毕业教学环节成果-沸腾制粒机的故障树分析论.doc

毕业教学环节成果毕业教学环节成果 （ 届）届） 题 目 沸腾制粒机的故障树分析 以公司为例 学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 年 月 日 毕业教学成果毕业教学成果 目目 录录 摘要 1 引言 2 1 公司简介 3 2 故障树分析法的原理及工作流程 4 2.1 故障树与故障树分析法 4 2.2 故障树的建立 4 2.3 故障树的图形符号 5 3 沸腾制粒机结构与原理 6 3.1 沸腾制粒机结构图 6 3.2 沸腾制粒机运作原理 6 4 沸腾制粒机制粒发生故障的故障树 7 4.1 沸腾制粒机故障树的建造 7 4.2 故障树的定性分析 9 4.3 故障树的结构重要度分析 .11 5. 结论与措施 11 谢辞 .12 参考文献 .13 - 1 - 沸腾制粒机的故障树分析沸腾制粒机的故障树分析 摘要：摘要： 制粒机的结构和原理，并重点阐述了作为可靠性分析方法中的一种重要分析方法 故障树分析法，分析各故障发生的原因。同时由常见故障细化分析，画出逻辑框 图，构建了故障树，从而确定系统故障原因的发生概率，计算出顶事件发生的概率和 结构重要度，并根据结构重要度提出改进措施，以达到降低沸腾制粒机故障的概率的 目的。 关键词关键词：沸腾制粒机；故障树；措施 - 2 - 引言引言 沸腾制粒技术最早在化学工业上有所应用，20世纪60年代已经用于片剂的制粒。 我国在20世纪90年代方才引进，现已得到制药企业的广泛认同。近年来沸腾制粒技术 在片剂和颗粒剂的生产中大量应用，使沸腾制粒机有了广阔的市场。沸腾制粒机制备 颗粒,具有制粒、干燥一步完成,颗粒流动性、可压性良好,污染小,生产效率高,便于自动 控制等优点。但是，应用于中药生产时,由于在制粒过程中经常各种故障导致生产效率 低甚或无法进行正常生产。许多中药生产企业虽购买有沸腾制粒机,但多数因此而难以 投入大生产。本文通过了解沸腾制粒机的结构和原理，分析其常见故障，提出合理参 数和建议措施。 - 3 - 1公司简介公司简介 公司是以大健康为主线制药业为中心，含现代中药、提取物、健康食品等产品。 涵盖国内外营销、科研、生产、加工、提取、分离、制剂、技术服务、信息咨询于一 体的中药现代化高科技企业。采用现代最尖端科技对天然植物提取浓缩、萃取、色谱 分离等工艺规模化生产，成功开发中药有效成分单体、含量标准化提取物几十种。公 司拥有 GMP 药品生产车间、质量控制中心；配有全球最尖端的全套检测设备，能全面 控制产品含量、重金属、微量元素、微生物、农药残留等各项质量指标。生产过程严 格按照药品生产管理规范 GMP 标准体系管理。科技领先的生产工艺及品质评估控制， 能适应多种植物萃取工艺的技术要求。公司与中国药科大学等 10 余所科研院校的合作， 研发多种国家级新药。2009 年列入温州市十大工业项目，2011 年纳入温州市战略性新 兴产业十二五规划重点培育项目。 - 4 - 2. 故障树分析法的原理及工作流程故障树分析法的原理及工作流程 2.1 故障树与故障树分析法故障树与故障树分析法 故障树是表示事件因果关系的树状逻辑图。所谓故障树分析法是系统设计过程中， 通过对可能造成系统故障的各种原因（包括硬件、软件、环境、人为因素）进行分析， 由总体至部分按倒立逐级细化分析，画出逻辑框图（故障树），从而确定系统故障原 因的各种可能组合方式或发生概率并采取相应的纠正措施，以提高系统可靠性。故障 树分析法的特点是直观明了、思路清晰、逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量 分析。其中故障树的定性分析主要任务是寻找导致顶事件发生的所有可能的形式，也 就是要找到故障树的最小割集或全部最小割集。割集代表了该系统发生故障的可能性， 最小割集是顶事件不能再减少的割集。一个最小割集代表引起故障顶事件发生的一种 模式，最小割集发生时，顶事件必然发生。最小割集指出了处于故障状态的系统所必 须修理的基本故障和系统的最薄弱环节。 2.2 故障树的建立故障树的建立 1）熟悉系统：要详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。 2）调查事故：收集事故案例，进行事故统计，设想给定系统可能发生的事故。 3）确定顶上事件：要分析的对象即为顶上事件。对所调查的事故进行全面分析，从 中找出后果严重且较易发生的事故作为顶上事件。 4）确定目标值：根据经验教训和事故案例，经统计分析后，求解事故发生的概率 (频率)，以此作为要控制的事故目标值。 5）调查原因事件：调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。 6）画出故障树：从顶上事件起，逐级找出直接原因的事件，直至所要分析的深度， 按其逻辑关系，画出故障树。 7）定性分析：按故障树结构进行简化，确定各基本事件的结构重要度。 8）事故发生概率：确定所有事故发生概率，标在故障树上，并进而求出顶上事件的 发生概率。 9）分析比较：比较分可维修系统和不可维修系统进行讨论，前者要进行对比，后者 求出顶上事件发生概率即可。 10）定量分析：通过最小割集和最小径集，找出最佳方案。 11）制定安全对策：制定安全措施，防止隐患发生。 - 5 - 2.3 故障树的图形符号故障树的图形符号 1）为了将故障现象按因果关系链接成故障树，特规定了故障树的一些符号。 顶事件和中间事件：故障树中奖各种故障现象称为事件，顶事件是指要分析是故 障现象，而导致顶事件出现的各种故障树现象称为中间事件。顶事件用符号表示， 中间事件用符号表示。 2）底事件：导致顶事件产生的最后一级原因，因无法或没有必要分析下去的事件称 底事件。底事件用符号表示。 3）逻辑“与门”：它表示两个或两个以上不同事件同时发生时，才能导致某上一级 事件发生。这种因果关系称为逻辑“与” ，用以连接以上两级事件称为“与门” ，用符 号表示。 4）逻辑“或门”：它表示几个不同事件，只要一个发生，就会导致某上一级事件发 生，这种因果关系称为逻辑“或” ，用以连接上下两级事件称为“或门” ，用符号 表示。 - 6 - 3沸腾制粒机结构与原理沸腾制粒机结构与原理 3.1 沸腾制粒机结构图沸腾制粒机结构图 图 2-1 沸腾制粒机侧视图 1 表示滤箱；2 表示初效过滤器；3 表示中效过滤器；4 表示加热器；5 表示调节风 门；6 表示料车；7/8 表示管道；9 表示喷嘴；10 表示捕尘袋；11 表示过滤器；12 表示 引风机；13 表示气流分布板；14 表示风道；A 表示压缩空气；B 表示液体物料；C 表 示排气；E 表示加热。 3.2 沸腾制粒机运作原理沸腾制粒机运作原理 引风机产生的空气经过滤箱（1）内的初效（2） 、中效（3）过滤器后，经加热器 （4）加热。由调节风门（5）调节风量后，经风道（14）从气流分布板（13）进入流 化床制粒室，使容器（6）中的物料鼓动成流化态进行混合。物料 B 由管道（7）送入 喷嘴（9） ，压缩空气 A 由管道（8）送入喷嘴（9） ，将液态物料雾化成细小液滴。一部 分小液滴作为粘合剂喷洒在容器（6）中呈流化态的粉末上，使物料粘成团进行制粒。 另一部分随气流带入过滤室（11） ，一段时间后，过滤室里的捕尘袋（10）抖动，抖落 的粉末落入（6）中进行混合，完成了整个沸腾干燥制粒过程。 - 7 - 4沸腾制粒机制粒发生故障的故障树沸腾制粒机制粒发生故障的故障树 中药企在使用沸腾制粒机制粒的过程中，颗粒质量问题是比较突出的。 根据三个月的现场调研和实践,并通过理论分析,共总结出沸腾制粒机四方面的故 障问题,并分析了原因。 4.1 沸腾制粒机故障树的建造沸腾制粒机故障树的建造 4.1.1 加热温度过低加热温度过低 A1 1）加热器损坏 X1 加热器是制粒过程中温度的保障。当进入的蒸汽温度过低时，加热器会将蒸汽加 热到设置的温度。因此在蒸汽温度过低和加热器损坏同时发生的情况下，制粒机内的 物料会得不到干燥。 2）蒸汽温度过低 B1 a蒸汽压力表损坏 X2 蒸汽压力表损坏会无法确认蒸汽量的大小。蒸汽量过大会导致蒸馏水增多，蒸馏 水会使通过的蒸汽能量损失，使温度下降；蒸汽量过小，蒸汽不足会使沸腾温度降低。 b蒸汽控制阀损坏 X3 蒸汽控制阀损坏，一旦进风量过小，蒸汽不足会使沸腾温度降低。 4.1.2 沸腾状况不佳沸腾状况不佳 A2 1）袋滤器电动机损坏 X4 袋滤器电动机损坏,滤袋无法震动抖尘。粉尘附在滤袋上无法抖落使风道堵塞，阻 碍沸腾。 2）通风系统故障 B1 a蒸汽压力表损坏 X2 蒸汽压力表损坏可能会使蒸汽量过小，蒸汽不足会使沸腾力度降低,蒸汽过足则使 沸腾力度过大,颗粒被烘到滤袋上。 b.蒸汽控制阀损坏 X3 蒸汽控制阀损坏，一旦进风量过小，蒸汽不足会使沸腾力度下降，蒸汽过足则使沸 - 8 - 腾力度过大,颗粒被烘到滤袋上。 c.引风机损坏 X5 引风机损坏，无法引入蒸汽会使物料不得沸腾干燥。 4.1.3 喷雾不佳喷雾不佳 A3 1）喷嘴滴漏 X6 喷雾的大小决定了制粒颗粒的大小。每种颗粒制剂的大小都有其固定范围，一旦 喷嘴滴漏就意味着会产生颗粒不匀的现象。 2）压缩空气压力表损坏 X7 一定范围内，压缩空气越大，制粒颗粒越小；压缩空气越小，制粒颗粒越大，甚 至制粒不匀。而压缩空气压力表损坏就无法控制压力的大小，一旦颗粒大小超出其范 围标准，就是质量不合格。 4.1.4 颗粒粘结颗粒粘结 A4 1）物料引湿度过高 X8 物料入料车均是干燥的，风量大的情况下，即使物料引湿度高也很快就会得到干 燥，但若是风量小且引湿度高的话，物料易粘结。 2）通风系统故障B2 以下三项均可影响通蒸汽量。但如果沸腾力度适中的话，即使物料引湿度高也可 以马上干燥，完成制粒。 a蒸汽压力表损坏 X2 b.蒸汽控制阀损坏 X3 c.引风机损坏 X5 - 9 - 图 3-1 沸腾制粒机制粒故障树 4.2 故障树的定性分析故障树的定性分析 1）未经化简的故障树，其结构函数表达式为 TAAA T 4321 XXXXX XXXXXXXX 85327 65324321 )( )( 2）用布尔代数求其故障树的最小割集为 XXXX XXXXXXXXX T 8532 765324321 )( )( XXXXXX765432 得到六个最小割集， 22XK 33XK 44XK 55XK 66XK 。用最小割集表示的等效故障树如下图所示。 77XX - 10 - 图 3-2 用最小割集表示的等效故障图 3）求故障树的最小径集 用表示 XXXXXXXXBBAAAAT 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 1 4 32 1 ,， 的补事件，即成功事件，逻辑门做 XXXXXXXXAAAAT876543214321 ,， 相应转换,如图所示。 图 3-3 成功树 用布尔代数求其成功树的结构函数: AAAAT 4 3 2 1 1 )() 8 5 3 2 7 6 5 3 4 3 2 1XXXXXXXXXXXX （ XXXXXX 7 6 5 4 3 2 - 11 - 得到 1 个最小径集，为 , 7654321XXXXXXP 4.3 故障树的结构重要度分析故障树的结构重要度分析 用最小径集分析结构重要度： 该成功树中只有一个最小径集，故 X2，X3，X4，X5，X6，X7 的结构重要度相 同。 - 11 - 5. 结论与措施结论与措施 由沸腾制粒机制粒故障树分析可知，机器部件故障和控制的参数不合理是构成制 粒机制粒故障发生的要素。 X2（蒸汽压力表损坏）、X3（蒸汽控制阀损坏）、X4（袋滤器电动机损坏）、 X5（引风机损坏）、X6（喷雾滴漏）、X7（压缩空气压力表损坏）是单事件的最小径 集，其机构重要度系数最大，是制粒故障发生的最重要条件。要求在制粒时采取针对 措施。 机器运作前对加热器、蒸汽控制阀、袋滤系统、引风机、喷嘴进行检查，发现有 损坏的立即修理或更换，并对压力表进行校准。 机器运作时严格按照操作规程操作，一旦发现系统故障立即停止运行，进行整改； 机器运作后严格按照清洗规程进行清洗，清洗完成挂上已清洗和设备完 好标牌。 - 12 - 谢辞谢辞 三年前，这个校园承载了我的梦想。 三年后，微笑回首来路，一幕幕，宛在昨天。 人生就是如此吧，每个段落结束的时候，我们总会感慨时光飞逝。 饮其流时思其源，成吾学时念吾师。在本论文完成之际，感谢我的导师夏良的细 心教导，也感谢老师们对我们的谆谆教诲并为我们建立了良好的实践和学习的平台。 感谢三年朝夕相处的同学们，谢谢你们对我学习和生活上的莫大支持。同门求学 本是一种缘分。尽管就要各奔东西，但你们注定会成为我最宝贵的财富。 感谢我的父母，你们养育我、教导我，开导我，是我人生的第一个导师，也是我 最亲爱的人；也感谢实习期间给予我帮助的师傅，是他细心的教导和讲解才让我对颗 粒制剂有了了解。 在此，祝愿所有关爱我的人和我关心的人身体健康，工作顺利。 - 13 - 参考文献参考文献 1 熊野娟.固体制剂技术M.北京：化学工业出版社，2009，1：75-85 2 沸腾制粒机制备中药颗粒时“塌床”现象的防止和操作控制J.中成药， 2000，25（12）：755-756 3 陈海增，温惠娟.一步制