故障树分析法范文

故障树分析法范文第1篇

【关键词】 故障树分析法 飞机维修

1 故障树分析法简介

故障树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）是一种自上而下逐层展开的图形分析方法，是通过对可能造成系统故障的硬件、软件、环境、人为因素等进行分析，画出逻辑框图，也就是故障树，再对整个系统中发生的故障事件，由总体至部分地按树状逐级进行细化分析，这样能够判明基本故障、确定故障发生的原因、故障的影响和故障发生的概率等。故障树分析法的步骤常因分析对象、分析目的等地不同而略有区别。但一般可以按以下四个步骤进行，即；

（1）建立故障树；

（2）建立故障树的数学模型；

（3）故障树的定性分析和定量分析。

故障树分析法用机各系统的故障诊断，是因为它具有如下几个特点：

（1）故障树分析法可以针对某一特定的故障作层层深入的分析，用清晰的图形直观、形象地表述系统的内在联系，指出部件故障与系统故障之间的逻辑关系。

（2）故障树可以清楚地表明，系统故障与哪些部件有关系，有什么关系，以及关系的紧密程度。同时，也可以从故障树看出元部件发生故障后，对整个系统的工作有无影响，有什么影响，有多大的影响，以及通过何种途径产生影响。

（3）故障树建成以后，对于没有参与过系统设计与试制的管理与维修人员来说，是一个形象的直观的维修指南，在实际维修应用中可以大大缩短维修人员的培训时间，节约对维修人员的培训费用[1]。

2 建立故障树的方法与步骤

先选定系统中最不希望发生的故障事件作为顶事件，接下来第一步是找出直接导致该事件发生的各种可能的因素或各因素的组合，比如硬件故障、软件故障、环境因素、人为因素等等。第二步是找出导致第一步中各因素的直接原因。按照此方法向下演绎，一直追溯到引发系统故障发生的全部原因，即分析到不需要再分析的底事件为止。然后，再把各种事件用对应的符号和适用于它们的逻辑关系的逻辑门和顶端事件相连，这样就构成了一棵以顶事件为根，中间事件为节，底事件为叶的有若干级的倒置的故障树。

3 故障树分析的数学模型

故障树是由所有底事件的“并”和“交”的逻辑关系连接构成，因此可以用结构函数作为数学工具，来建立故障树的数学表达式，以便对故障事件作出定性分析和定量计算。为了简化分析起见，假设分析的零部件和系统只有两种状态，正常或故障；且假设零部件的故障是相对独立的。以由n个相互独立的底事件构成的故障树作为研究对象。

设是表示底事件的状态变量，取值0或l，设表示顶事件的状态变量，也取值0或1，则有如下定义：

=

=

因故障树顶事件是系统所不希望发生的故障状态，即=1与此状态相对应的底事件状态为零部件故障状态，即=1。显而易见，顶事件状态完全取决于底事件，即顶事件的状态必须是底事件状态的函数，则有=（X）=（，，…，），称（X）为故障树的结构函数，它表示系统状态的一种逻辑函数，其自变量为该系统各组成单元的状态。

3.1 与门结构函数

如果一与门故障树，=1，=1，…，，则其结构函数为（x）=1，表示当全部零部件都发生故障时，系统才发生故障。反之，只要其中一个=0，则（x）=0，表示只要有一个零部件不发生故障，则顶事件不发生，即系统正常。

3.2 或门结构函数

如果一个或门故障树，=1，而其它=0，则其结构函数为（x）=1，表示当一个零部件发生故障，则系统就发生故障。反之，全部=0，则（x）=0，表示所有零部件不发生故障，则顶事件不会发生，即系统正常。

4 故障树的定性分析和定量计算

4.1 定性分析

对故障树定性分析的主要目的是：寻找导致与系统有关的不希望事件发生的原因和各种原因的组合，即寻找导致顶事件发生的所有故障模式。从中确定系统的最薄弱的环节，从而采取相应的措施，予以补救。比如对关键的零部件采取故障监测与诊断的措施就可以减少排除故障的时间。

割集是导致故障树顶事件发生的若干底事件集合。一个割集代表了系统故障发生的一种可能性，即一种失效模式。若将割集中含底事件任意去掉一个就不成为割集，则称此为最小割集。路集是故障树中一些底事件的集合。若将路集中所含底事件任意去掉一个就不能称为路集，而称为最小路集。由于一个最小割集是包含有最少数量而又最必须的底事件的集合，而全部最小割集的完整集合则代表了给定系统的全部故障。因此，最小割集的意义在于它描述出处于故障状态的系统中所必须排除的故障，显示出系统中最薄弱环节。对故障树进行定性分析的主要目的是查清系统出现某种故障有多少种可能性，从而确定系统的最小割集，以便发现系统的最薄弱环节[2]。

4.2 故障树的定量计算

故障树的定量计算就是利用故障树这一逻辑图形作为模型，计算或估计顶事件发生的概率及系统的可靠性指标，从而对系统的可靠性及其故障进行定量分析。

一般情况下，故障分布假定为指数分布，根据底事件的发生概率，按照故障树的逻辑结构逐渐向上运算，即可计算出顶事件的发生概率。假设事件，，…，的发生概率为，，，由这些底事件组成的不同逻辑门结构及其顶事件发生的概率可按照下列公式进行计算：

（1） 与门结构事件发生概率

（2） 或门结构事件发生概率

（3） 顶事件发生概率

如果某故障树的全部最小割集，，…，，并假设不考虑同时发生两个或两个以上零部件故障，各最小割集中没有重复出现的底事件。在此前提下，顶事件发生概率为：

式中，为在t时刻第j个最小割集存在的概率；为t时刻第j个最小割集中第t个部件的故障概率；为最小割集数；为顶事件的发生概率，即系统的不可靠度。

5 故障树分析法分析飞机故障举例

5.1 PACK出口超温故障分析

当PACK组件出口温度传感器探测到PACK的出口温度大于 95℃时，此故障就会被激发。此故障出现时，一般只有ECAM的警告信息和ECS报告。和压气机超温故障一样，在出现此类故障时，都应该先检查CFDS上有无相关信息，如果有，直接根据CFDS上的提供的信息进行排故。当CFDS上没有信息时，也要检查ECS的报告。PACK出口超温故障会导致空调系统中区域温度控制部分出现问题，因此出现此类故障时，必须马上排除。下面就针对PACK出口超温故障进行故障树的分析[3]。

5.2 故障树的建立

（1）顶事件。在空调系统中，PACK出口超温故障会导致客舱或驾驶舱的温度不能调节，飞机客舱不能进行正常的增压，飞机驾驶舱的仪表和电子设备舱的设备得不到正常的冷却，在故障等级中属于危险性的故障，要求飞机设计时发生此类故障的概率为10-7每飞行小时。一旦发生此类故障，将极大地降低飞机的安全裕度，极大地加重了机组的负担与压力，使其无法正确完成操作，有可能引起飞机损坏或人员伤亡。建立此故障树的边界条件为：不考虑导线故障、环境因素和人为因素造成的故障，只考虑空调系统自身的故障。

（2）中间事件。参考A320ASM手册21-61-00（PACK组件温度控制）可以看出，PACK出口温度超温故障的触发要使PACK出口温度传感器感受到95℃才会激发警告。因此，除了PACK出口温度传感器本身故障以外，只有可能是从防冰活门或旁通活门出来的热引气才会使PACK出口温度出现超温。

（3）底事件。根据A320的ASM手册21-61-00可以知道，如果旁通活门位置非正常的打开，那么引起此现象的原因是旁通活门机械故障或控制它的PACK 控制器发出错误的控制信号。如果是防冰活门非正常打开造成，那么引起防冰活门不正常打开的原因一般有两个，一个是防冰活门本身故障，二是控制防冰活门的气动传感器有故障。

5.3 定性分析

通过以上的PACK出口温度传感器、防冰活门机械故障、旁通活门机械故障的分析，可以得出PACK组件出口超温的故障树如下图1所示。表1列出了故障树中各符号的具体含义。

6 结语

故障树分析法是系统可靠性研究中常用的一种分析方法。故障树分析法是在弄清基本失效模式的基础上，通过建立故障树的方法，找出系统故障原因，分析系统薄弱环节，以改进原有设备，指导维修，防止事故的发生。故障树分析法本身作为故障分析的一种行之有效的方法与飞机现有的故障监控系统相结合，可以弥补飞机内部故障监控系统无法将环境因素与人为因素计算在内的缺陷，提高维修能力，为提高航空公司的竞争力提供了强有力的技术支持。

参考文献：

[1]虞和济.故障诊断的基本原理.北京：冶金工业出版社，1991.

[2]朱继源.故障树原理和应用.西安：西安交通大学出版社，1989.

故障树分析法范文第2篇

关键词：液压舵机 故障 故障树分析法 故障树

中图分类号：U664.41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-02

液压舵机作为中小型船舶最重要的辅机之一，其具有体积紧凑、惯性小、运转平稳等优点，目前已被广泛应用[1]。据笔者不完全统计，北部湾地区拥有中小型船舶2～3万艘，约有八成船舶安装了液压舵机。液压舵机的质量与性能好坏直接关系到船舶安全航行，据相关资料分析，相当大比例的海损事故是与液压舵机的故障有关，因此，如何准确、快速地查找出其故障发生的原因至关重要。液压舵机融合了机械结构、液压系统和电气控制系统，故障原因繁多，该文选用故障树分析法对液压舵机的故障进行分析。在故障发生的前期做出及时、准确的判断，判明故障发生的薄弱环节，找出故障原因和排除方法，这样可大大减少修理的盲目性，提高经济性和安全性。

1 故障树分析法

故障树分析法简称FTA（Fault Tree Analysis）是一种将系统故障形成的原因作为总体至部分按树枝状逐级细化的分析方法，它可以围绕一个或一些特定的故障模式，进行层层追踪，从而在清晰的故障树下，表达了系统故障事件的内在联系，并提出了单元故障之间的逻辑关系，有利于找出系统的薄弱环节[2]。在该文中应用故障树理论对液压舵机的故障进行分析研究，绘出故障树图，从而可以看出事件的成因与形成过程，能发现潜在的问题，有利于液压舵机整个系统故障的预防、预测和控制[3]。

2 液压舵机常见故障分析

2.1 液压舵机常见故障分类

对于液压舵机日常比较容易出现的故障主要分为两大部分：一是软件类故障，亦即是与舵机运行有关的管理制度和船员对舵机的操作存在的问题。二是硬件类故障，是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍。

2.2 液压舵机硬件故障分析

硬件类故障是舵机故障的主要原因，根据故障导致的结果分为以下8小类：

2.2.1 舵不能转动导致舵不能转动的原因主要有：1）舵令信号输出，常见原因是电控线路故障和机械杠杆故障；2）主泵不能正常供液，变量机构故障、储能弹簧太软、辅泵连锁故障等都会导致到主泵不能正常供液；3）主油路故障，备用油泵反转、控制阀调整不当、接口处不密封导致的严重泄露都会形成旁通导致主油路无油；4）液压缸油路不通，检查液压缸阀、泵阀、锁舵阀是否没开，或者安全阀机械故障

2.2.2 单向舵，不回舵导致单向舵和不能回舵的原因主要有：1）一侧电磁阀磁铁故障或伺服液压缸一侧泄露导致只有单向舵令信号；2）主泵只能单向供液；3）换向阀故障；4）主油路单向不通或旁通。

2.2.3 转舵过慢1）转舵速度的快慢取决于供入转舵油缸的油量，所以故障多由主泵流量不足引起；2）主油路有旁通泄露，旁通阀和安全阀关闭不严，也会使转舵速度下降；3）舵令输出滞后也会影响转舵的速度。

2.2.4 滞舵滞舵是指舵的转动明显滞后于操舵动作，其主要原因有：1）主油路空气过多；2）舵令输出滞后，电液式系统内有空气、机械杠杆间隙过大、激磁电流不足或反馈信号过强；3）主油路泄露严重或有旁通现象。

2.2.5 冲舵造成冲舵的原因有：1）换向阀不能及时回中；2）反馈机构故障，比如机械杠杆连续松动、反馈电路故障等；3）泵变量机构不能及时回中；4）主油路锁闭不严。

2.2.6 跑舵跑舵是指在没有发出操舵动作的情况下自动转舵，导致的原因主要有：1）主油路泄露；2）双泵工作时中位不一致。

2.2.7 空舵空舵即舵轮空转一定角度后才来舵，主要原因是油路中有空气，转动舵轮时必须先压缩空气，带系统压力上升到一定值时才能推动舵。另一个原因是主油路泄露、旁通阀或安全阀关闭不严，也会产生空舵，管理中不可忽视。

2.2.8 异常噪声与振动异常噪声分两种：一是液体噪声，主要是油位过低、吸入管漏气和换向冲击过大引起。二是机械噪声，由于联轴器不对中、管路固定差和运动件不好都会产生噪声。

3 液压舵机故障树的建立

液压舵机故障树的建立按如下步骤

进行。

（1）收集资料

广泛收集液压舵机产品设计、运行、维修等技术资料。通过分析故障实例，整理出液压舵机尽可能多的故障以及故障原因。

（2）选择和确定顶事件

顶事件是系统最不希望发生的事件，就液压舵机而言最不希望的事情就是“舵机故障”，因此文中把它定为顶事件。

（3）分析顶事件

液压舵机的构成涉及到机械结构、液压系统和电气控制系统，出现故障的范围广泛，任何一部分工作不良或相互配合不协调均能产生故障，故障与症状的关系并非一一对应，多数情况下有并发症出现。寻找导致液压舵机故障发生的直接的必要和充分原因，并将它们置为顶事件的输入事件，由于成因后果的多层次性，从而形成一连串的因果链[3]。

（4）分析输入事件

像分析顶事件一样，把能继续分解的输入事件作为下一级的顶事件进行处理。

（5）建树

在故障树建立过程中，首先将顶事件作为第一行；所有导致顶事件发生的原因为第二行，重复以上步骤，逐级向下分解，直到所有导致舵机故障的原因不能再分解或不必要再分解为止。这样即建成了一棵倒置的故障树，如图1所示。

4 结语

通过建立液压舵机故障的故障树，不仅能够说明液压舵机故障形成的原因、诸原因之间的层次和因果关系，还能够进一步说明诸原因之间的逻辑关系。故障树分析理论还可以进一步将常规的诊断方法、专家的经验知识和计算机技术有机地结合在一起，形成专家诊断系统。

参考文献

[1] 郑士君，孙永明.船舶辅机教程[M].大连：大连海事大学出版社，2003.

[2] 屈梁生，何正嘉.机械故障诊断学[M].上海科技出版社，1986.

故障树分析法范文第3篇

关键词：故障树 分析法 船舶动力

中图分类号：TK43 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-01

1 故障树分析法简介

从20世纪60年代以来，在一些复杂系统的故障分析中，形成和发展了一种新的故障树分析法。这是一种从系统到部件再到零件的下降形式分析方法。它是从系统开始，通过逻辑符号与具体单元、零部件相联系；与失效的的状态事件相联系；构成一幅树状分支图，称为故障树。故障树分析法首先将分析的系统故障事件作为第一阶（即第一行―顶事件），再将导致该事件发生的直接原因（包括硬件故障、环境因素、人为差错等）并列为第二阶段。用适当的事件符号表示，用逻辑门把他们与系统故障事件联结起来。其次将导致第二阶段延长事件发生的原因列出为第三阶段。两阶之间同样用事件符号和逻辑门联系。这样逐段展开，直到把最基本的原因都分析出来为止，这样的逻辑图便是故障树。利用故障树去分析系统发生故障的各种途径和可靠性特征量，这就是故障树分析法。

2 故障树分析法主要特点

（1）它是一种直观的图形演绎法。把系统的故障与引起故障的因素，用图形比较形象的表现出来。用它来分析系统失效事件发生的概率，也可用来分析零、部件或子系统的失效事件对系统失效的影响。从故障树图由上往下看可知：系统的故障与那些单元有关系？有怎样的关系？多大关系。从图由下往上看：知道单元故障对系统故障的影响，什么影响？影响途径怎样？程度有多大？（2）故障树分析可作定性分析还可作定量分析；不仅可分析单一机件引起系统失效的影响，而且可以分析多机件构成的子系统对系统影响；不仅可反映系统内部单元与系统故障的关系，也能反映系统外部因素（环境因素和人为因素）对系统的影响。（3）故障树分析不仅可用于指导设计，也可用于指导正确的维修管理。（4）故障树的建造工作量十分繁重和复杂，需要较高的技术。

3 故障树的组成

（1）顶事件的选取。它是系统分析的目标和对象，要选择一个具有明确意义，可用概率度量，能够向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障树的建造。这是故障树分析中的关键一步。要由多方技术人员通力合作，经过细致的综合分析，找出系统失效事件的逻辑关系。首先分析事故链确定主流程，然后确定边界条件，给出故障树的范围，最后利用事件符号和逻辑符号画出故障树。（3）故障树的图形符号。有两种图形符号，即：逻辑符号和事件符号。他们都有各自的具体图形符号和意义。（4）故障树的基本结构。

4 故障树的建造

4.1 确定顶事件和边界条件

顶事件是针对所研究对象的系统故障事件。是在各种可能的系统故障中筛选出来的最危险的事件，对于复杂的系统，顶事件不是唯一的，分析的目标、任务不同，应选择不同的顶事件。在很多情况下，顶事件就选定故障模式和影响分析中识别出来的致命度高的事件。必要时还可把大型复杂系统分解为若干相关的子系统，以典型的中间事件当作若干子故障树的顶事件进行建树分析，最后再加以综合。这样可使任务简单化，并可同时组织多人分工合作参与建树工作。

根据选定的顶事件，合理地确定建树的边界条件，以确定故障树的建树范围，故障树的边界条件包括：（1）初始状态。当系统中的部件有数种工作状态时，应指明与顶事件发生有关的部件的工作状态。（2）不容许事件。指在建树的过程中认为不容许发生的事件。（3）必然事件。指系统工作时在一定条件下必然发生在一定条件下必然发生的事件和必然不发生的事件。

4.2 逐层展开建树

从顶事件开始，逐级向下演绎分解展开，一直追踪至底事件，建立所研究的系统故障和导致该系统故障诸因素之间的逻辑关系，并将这种关系用故障树的图形符号表示，构成以顶事件为根，若干中间事件和底事件为干枝和分枝的倒树图形。要明确系统和部件的工作状态，是正态和故障状态；如果是故障状态，就应弄清是什么故障状态，发生某个特定故障事件的条件是什么。建树时不允许门―门直接相连。门的输出必须用一个结果事件清楚定义，不许门的输出不经结果事件符号便直接和另一门连接。在确定边界条件时，一般允许把小概率事件当作不容许事件，在建树时可不考虑。但是，允许忽略小概率事件并不等于可以忽略小部件的故障或小部件事件，这是两个不同的概念。有些小部件故障或多发性的小故障事件的出现，所造成的危害可能远大于一些大部件或重要设备的故障后果，因此，这事件不能忽略。

5 应用故障树分析法应用的注意事项

故障树分析法范文第4篇

Abstract： This paper describes the characteristics and classification of security risks， introduces the basic steps and analysis methods of fault tree analysis， and takes "workers fall from the scaffolding， formwork， platforms" as the top event to explain the application of fault tree analysis in project safety risk assessment， has a certain significance for enterprise and project security risk management.

关键词： 故障树分析法；安全风险；评估

Key words： fault tree analysis；safety risk；assessment

中图分类号：F272.92 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）09-0142-03

0 引言

目前，项目安全风险评估主要采用的方法是专家调查打分法和LEC法，前者简单明了、操作方便，但可靠性完全取决于专家的经验和水平；后者结合了定性与定量的特性，但无法找出影响风险等级的基本要素。故障树分析（FTA）技术是美国贝尔实验室的沃特森博士于1961年开发的，它采用了逻辑的方法，利用图的形式将可能造成项目失败的各种因素进行分析，并确定其各种可能组合方式。该方法能将项目安全风险由粗到细，由大到小，分层排列，容易找出所有基本风险事件，逻辑关系明晰，分析结果准确。

1 安全风险的特征

安全风险是指危险、危害事故发生的可能性与其造成损失的集合。工程项目安全风险具有如下特性：①客观性。安全风险不以人的意志为转移，客观真实的存在于生活之中。②可变性。在施工过程中，不同风险能导致不同结果，但如果提前加以控制就能避免风险事件的发生或降低其影响。③多样性。安全风险常常存在于每个不同的环节和领域，并表现出各种形式和性质。

2 安全风险的分类

按照诱发危险、有害因素失控的条件分类：

①人的不安全行为。人的不安全行为分操作错误、忽视安全、忽视警告，造成安全装置失效，使用不安全设备，手代替工具操作，物体存放不当，冒险进入危险场所，忽视防护用品用具的使用等13大类。②物的不安全状态。物的不安全状态分为防护、保险、信号等装置缺乏或有缺陷，设备、设施、工具有缺陷，个人防护用品、用具缺少或有缺陷，以及生产场地不良4大类。③管理存在缺陷。管理缺陷主要包括对物性能控制的缺陷，对人的失误控制的缺陷，工艺过程、作业程序的缺陷，用人单位的缺陷，对来自相关方的风险管理的缺陷，违反安全人机工程原理6大类。

3 安全风险评估

安全风险评估方法一般可分为定性评估法、定量评估法以及定性定量相结合的方法。其中常用的有故障树分析法、专家打分法、LEC法、矩阵图法、概率分析法、决策树分析法、蒙特卡罗法等。本文将重点介绍故障树分析法在项目安全风险评估中的应用。

3.1 故障树分析步骤 ①确定故障树的顶上事件。将易于发生且后果严重的事故作为顶上事件。②调查与顶上事件有关的所有原因事件。③故障树作图。从顶上事件起，一层一层往下分析各自的直接原因事件，根据彼此间的逻辑关系，用逻辑门连接上下层事件，直到所要求的分析深度，形成一株倒置的逻辑树形图。④故障树定性分析。定性分析是故障树分析的核心内容之一，目的是分析该类事故的发生规律及特点，通过求取最小割集（或最小经集），找出控制事故的可行方案，并从故障树结构上分析各基本事件的重要程度。⑤定量分析。根据各基本事件的故障率，分析顶上事件发生的可能性大小。结合定性分析，按轻重缓急分别采取对策。

3.2 故障树分析方法 ①最小割集及其求法：最小割集就是引起顶上事件发生必须的最低限度的割集。最小割集表示系统的危险性，求出最小割集可以掌握事故发生的各种可能，最小割集越多，系统越危险。最小割集的求取方法有行列式法、布尔代数法等。②最小径集及其求法：最小径集是顶上事件不发生所需的最低限度的径集。最小径集表示系统的安全性，每一最小径集表示防止顶上事件的一个方案，最小径集越多，系统就越安全。最小径集可利用它与最小割集的对偶性求解。把原来故障树的与门和或门对换，各类事件发生换成不发生，进而求出成功树的最小割集，最后转化为故障树的最小径集。③结构重要度分析：结构重要度分析是从故障树结构上分析各基本事件的重要程度。即在不考虑各基本事件发生概率（或假定各基本事件的发生概率都相等）的情况下，分析各基本事件的发生对顶上事件所产生的影响程度。结构重要度分析可采用两种方法，一是求结构重要度系数；二是利用最小割集或最小径集判断重要度，结构重要度系数计算公式如下：

I？渍 （i）=■■

I？渍 （i）——基本事件Xi重要度系数近似判断值；

Kj——包含Xi的割集（径集）；

n——Xi所在最小割集（径集）中基本事件的总数。

当然，在实际应用过程中，基本事件重要性还要结合其发生频率等定量数据予以判断。

3.3 故障树分析案例应用 高空坠落一直是建筑施工行业的常见事故，据不完全统计，2009年至2010年两年间，中铁十七局四公司共发生各类高空坠落事件20余起，其中从脚手架、模板、作业平台上坠落占到了总数的80%，个别事件造成了人员伤亡。为系统分析可能造成高空坠落的每个基本事件或其组合，判断其重要程度，以便及时采取应对措施，本文将围绕高空坠落展开故障树分析。以“工人从脚手架、模板、作业平台上坠落”作为顶上事件，编制故障树如图1。

①计算故障树的最小割集。根据集合的运算定律，本案例采用布尔代数法计算如下：

T=A1+A2+A3+A4+X3

=（X1+X2+X5X6）+（X7+X8）（X4+X9）+（X10+X11）X12X4+X4（X13+X14）+X3

=X1+X2+X3+X5X6+X4X7+X7X9+X4X8+X8X9+X4X13+X4X14+X4X10X12+X4X11X12

则该故障树的最小割集为E1={X1}；E2={X2}；E3={X3}； E4={X5，X6}；E5={X4，X7}；E6={X7，X9}；E7={X4，X8}；E8={X8，X9}； E9={X4，X13}；E10={X4，X14}；E11={X4，X10，X12}；E12={X4，X11，X12}。

用最小割集表示故障树的等效图如图2所示，发生顶上事件的途径有12种。

②计算故障树的最小径集。利用故障树最小割集的对偶性求解。用T′、A′1、A′2、A′3、 A′4、B′1、B′2、M′1、M′2、M′3、M′4、X′1、X′2、X′3、X′4、X′5、X′6、X′7、X′8、X′9、X′10、X′11、X′12、X′13、X′14表示原有事件的补事件，逻辑门作相应转换，则所得成功树如图3所示。

根据集的运算定律用布尔代数法计算成功树的最小割集：T′=A′1A′2A′3A′4X′3

=X′1X′2X′3（X′5+X′6）（X′7X′8+X′4X′9）（X′10X′11+X′4X′12）（X′4+X′13X′14）

=X′1X′2X′3（X′4X′5X′7X′8+X′4X′5X′9+X′4X′6X′7X′8+X′4X′6X′9+X′5X′7X′8X′12X′13X′14+X′6X′7X′8X′12X′13X′14+X′5X′7X′8X′10X′11X′13X′14+X′6X′7X′8X′10X′11X′13X′14）

=X′1X′2X′3X′4X′5X′7X′8+X′1X′2X′3X′4X′5X′9+X′1X′2X′3X′4X′6

X′7X′8+X′1X′2X′3X′4X′6X′9+X′1X′2X′3X′5X′7X′8X′12X′13X′14+X′1X′2X′3

X′6X′7X′8X′12X′13X′14+X′1X′2X′3X′5X′7X′8X′10X′11X′13X′14+X′1X′2X′3

X′6X′7X′8X′10X′11X′13X′14

根据成功树的最小割集转换求得原故障树的最小径集：P1={X1，X2，X3，X4，X5，X7，X8}；P2={X1，X2，X3，X4，X5，X9}；P3={X1，X2，X3，X4，X6，X7，X8}；P4={X1，X2，X3，X4，X6，X9}；P5={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X12，X13，X14}；P6={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X12，X13，X14}；P7={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X10，X11，X13，X14}；P8={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X10，X11，X13，X14}

③本事件结构重要度分析。利用重要度系数公式计算各基本事件结构重要度系数（不考虑发生概率情况下）：

I？渍（1）=1；I？渍（2）=1；I？渍（3）=1；I？渍（4）=1.62；I？渍（5）=0.33；I？渍（6）=0.33；I？渍（7）=0.66；I？渍（8）=0.66；I？渍（9）=0.66；I？渍（10）=0.14；I？渍（11）=0.14；I？渍（12）=0.28；I？渍（13）=0.33；I？渍（14）=0.33

则重要性顺序为：X4>X1=X2=X3>X7=X8=X9>X5=X6=X13=X14>X12>X10=X11。与等效故障树分析结果基本一致。

④基本事件概率重要度分析。由于结构重要度分析只是按故障树的结构分析了各基本事件对顶上事件的影响，因此具有一定的局限性，实际应用中还应该考虑基本事件的发生概率。基本事件概率重要度分析反映的是各基本事件发生概率对顶上事件的影响，其方法是顶上事件发生概率函数P（T）对基本事件（Xi）求一次偏导数，即I（i）=？坠P（T）/？坠Xi。根据四公司厦深、汉宜、南广三个代表性项目2010年收集到的统计数据，在所有各基本事件中，发生概率最高的是“未系安全带”，其次是“违章操作”和“无安全防护或防护不到位”，再次是“脚踩空”、“紧固扣件松脱”、“跳板折断”、“结构设计不合理”等。

⑤评估结果及应对措施。“工人从脚手架、模板、作业平台上坠落”事件的最小割集有12个，最小径集有8个，说明导致高空坠落事件的可能性有12种，但只要采取最小径集方案中的任何一种，即可有效避免事故的发生。综合考虑各基本事件结构重要度顺序和概率重要度统计分析结果，可以确定造成顶上事件的主要原因依次为：未系安全带、无安全防护或防护不到位、违章操作、结构设计不合理、紧固扣件松脱等，需要重点采取措施予以应对，其他为次要原因。

根据评估结果，2011年四公司安质部重点采取了以下应对措施强化项目“高空坠落”安全风险的管理，防范顶上事件发生：一是强化安全带的使用。规定高处作业人员必须按规定佩带和正确使用安全带，不得使用损毁或质量不合格的安全带，同时项目部要加强现场检查。二是做好安全防护。规定各项目墩台顶部、高空走道必须按要求设置防护围栏，挂设安全网，围栏连接要牢固，高度要合适，安全网质量应合格，安装应有效；脚手架要按规定连接牢固，并设有防滑措施，跳板应铺满。要注意对安全防护设施定期进行检查和维护。三是严禁违章作业。脚手架搭设、模板拼装必须按规范操作，按交底进行；各项施工作业必须满足规范；严禁攀登连接件和支撑件；严禁在上下同一垂直面安装、拆卸模板；严禁恶劣天气下露天攀登与悬空高处作业；严禁酒后作业等。四是严格方案评审。脚手架搭设及模板拼装方案必须经过适当的评审，必要时由公司组织内外部专家进行论证，确保结构设计科学合理，防护措施全面到位。五是落实岗前培训。规定高处作业人员必须经培训考核合格后方可上岗，特种作业人员（如架子工）必须取得特种作业证后持证上高。恐高症患者不得从事高空作业。六是狠抓监督检查。规定项目部应专人负责现场安全巡视检查，及时发现并整改安全隐患，对违章操作、违章指挥、不系安全带等人为因素加大处罚力度，切实提高员工安全意识。

措施实施后，经过一段时间运行和统计，中铁十七局四公司“高空坠落事件”发生频率总体降低了约45%，取得了良好效果，实现了预期目标。

4 结束语

安全生产是项目安全管理的永恒主题，风险评估则是项目安全管理的基础。工程项目安全风险点多面广、错综复杂，准确评估各类风险的重要程度，明确控制重点，找出应对途径，对有效管控项目安全风险有着举足轻重的作用。故障树分析法是项目安全风险评估的有效工具，它可以找到引起事故发生的原因及其相互关系，发现事故发生的模式和预防事故的最佳途径，其特点是逻辑性强、灵活性高、适用范围广，既可定性分析，又可定量分析，评估结果具有系统性、准确性和预测性，适用于较复杂系统的风险评估。

参考文献：

[1]张军.建筑施工危险源安全评价及管理的方法研究[D].大连理工大学，2007.

[2]董海鹏，高延滨，毛奔.基于故障树与案例相结合的故障诊断方法[J].应用科技，2010（11）.

故障树分析法范文第5篇

关键词：船舶主机系统；故障诊断；故障树分析法

船舶主机系统包括多项设备、多重装置，船舶系统故障来自于多方面，必须加大对船舶系统故障的分析力度，采用科学的故障分析法，便于及时发现故障，找到故障成因，进而采取措施来解决问题、解除故障。故障树分析法能够为船舶主机系统故障诊断提供科学的措施和方法，通过画出故障树形图，其中划分为树干与树梢，各类故障以及对应的成因分布其中，对船舶主机系统进行全方位的故障分析。

1 故障树分析法

故障树分析法是专门针对故障通过绘制树形图谱来分析故障的过程，属于可靠性设计的科学方法，属于从结果到原因的全方位分解与剖析。设置一个故障可能性层列，其中最不可能出现或结果最坏的事件被叫作“顶事件”，立足于该事件从中分析造成此事件的众多因素和原因，将其纳入故障树的第二级，再对应发现造成二级故障的原因，称之为三级故障，逐层剖析、逐步分解，最后获得一个最底层引发故障的因素，被叫作底事件。将分布于顶部和底部中间的一系列故障叫作中间故障事件，从顶部到底部逐层链接最终将形成一个从上到下的树形结构，也就是人们所称的“故障树”。

2 船舶主机系统故障诊断中故障树的创建

主机作为船舶系统内部一项重要设备，由于长时间运行，如果检修不到位、运维不合理或者检修人员的水平有限等都可能酿成多种故障问题，对此则需要高效、精准地判断故障成因，再结合主机系统的相关资料以及故障分析中的相关数据等来判断故障类型，再有针对性地采取措施来解除故障。

船舶主机系统不同于普通的机电设备，其主机设备内部构造复杂，存在众多影响主机运行的不良因素、不良因子。有必要围绕主机系统创建一个故障树，利用故障树分析法来逐层分析与分解船舶主机系统的故障和问题，理论与现实相互配合的方式来深入剖析故障，结合主机系统实际的运行原理以及相关工作经验等来创建一个故障树示意图。实际的故障树分析法主要可以采用定性与定量分析相结合的方式，每一类方法都有自身的优势和特c。

2.1 定性分析

定性分析是故障树分析法的一个必备方法，依照最小割集法原理，可以得到故障树最小割集，如图1所示。

2.2 定量分析

船舶主机系统不同类型故障的相关数字、数据统计对应见表1。

参照上表分析，船舶主机系统长时间运转对应将得到监测到一系列故障，对应形成以上数据，采用定量计算的方法来对应分析出船舶主机系统无法常规运转状态下的有效度。所谓的“有效度”指的是船舶机械以及船舶相关的装备系统无法在常规状态下运行，以及出现故障问题以后，在一个特定时间范围内可以被维修、恢复功能的效度，在这一过程中船舶依然可以按照常规运转，其生产概率不会受到影响，对此可以利用以下公式来计算得出船舶系统的效度：

按照上面的公式，其中λ=a×10-4对应各自算出故障系统的一系列效度值，经计算能够得出船舶主机系统无法常规运行故障概率为18.09，系统被修复的概率：0.62，将以上数值带入公式，得出效度值：A=0.9945，以上数据数值说明船舶主机系统中的各项故障都能被有效修复，维持主机系统的常规运行。

3 船舶系统的故障树形分析

船舶主机系统有着自身的结构构造，具体包括：油管系统、冷却系统、泵系统以及贮存性零部件等。其中某一部件出现问题，则将使得系统整体上走向故障状态，其中冷却系统又可能发生以下方面的故障：温控故障、海水管故障等，泵系统又包括两个型号的泵体，当它们共同处于故障状态时，则将导致主油泵系统出现故障问题，对此可以尝试创建一个故障诊断树形图来深入分析主机系统故障。

4 故障树有利于故障的排除

故障树形图为故障的诊断与排除创造了条件，可以参照此树形图来高效地判断、识别故障，同时，根据机器设备以及系统等的工作状态、运行状态来逐步、逐层来测试、分析系统中各项仪器、设备等的运行情况，从而高效地识别故障的成因，围绕故障成因来判断故障发生概率，再结合造成故障的原因来采取措施及时排除故障。

故障树形图为故障的判断、分析与诊断创造了条件，使得故障分析者能够从树干出发再逐渐过渡到枝杈部分，对应来分析故障成因，为船舶主机系统故障的查找提供了一个更加便捷、直接的通道，能够提升故障查找工作效率，确保更多故障能够被精准、高效地查找。

5 结束语

故障树分析法能够为船舶主机系统故障的诊断与分析创造条件，为其提供了更加直接、有效的方法，及时发现故障，科学分析故障的成因，以及各类故障之间的关系等，是一项需要深入提倡与运用的科学方法。

参考文献

[1]朱继洲.故障树原理和应用[M].西安交通大学出版社，1989.

[2]吴恒.船舶动力装置技术管理[M].大连海事大学出版社，1999.

故障树分析法范文第6篇

关键词 故障树分析法 电气控制系统 故障诊断

中图分类号：TP277 文献标识码：A

1故障树分析法的特点

故障树分析法简称FTA（Failures Tree Analysis）模型是一个根据被诊断对象结构、功能特征的建立的模型，是一种定性的因果模型，顶事件作为系统最不希望发生的事件，中间事件和底事件是可能导致顶事件发生的其它事件，用逻辑门表示事件与事件之间联系，故障树是一种倒树状的结构。反映了特征向量与故障向量（故障原因）之间的全部逻辑关系。

故障树分析法的特点是：

（1）通过定性分析，可帮助弄清系统的故障模式，找出系统的薄弱环节。通过对各种基本事件进行安全控制的优先级别顺序，采取措施以确定各基本事件对故障影响的程度，为制定科学合理的故障树提供了基本依据。

（2）故障树的因果关系直观、清晰。对导致出现故障的各种原因及逻辑关系可以做出全面、形象、简洁的判断，使有关人员了解故障点的出现原因和处理措施。

（3）通过定量分析，再依据各基本事件可能出现的概率，计算出故障发生的概率，为实现系统的最优安全控制目标提供一个具体量的概念，这也有助于其它各项指标的量化处理。

2故障树的生成方法及步骤

近年来相继出现了一些较好的算法和程序，但计算机建树系统仍不完善，对于近年出现的计算机算法所适用范围各有差异，至今未出现比较规范和系统化的算法。本文采用传统的故障树分析法，由于有前期大量工作的基础，对系统设备故障的统计分析，继而采用传统故障树分析方法。

以系统化和规范化的算法作为故障树分析法的出发点，通过提出的在建立在描述元件（部件）故障模型的基础上，基于系统分析利用邻接矩阵确定系统故障树顶部结构。通过子要素级别分析，强连接关系识别和基本子要素的确定，最终自动生成故障树的方法。应用该方法大大增强了故障树的可读性，简化了系统故障树生成的复杂性，为故障树生成节省大量重复劳动，使生成的故障树具有更强的理论依据和可行性。

根据以上特点，故障树分析法可适用于对复杂的动态系统进行可维修性及可靠性分析。图1为一个简单的故障树原理图。图中顶事件：系统故障，由部件A或部件B引发，而部件A的故障又是由两个元件1、2中的一个失效引起，部件B的故障是在两个元件3、4同时失效时发生。

故障树分析诊断法步骤如下：

（1）调查故障的概率。收集故障发生的概率，进行概率统计；

（2）选择合理的顶事件。一般以待诊断故障为顶事件对象；

（3）建造正确合理的故障树。这是诊断的核心与关键；

（4）故障搜寻与诊断。根据建立的故障树，对故障进行搜寻和诊断，搜寻方法有逻辑推理诊断法、最小割集诊断法等。

在建树之前，应该对所分析的系统深入细致地进行了解。因此，需要广泛收集有关系统的设计、设备技术规范、流程图、运行等技术文件和资料，并进行仔细的分析研究具体方法为：

（1）选择和确定顶事件：最不希望发生的系统故障我们确定为顶事件。一般这个事件具有明显地影响系统的正常运行、产生不稳定因素、使技术性能下降等特征。但顶事件必须有明确的定义，而且一定是可以分解的。有时最不希望发生的故障状态不止一个，因而一个系统需要建几棵树，所以一般顶事件并不是唯一的。

（2）自上而下的建造故障树：在确定顶事件之后，将它作为第一行，找出导致顶事件的所有可能的直接原因，作为第一级中间事件，把它们用相应的事件符号表示出来，并用适合于它们之间逻辑关系的逻辑门符号与顶事件相连接，然后逐级向下发展，直到找出引起系统失效的全部原因，作为底事件。这样，就得到了一棵倒置的故障树。

建立故障树应从以下几方面入手：

（1）收集和调查系统事故资料。收集、调查系统的已有故障资料和类似系统的故障资料。

（2）调查分析顶事件发生的原因，从人、机、物、环境和信息等各方面入手，调查和分析影响顶事件发生的所有原因。

（3）熟悉系统。了解系统的构造、操作、性能、工艺和元件之间的关系，及人、硬件、软件、环境的相互协调作用和系统工作原理的等。

故障树分析法范文第7篇

一、关键词： 故障树、；数理逻辑、；变压器故障、；贝尔实验室、；建树

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 16-0000-01

二、一、故障树分析法介绍

1.1（一）起源：

其实从起源来说故障树分析技术已经有很长的历史了，它最早是

由美国贝尔实验室研发的。它是使用树的模型对一些工程系统进行评估的分析方法。树的模型是依据由顶端开始逐级向下的图形类方法。在1974年，它首次应用于核电站的安全评估。从此开始故障树分析法就不断的得到优化，并且应用范围也在不断的拓宽。它的实现是在构造逻辑数图形的时候，把不利于系统（会造成系统失效）的多种不定原因综合分析。并且通过数学方法精确的计算这些原因综合出现的概率，某几种原因组合的可能与方式。从而预判系统非正常工作的可能性。进而采用可改善的措施，为实现系统安全而进行服务。今年来，故障树分析技术主要应用在航天领域、化工领域、电力领域等方面，作为定性定量分析的工具。本文就是介绍故障树分析方法在电力故障中的评测应用。

1.2（二）原理与应用：

在故障树分析中，具体建树的原理如下：首先把电力变压器系统（本文针对电力变压器故障）的安全有威胁的因素和状态作为最终分析的目的。把造成故障状态的因素全部挑出，再逐级寻找下级因素，直到所有的因素都被找出为止。

把不安全的状态认为是事件，用逻辑符合替代每个事件，同时用门关系把各个事件进行联系。最终成为树状的图形，也就是建造好一棵树。树间的关系利用逻辑因果关系构成。

1.3（三）故障树分析方法的优势优劣

优势：首先这种树形描述关系清晰，能够具备逻辑性的找出事故发生的原因。安全人员就可以从树中得到结论，关注如何预防威胁原因组合成危险状态。作出做出合理的防护。其次通过数学计算，得出故障状态在多大的概率数据下可能发生，通过数据了解不同危害原因的影响程度。最后可以通过定量和定性的分析，分析措施的实施顺序，合理进行量化工作。

2.（四）故障树分析法的缺点

劣势：对于造成事故的原因易于分析，但是由原因到如何处理事故却是很难施行。其次针对性过强，分析时候是针对每个事故状态，而不能系统综合的分析。用简易的说法就是，细节思考，定性定量能力很强，但是纵观全局的能力较弱。再次使用故障树分析法必须能准确的建树，这对人员的分析能力，工作水平有较高的要求。最后，每个事件的概率采集需要预先做大量的采集工作。

三、二、电力变压器故障简介：

电力变压器会发生的故障众多，按照部分划分主要氛围铁芯、开关、引线、绕组、绝缘、冷却系统等多个故障。为了后面建造故障树，优先考虑影响大，出现频率较高的故障。这里铁芯故障、绝缘故障和绕组三个故障应分析哪个最大。

首先绕组故障主要是在变压器的线圈内部出现。长期使用会导致温度过高，排热不及时或者冷却系统出现问题会导致绕线产生短路，甚至烧断。当然烧断的情况主要是短路形式的出现。

其次铁芯故障：经常出现铁芯故障的可能性很多，比如铁芯多点接地，造成变压器的过热；接地点接触不良或者接地金属片断开都会产生悬浮并且放电。

另一个重要的故障是绝缘系统故障：出现的方式是绝缘系统被整体击穿。这在绕组物理形状改变和电压不稳定的情况下经常发生；围屏异常放电，这在绝缘失效、电压不稳定，油流通不通畅等原因下都会发生。

三、电力变压器分析树构造过程

首先要找出大型变压器安全非正常工作的各种情况，这也是最需要注意维护检修的情况事件，从而作为顶故障，导致顶故障发生的中间级故障是按变压器主要组件故障划分的，也就是构造变压器分析树的主树过程。

第二步找出故障因果关系，各自寻找导致中间级故障的中间故障环节，构建分析树的子树。这里主要构造包括绕组故障子树、铁芯故障子树、主绝缘故障子树

第三步：通过计算，计算各种概率的关系，通过概率进行故障不同等级的划分。进行故障等级度的划分，订制等级严重的具体保准。做出定性和定量的分析。

四、四、：

五、

首先要找出大型变压器安全非正常工作的各种情况，这也是最需要注意维护

检修的情况事件，从而作为顶故障，导致顶故障发生的中间级故障是按变压器主要组件故障划分的，也就是构造变压器分析树的主树过程。

第二步找出故障因果关系，各自寻找导致中间级故障的中间故障环节，构建

分析树的子树。这里主要构造包括绕组故障子树、铁芯故障子树、主绝缘故障子树

第三步：通过计算，计算各种概率的关系，通过概率进行故障不同等级的划分。进行故障等级度的划分，订制等级严重的具体保准。作出定性和定量的分析。

结束语：

本文主要介绍了故障树分析法的起源、原理和构造过程，以及故障树分析的应用领域。并且主要以大型电力系统故障为实例，利用故障树进行故障分析，描述了故障树分析的工作流程。从树顶、子树、概率计算、定性定量计算来帮助判断哪些故障是威胁最大的。从而帮助工作人员及时预防，定期做好电力变压器的日常维护保养工作。

参考文献：

[1] 胡晓晖，，屈梁材，，蒲晓红.. 基于模糊知识库的电力变压器故障树分析[J]. 湖南大学学报（自然科学版）.）， 1998（S1） .

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[3] 刘远超. 浅谈故障树分析方法及其在热电厂中的应用[J]. 东北电力技术.， 2004（07） .

[4] 江荣汉，，王联群.. 大型电力变压器故障机辅分析[J]. 中国电机工程学报.， 1992（06） .

[5] 王景芹，，唐义良，，王海涛，王心远，赵文亚. 电站发电机励磁调节装置的可靠性分析[J]. 电站系统工程.， 1999（05） .

[6] 方逵，，谭元发. 电力变压器绝缘系统可靠性分析[J]. 系统工程.， 2002（02）.

[7] 陈刚. 电力变压器典型故障及其演变[J]. 东北电力技术.， 2002（04）.

[8] 邹开凤，，李育学. 故障树在蓄电池容量非正常降低原因分析中的运用[J]. 内燃机车.， 2003（07）.

[9] 陆俭国，，孙志诚. 电器产品的可靠性分析（Ⅰ）[J]. 低压电器.， 1993（01）.

故障树分析法范文第8篇

【关键词】船用分油机；故障树分析法（FTA）；故障诊断

[Abstract] In this paper， we stated the significance of fault analysis on marine oil-purifier， also， introduced the general principles of Fault Tree Analysis and the working principle and structure of marine oil-purifier， combined with the typical failure example of a marine oil-purifier， build the corresponding fault tree by Fault tree analysis. Based on successfully troubleshooting， we summarized troubleshooting features with the application of Fault Tree Analysis.

[Key Words] Marine oil-purifier；Fault tree analysis（FTA）；Fault analysis

0.前言

随着航运业的发展，为了节约成本，船上普遍都使用劣质燃油，劣质燃油必须经过船用分油机净化，以除去其中的杂质和水分。分油机在船舶航行期间基本处于运行状态，由于分油机运转频繁、结构复杂、故障率高、故障因素多且复杂，因此如何在最短时间内有效的找出故障的原因并排除一直是个难题。故障树分析法是目前故障诊断中应用较多的方法之一，本文将对故障树分析法在船用分油机故障诊断中应用进行研究，以求有效地排除故障及总结应用故障树分析法的特点，保障船舶安全运行。

1.故障分析法

1.1故障分析法原理

故障树分析方法是一种安全可靠的分析技术，也是目前故障诊断中应用较多的方法之一，它建立在对系统的故障经验库基础上，采用逆向推理，将系统级的故障现象（顶事件）与最基本的故障原因（底事件）之间的内在关系表示成树形的网络图，各层事件之间通过 “与”、“或 ”、“非 ”、“异或 ”等逻辑关系相关联。它通常把系统的故障状态称为顶事件，然后找出系统故障和导致系统故障的诸原因之间的逻辑关系。并将这些逻辑关系用逻辑符号表示出来，由上而下逐层分解，直到不能分解为止，推导出各故障和各单元故障之间的逻辑关系，利用这种逻辑关系从观测到的顶层事件故障出发，逐渐向下演绎，最终找出对应的底层故障原因。故障经验库描述了系统的动态参量与各个故障之间的逻辑关系，并将这种逻辑关系储存于计算机中，通过对此关系树的启发式搜索查找到系统的故障原因。

1.2 故障树的构建步骤

（1）广泛收集并分析与产品设计运行维修等有关的技术资料；

（2）明确故障事件，确定顶事件顶事件是指系统不希望发生的故障事件；

（3）合理确定系统的边界条件；

（4）建树。

在故障树建造过程中，首先将顶事件符号作为第一行；在其下列出导致顶事件发生的直接原因，并把它们用适当的符号表示出来，作为第二行；并用适当的逻辑门与顶事件相连接如此步步深入，直到追溯到引起系统发生故障的全部原因为止（称为底事件），这样就建成一棵以顶事件为根，中间事件为节，底事件为树叶的倒置的故障树。

2.船用分油机的结构与工作原理

分油机从上至下分为三个部分：（如图1所示）

上部为接口部分，有污油进口、净油出口、置换水进口等；

中部为分离室部分，主要是高速旋转的分离筒；

下部为传动部分，由离合器、传动轴、斜齿轮、驱动轴（立轴）以及轴承等组成。

虽然分油机结构、形态各异，但具体工作原理都采离心分离。在混有水喝杂质的油中，机械杂质的密度最大，油的密度最小，水的密度介于两者之间，在高速旋转的分离筒内，三者获得不同的离心力，杂质的离心力最大，被甩到最外层，水居中，油聚集在最内层，在筒内形成以转轴为中心的圆柱形的油、水、杂质的分界面，只要连续的引入待分离的重油，就可经相应的通道将油、水引出，杂质经排渣孔排出。

图1 分油机机构

3.船用分油机故障树的构筑

从上图可知，分油机结构复杂，而且始终在恶劣环境下工作，难免会出现各种各样的故障导致分油机不能正常工作。分油机的故障现象有很多，概括而言，主要有三类。第一类是跑油，包括排渣口跑油、出水口跑油或二者兼而有之；第二类是出现异常声音或振动；第三类是除上述两种之外的其他不常见且较直观的故障，如油中掺水、分离量较少、电动机过载、齿轮箱油不足等等。

本文以“分油机出现异常声音或振动”为故障树的顶事件，由于造成分油机故障的因素多且关系复杂，本文确定的模型边界条件是从使用管理者的角度来分析研究分油机故障，故只针对运行中的分油机，不涉及设计、制造方面缺陷的影响因素。

笔者结合实船工作经验，整理出如图2所示的故障树。

图2 分油机异常声音或振动故障树

故障树符号说明：

T：分油机异常声音或振动；M1：分离筒本体故障；M2：轴系故障；M3：齿轮箱故障；

M4：立轴故障；M5：横轴故障；B1：分离片装配不当；B2：锁紧环松动；B3：分离片配件损坏；B4：分离片太脏；B5：立轴下沉引起分离盘和配水盘下降；B6：立轴变形、径向移动；B7：立轴轴承碎裂；B8：立轴上部减震弹簧断裂或受力不均；B9：立轴装配不当；

B10：横轴装配不当；B11：横轴变形、径向移动；B12：横轴上齿轮承板变形、径向移动；

B13：横轴轴承碎裂；B14：摩擦离合器摩擦片损坏；B15：齿轮箱油不足；B16：齿轮箱油变质；B17：传动齿轮变形；B18：中间滚轴损坏。

4.故障树定性分析

根据构筑好的分油机异常声音或振动的故障树，可以看出导致其产生的因素是多方面的。为了更有效的找出故障的原因，我们有必要对故障树进行定性分析，找出导致顶事件发生的原因和原因事件的组合，即最小割集。在故障树中，若所有的基本事件全部发生，则顶事件必然发生。但在多数情况下，只要某个或某几个基本事件发生，顶事件就会发生。通常把故障树中使顶事件发生的基本事件的集合称为割集，能使顶事件发生的最低限度的基本事件的集合称为最小割集。

按照图2故障树所示的各个事件之间的关系，根据逻辑运算求得所建故障树结构函数的布尔代数表达式为：

T=B1+B2+B3+B4+B5+B6+B7+B8+B9+B10+B11+B12+B13+B14+B15+B16+B17+B18

由上式可知，共有18个最小割集，即：{B1}；{B2}；{B3}；{B4}；{B5}；{B6}；{B7}；{B8}；{B9}；{B10}；{B11}；{B12}；{B13}；{B14}；{B15}；{B16}；{B17}；{B18}。可见导致分油机异常声音或振动的因素有18种。

5.应用构筑的故障树分析排除故障

笔者在船上工作时，遇到一台三菱SJ60燃油分油机，该分油机在运转过程中偶尔出现排渣口和出水口跑油，并伴有一定的振动和异常的声音，同时在运转过程中电流也出现波动。经查轮机日志，发现此分油机经常拆装且仅拆装分油机本体上部分、清洗、更换密封圈等，均未能解决上述问题。可见振动和异常的声音才是故障的关键，经查实，该分油机已在船上间断使用近二十年，于是决定对立轴和横轴进行检查，最终发现是由立轴下端的轴承箱底部与钢球接触部位有一定的磨损致使立轴下沉，横轴轴承滚珠破裂，导致立轴在转动中晃动。

可见，遇到分油机出现故障，不要盲目地一开始就进行拆装。应分析故障现象，根据构建的故障树，按照故障诊断程序，由顶至下、逐级分解、先重要后次要、先人因后硬件、先后内部的原则对底事件进行排查。只有这样，才能有效地准确找出故障的原因，及时排除故障。

6.结束语

本文通过对分油机振动与异常声音故障构筑故障树，采用故障分析法准确查找到了故障的原因并及时排除。实践证明，故障树分析法能从故障现象着手理清各种原因及其逻辑关系，它相对于直接经验方法而言，具有逻辑性强，不易遗漏各种可能故障原因等特点，对复杂故障的分析和故障点定位具有较好适用性，值得提倡和采用。

参考文献：

[1] 李媛媛. 激光雷达测量系统故障树分析[J] .红外与激光工程， 2009， 38 （2）： 335-339.

[2] 郑铭界. 船用分油机的故障分析及排除[J] .科技纵横，2000.3.

[3] 詹玉龙. 船舶分油机故障分析和防范措施[J]. 航海技术，2006.2.

[4] 谭子良. 船用分油机典型故障及其维修注意事项[J]. 航海技术，2004.4.

故障树分析法范文第9篇

【关键词】喷油器 故障树 条件规则 诊断流程

近年来，随着汽车电子技术快速发展，汽车电子控制功能越来越复杂，汽车电子控制技术的故障诊断的难度大大提高，严重地影响了汽车电控技术的诊断与维修，大大地降低了汽车维修企业的经济效益以及社会效益。为了提高诊断效率，降低维修成本，快速查找准确的故障发生部位，国内外汽车故障诊断专家不断地在实践中探索总结，积极寻找较实用的故障诊断方法，因此，各种的汽车故障诊断方法和故障诊断技术在近几年得到迅速发展。

随着实践与理论研究的不断深入，人们总结出的汽车电控技术的故障诊断方法有很多，其中，比较适合汽车电控技术故障特点的故障诊断方法是故障树分析法。但是，故障树分析法诊断结果会出现多个故障原因和故障发生部位，给汽车维修技术员增加维修时间。因此，本文尝试了对故障树分析法进行改进，在设计好的故障树基础上增加条件规则，使得故障诊断效率大大提高，并尝试对电喷轿车喷油器电路故障进行验证。

1 基于条件规则的故障树分析方法

该法是先选定系统中不希望发生的故障事件为顶端事件，其后第一步是找出直接导致顶端事件发生的各种可能因素或因素组合，如硬件故障、软件故障、环境因素、人为因素等。第二步再找出第一步中各因素的直接原因，循此方法逐级向下演绎，一直追溯到引起系统发生故障的全部原因，即分析到不需要继续分析原因的底事件为止。然后，把各级事件用相应的符号和适合于它们之间逻辑关系的逻辑门与顶端事件相连接，这样就建成了一棵以顶事件为根，中间事件为节，底事件为叶的具有若干级的倒置故障树。

基于条件规则的故障树分析法就是在故障树分析法的故障树的中间事件和底端事件上，增加一定的条件规则，进行物理和逻辑判断，确定故障树每个的分支的选择，以便准确地进行故障诊断分析，得出准确的故障发生的原因和故障部位。

2 结合实例进行故障树设计

下面以轿车四缸电喷发动机喷油器电路故障为例，进行基于条件规则的故障树设计。

2.1 轿车电喷发动机喷油控制原理

轿车电喷发动机控制电路主要是由：蓄电池、点火开关、保险丝、喷油器、发动机电控单元（ECU）以及相关插头和导线组成（如图1所示）。

发动机工作时，发动机ECM通过控制内部的三极管的导通，控制喷油器信号端子（喷油器与ECM的联接端子）与搭铁的导通，使得喷油器线圈工作，喷油器开始喷油；ECU内部三极管的导通是通过ECM输出喷油指令进行控制，发动机每个工作循环中每个喷油器的打开时间取决于ECM输出的喷油指令。因此，在喷油器的信号端子测到的波形图如图2所示。

2.2 结合喷油控制原理进行故障树节点设计

根据轿车电喷发动机喷油控制原理，对电路控制分成三个区域（如图3所示），分别为喷油器供电区域B、喷油器工作区域C和喷油器控制区域D，按照实践判断难易程度，喷油器供电区域B判断较简单，喷油器工作区域C其次，喷油器控制区域D判断较麻烦。最终的目的是要所有的喷油器工作，因此，节点设计以某个喷油器不工作作为顶事件A， B、C、D不正常作为中间事件，构建一、二级故障树（如图4所示）。

E-保险丝损坏；F-点火开关损坏；G-电源电路故障；H-某个喷油器供电故障；I-某个喷油器信号电路故障；J-某个喷油器线圈故障；K-某个喷油器损坏；L-点火反馈信号断路；M-曲轴位置传感器故障；N-ECM搭铁断路；O-ECU故障；

根据喷油器电路图结合实践经验进行故障树的设计，按照减少拆装部件次数、拆装时间，提高诊断效率的设计原则进行故障树底事件的设计（如图4所示）。喷油器供电区域B的底事件为保险丝损坏E、点火开关损坏F、电源电路故障G；喷油器工作区域C的底事件为某个喷油器供电故障H、某个喷油器信号电路故障I、某个喷油器线圈故障J、某个喷油器损坏K；喷油器控制区域D的底事件为点火反馈信号断路L，曲轴位置传感器故障M、ECM搭铁断路N、ECU故障O。以上所有底事件的发生都会造成顶事件A的出现，因此，任一底事件的发生都会造成顶事件的出现，有可能只有一个故障，也可能多个故障同时存在，需要进一步进行故障分析推理。

2.3 基于条件规则的故障树设计

从图4中可知，由顶事件到达底事件必须经过中间事件，经过哪个中间事件决定了故障可能发生的区域，此时，如果有准确的数据依据进行故障诊断走向判断，就可以大大地降低了故障诊断时间，提高维修效率。

在图4 的基础上加入条件规则（如图5所示），图中1表示打开点火开关测量图3中点火开关2端子电压，电压为0V表示节点B出现故障，从而决定了下一步的故障诊断走向，具体的每个条件规则说明如表1所示。

2.4 喷油器电路故障诊断流程图设计

根据前面的电路图以及设计好的故障树绘制故障诊断流程图（如图6所示），通过发现的喷油器不工作的故障现象，先确定故障可能发生的故障区域。

打开点火开关测量图3中点火开关2端子电压，电压为0V表示故障发生在油泵供电区域。拔下保险丝测量电阻，条件为电阻无穷大，符合条件表示保险丝损坏。打开点火开关测量图3中点火开关1、2端子之间的电阻，条件为有电阻或无穷大，符合条件表示点火开关损坏。依次测量蓄电池到点火开关的导线电阻，条件为有电阻或无穷大，符合条件表示电源电路故障，如此检查就可以排除了油泵电路中的工作区域的故障。其他两个区域的故障诊断以此类推。

3 结论

实践证明，采用基于条件规则的故障树分析法，通过不断试验总结，设计出切实可行的故障树，大大地提高了汽车的故障诊断效率，减少维修时间，提高汽车维修作业的经济效益与社会效益。其次，采用此办法，可以防止误诊和漏诊，提高了诊断的准确率。另外，由于不同车型在结构与控制原理上会有差别，因此，有针对性地进行故障树的设计，并不断通过实践检验出来的故障树，可以大大地降低了故障诊断与维修技术的难度。如果能够把每个设计好的故障树做成一个专家库，结合现代网络技术，就可以实现汽车远程辅助诊断，甚至可以建设一个专家诊断系统。

参考文献

[1]Luo W. L. and Zou Z. J. Neural Network Based Robust Controller for Trajectory Tracking of Underwater Vehicles[J].China Ocean Engineering，2010.

[2]林平.汽车发动机电控系统结构与检修[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[3]王万森.人工智能原理及其应用[M].北京：电子工业出版社，2010.

[4]肖云魁.汽车故障诊断学[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

[5]长安福特汽车有限公司[Z].蒙迪欧-致胜轿车故障维修手册，2005.

作者简介

陈成春（1973-），男，福建省连江县人，硕士，研究生，讲师职称，主要研究方向为汽车电控发动机故障诊断，汽车传感器技术。

作者单位

故障树分析法范文第10篇

关键词：城市轨道交通 架空柔性接触网 可靠性 故障树分析

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0053-01

1 引言

接触网是城市轨道交通牵引供电系统的重要组成部分，沿轨道线路架设，通过受电弓或集电靴向客车供电。由于城市轨道交通接触网线路长，零部件多，工作环境恶劣，在受电弓和风的作用下一直处于动态变化之中。又因其无备用性，如果故障则将导致中断行车。因此若要减少城市轨道交通牵引供电系统的故障时间及故障次数，必须提高城市轨道交通牵引供电系统接触网的可靠性。目前，我国城市轨道交通接触网主要有架空柔性接触网、架空刚性接触网、接触轨（第三轨）三种类型。本文采用故障树分析法主要对其中的架空柔性接触网的可靠性进行讨论。

2 故障树分析法

2.1 故障树分析法简介

故障树分析法又称失效树分析，简称FTA（Fault Tree Analysis）。用于各种系统的可靠性、安全性分析和风险评价。它是一种自上而下逐层展开的图形演绎分析方法，是故障事件在一定条件下发生的逻辑规律。它是以系统的某一不希望发生的事件（顶事件）作为分析目标，向下逐层追查导致顶事件发生的所有可能原因，直到基本事件（底事件）。通过可能造成系统故障的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素等）进行分析，画出一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，即故障树。分为定性分析和定量分析。

2.2 故障树定性分析

上行法求解最小割集的公式为： （1）

cj为示第j个最小割集；xi为第j个最小割集中第i个底事件。

2.3 故障树定量分析

故障树的定量分析主要有两方面的内容：一是由输入系统各单元的失效概率求出系统的失效概率；二是求出底事件概率重要度和关键重要度，最后根据关键重要度的大小排序作为首先改善相对不大可靠的零件或部件的依据。

（1）系统的失效概率。

设系统有n个最小割集，分别为E1，E2，E3….En。则系统顶事件失效概率F（T）为：

（2）

（2）概率重要度。

概率重要度的计算公式为： （3）

Ipr（i）为第i个底事件的概率重要度；Q为系统失效概率；qi为第i个底事件的失效概率。

（3）关键重要度关键重要度的计算公式为：

（4）

Icr（i）为第i 个底事件的关键重要度。所以，关键重要度还可以表示为：

（5）

3 结果分析

根据以上公式，结合构建的轨道交通架空柔性接触网的故障树分析模型，运用C语言编程计算，得到了架空柔性接触网概率重要度和关键重要度，如表1所示。其中的故障代号见相关文献。