阀或压力表二只同时失灵或损坏时；5)热油系统和机械密封循环保护系统管路阀门发生严重泄漏或损坏时；6)釜内温度和压力不正常或超温超压过时；出现上述情况之一时应立即进行紧急停车。6.2 紧急停车操作程序1)停止加热炉油泵的运行，关闭接触釜进热油阀门，抽出或放净夹套中的热油；2)提起安全阀上的扳手进行人工卸压，或开启紧急放空阀进行卸压；3)停止搅拌，切断电源；4)把釜内物料转到下一工序的调和釜中。6.3 密封泄漏的处理1)密封上端面外漏（进釜内）时，静压供油装置油箱内油量减少，油位计无显示。封油内漏不影响设备运行，对产品无影响，可继续运行至生产结束，但应随时补充封油； 2)密封上端面外漏（进密封腔）和密封下端面内漏（进密封腔）时，在封油系统透明胶管内可发现皂液，此时应立即关闭密封腔封油进出口阀门，继续运行至终点； 3)密封下端面外漏时，密封处有油甩出，如不严重可继续运行，严重时应紧急停车。结论本组零件的平均故障间隔时间为76854小时。影响接触釜工作可靠性的首要零件是变压器。若要大幅度提高接触釜的可靠性，应选用相应的型号。从故障模式的分布来看，零件的开路故障模式概率极大，因而在设计方案确定后，应十分重视安装调试工艺，以消除产品的潜在故障。石油化工企业复杂而又苛刻的生产工艺条件对设备有很高的要求，设备是一个企业生产运行的基础，接触釜设备运行的可靠性直接影响润滑脂生产过程的连续稳定性及设备运行的稳定性。如果由于设备的缺陷造成直接或者间接的事故会给企业带来巨大的经济损失，另外由于设备缺陷造成装置停工，也会影响企业正常生产，带来的经济损失也是巨大的。所以，从整个设备管理过程来看，设备选型可靠性和维修可靠性在设备整个寿命周期中是相当重要的。可靠性的提高可以大大减少这两部分带来的费用投入。谢辞时光飞逝，大学三年的点点滴滴仍历历在目，三年的努力与付出，随着这次论文的完成，划下了完美的句点。饮其流时思其源，成吾学时念吾师，本论文设计在老师的悉心指导和严格要求下已完成，从课题选择到具体的写作过程，本论文无不凝聚着老师的心血和汗水，在此向老师表示诚挚的谢意和崇高的敬意。在毕业临近之际，谨向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的感谢，感谢他们三年来的辛勤栽培。另外，要感谢与我朝夕相处三年的同学们，忆往昔，峥嵘岁月；看今朝，豪情满怀。岁月侵蚀了我们的青春却换来了今天的沉着与冷静。让我们继续我们的里程，挥洒我们的热情。参考文献1美国先锋号运载火箭爆炸 OL.http:/www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-HTDZ199102004.htm,1991-022宋保维.系统可靠性设计与分析M.西北工业大学出版社，2000:200-2213吴和成.系统可靠性评定方法和研究M.科学出版社，2006:86-884朱廷彬.润滑脂技术大全M.中国石化出版社，2009:113-1175中国人民解放军总装备部.GJB/Z299B-98电子设备可靠性预计手册Z.1998-07-27附 录 表5.1.7.1-1基本失效率模型参数绝缘等级工作温度参数ANtgY900.0212825.0A1050.0243024.5E,B120,1300.0193122.8F1550.0223513.2H1800.0143411.7C1800.0154092.7表5.1.7.1-3环境系数环境GbGmsGf1Gf2Gm1Gm2MpMsbNs10.500.801.03.07.0106.04.51.4环境Ns2NuAifAufAicAucSfMl5.0118.0126.08.00.5025表5.1.7.1-4质量系数质量等级A20.3B10.7B21C4表5.1.7.1-5种类系数种类小功率脉冲变压器音频变压器中频变压器电源变压器打功率脉冲变压器高压变压器射频变压器1258表5.1.9-1开关驱动机构的基本失效率种类按钮-扭子式拨动式旋转式微动式0.140.700.300.070表5.1.9-2开关有源接点的基本失效率N234689101218N 10/h0.140.210.280.420.560.630.700.841.260.07N表5.1.9-3环境系数环境GbGmsGf1Gf2Gm1Gm2MpMsbNs11.01.32.03.56.48.07.04.03.0环境Ns2NuAifAufAicAucSfMl5.0116.09.03.35.31.045表5.1.9-4质量等级与质量系数质量等价质量要求说明A符合GJB734GJB735GJB974GJB24500.3B1有附加质量要求的B2质量等级产品0.6B2符合GB/T9536GB9537SJ737SJ1515SJ1752SJ2407SJ25661.0表5.1.9-5触点负载系数S负载阻性感性灯0.051.000.1021.060.11.020.1061.280.21.060.1282.720.31.150.1769.490.41.280.27254.6表5.1.9-6开关速率系数速率f次/d小于等于1大于10,1f/10表5.1.11.3-1计时器基本失效率种类普通（交直流）可逆驱动整流子式直流0.230.340.92表5.1.11.3-2环境系数环境GbGmsGf1Gf2Gm1Gm2MpMsbNs11.01.21.52.55.0128.07.03.5环境Ns2NuAifAufAicAucSfMl8.8167.70.24.812.81.0-表5.1.12.2-1类型熔接0.00020绕接0.000092压接0.00070夹接0.00050表5.1.12.2-2环境系数环境GbGmsGf1Gf2Gm1Gm2MpMsbNs11.01.10.204.04.07.05.54.54.0环境Ns2NuAifAufAicAucSfMl5.0106.0114.06.01.025表5.1.12.2-3质量等级与质量系数质量等级质量要求说明A实施严格的质量监控程序及修补缺陷0.25B按常规程序进行焊接1.0C低档5.0表5.1.13-1磁性期间的基本失效率种类大功率磁性器件、隔离器、放大器、回转器、调制器、环形器、移相器小功率磁性器件（接收机用）0.090008表5.1.13-2环境系数环境GbGmsGf1Gf2Gm1Gm2MpMsbNs11.01.21.53.54.07.05.04.53.0环境Ns2NuAifAufAicAucSfMl6.5126.0103.55.51.026- 16 -