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故障树分析法范文1
【关键词】飞机氧气系统 故障树分析法 可靠性
对民用飞机而言，氧气系统一旦发生故障就有可能导致航班延误影响正点率，更严重的可能会危及飞行安全以及机组人员与乘客生命安全。因此，对飞机氧气系统的常见故障进行分析，提高飞机氧气系统的可靠性、安全性和有效性就具有非常重要的现实意义。
一、A320氧气系统
飞机的氧气系统作为飞机主要系统之一，它的任务就是在飞机座舱增压失效时为机组，乘务员和乘客提供生命活动所必需的氧气，保障生命安全。飞机氧气系统可分为机组氧气系统，旅客氧气系统和便携式氧气系统。如果驾驶舱压力突然减少或者有烟雾以及危险气体时，机长，副驾驶和观察员可以在任意时刻根据自身的需要选择是否使用氧气面罩；而只有在座舱失压时，乘务人员和旅客才能允许使用氧气面罩。便携是氧气系统主要用于急救和一些特殊需求的人员。下图为A320机组氧气系统原理图。
二、故障树分析法
故障树分析法（Fault Tree Analysis）简称FTA，是目前我们在研究系统可靠性中一种比较常用的方法。1961年由美国贝尔电话研究室的华特先生提出，其后在航空领域，原子反应堆等复杂动态系统中得到了充分利用。FTA是一种从系统到部件，再到零件的分析方法。它将系统失效和各种硬件软件因素用恰当的逻辑符号连接起来，构成一幅倒立树状图形，来分析系统失效发生的概率。FTA不仅可以对系统失效做出定性分析同时也可以做定量的分析，定性分析即找出各种底事件对系统失效的传播途径，而定量分析则是根据底事件对整个系统影响的轻重程度来计算系统失效的概率。
首先要确定顶事件，即导致系统失效的故障状态。确立好顶事件后，对其进行分析从而找出引起它发生的直接原因，并将所有找出的直接原因与顶事件用恰当的逻辑符号联系起来。然后分析每一个造成系统失效的直接原因，若还能进行进一步分解，则将其作为下一级的输入事件，如果对顶事件那样进行分析处理寻找其间接原因。循环往复逐级向下分解直到所有输入事件不能再分解为止，就构成了一幅完整的故障树图。
三、A320飞机氧气系统典型故障的分析
本文以A320的氧气系统为例，来进一步说明故障树分析法在飞机氧气系统失效时排除故障的具体方法。通过对A320氧气系统的工作原理和故障原因进行综合分析后，总结出氧气系统故障可以分为下列几种情况：首先，故障可分为机组氧气系统故障和旅客氧气系统故障；其次，机组氧气系统故障又可分为机组氧气系统丧失供氧能力和氧气管道压力低且警告系统失效两种情况：而旅客氧气系统故障可分为座舱失压氧气系统无法供氧和单个旅客服务组件（PSU）故障。机组氧气系统丧失供氧能力故障树见图1。
如图1所示，该故障树清晰明了的表达在机组氧气系统丧失供氧能力和两个中部时间以及四个底事件之间的逻辑关系。此时，对飞机而言，会导致其失去控制而损毁；对于机组而言，飞行员可能由于高空缺氧造成晕厥，甚至窒息死亡；而对于乘客来说，绝大多数无法幸免。从上图可以看出，造成该故障的主要原因为氧气渗漏及氧气瓶组件故障，对于驾驶舱氧气面罩无法使用的问题，其发生的概率是比较小的，所以应根据AMM35-12-41PB401中的规定排除故障。
图2显示为飞机氧气管道压力低且警告功能失效，这种情况与机务在航前检查时没有仔细检查氧气管路是否渗漏有关，会降低紧急情况下机组的工作能力，直接影响了安全飞行裕度。对于渗漏和氧气瓶组件故障，可以按照图1方法进行排故；对于低压开关故障，应按IPC35-32-09-10检查开关，重新安装后，测试是否正常。
故障树图3显示，单个PSU故障是由氧气面罩不能收放，氧气化学发生器故障和输送电缆及连接器故障造成的。氧气化学发生器故障通常是旅客在使用完氧气面罩后，机务人员应及时参考IPC35-32-09-33更换新氧气瓶及面罩，依据AMM35-32-42-210-001/002对氧气瓶以及压力检查，对其充氧使其压力达到规定水平；对于面罩不能收放，应依据AMM35-21-00重新整理和收纳氧气面罩，并检查其容器。对于A320来说，全机共有54套PSU，其中26套有3个氧气面罩，28套有4个氧气面罩，总共有190个氧气面罩可供使用，而A320客舱座位数为150个，根据CCAR25（运输类飞机适航标准）规定的客舱氧气面罩的总数必须比座位数多10%以上。也就是说在A320客舱中，比规定值10%还要富裕17%，即不会造成灾难性或危险事件的发生。
四、结束语
通过对飞机氧气的典型失效形式用故障树的方法进行分析，显而易见，故障树分析法与传统的排故方法相比，具有其独特的优势。传统的维修方法是在其发生故障后，一一检查所有可能失效的部件，而故障树分析法则是根据故障形式及故障原因直接找出最根本的失效事件，节约了维修的时间和成本，提高了排除故障的速度和精度。综合故障树分析在飞机氧气系统中实践的成功性，建议可以将这种分析方法用在更多的复杂动态系统中。
参考文献：
[1] AMM操作手册[M]. ATA-35.2004.
[2] 陈，王晓春. A320 飞机机组氧气系统[J].科技资讯，2012（27）：44-45.
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[4] 汤旭. 民用飞机氧气系统故障树分析[J]. 民用飞机设计与研究，2012（S1）：174-177.
故障树分析法范文2
关键词：故障树 故障树分析 故障诊断
中图分类号：U292 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（b）-0078-02
1 故障树分析方法概述
1.1 故障树分析法简介
故障树定性分析就是将致命性故障或灾难性危险等产生的原因由树干到树枝逐级细化，进而分析致命性故障或灾难性危险与其产生原因之间的因果关系，进而找出所有可能的风险因素。故障树定量分析是由下至上依据底层事件发生的概率以及逻辑门关系，算出系统总事故的概率，并且还能将底层事件风险依据概率大小排序，并针对性确定风险控制措施和方案。其一般流程为：选择顶事件+构造故障树+定性识别出导致顶事件发生的所有底层事件+定量分析计算顶事件发生概率及底事件的重要度+提出各种风险控制措施和方案。
在轨道车辆工程中，可运用故障树分析车辆已暴露的故障，进而获得影响车辆正常工作的关键要素，并进行针对性质量控制，也可以在车辆研制的初始阶段对其进行建树分析，进而确定设计中的薄弱环节，提出改进措施。
1.2 故障树的建立
在故障树分析中，位于故障树顶端的是故障树分析的目标和关心的结果事件，定义为“顶事件”，将所分析系统的各种故障和失效、不正常情况等定义为“故障事件”，用“成功事件”定义所分析系统各种正常状态和完好情况。将位于顶事件与底事件之间的中问结果事件定义为中间事件。常用的符号包括事件符号、逻辑门符号和转移符号等。
在建立故障树前，首先要对系统进行全面深入的了解。系统的设计、制造、安装调整、使用运行、维修保养等方面的技术文件和数据资料等都要被分析和研究。除了要考虑系统本身的因素外，还要考虑人为因素及环境因素的影响。对系统及单元的功能和失效以及人为因素及环境因素，应给予明确的定义。在故障树分析中，将由单元本身引起的事件称为“一次事件”，将由人的因素或环境条件引起的事件称为“二次事件”。建立故障树的具体步骤如下。
1.2.1 确定顶事件
通常将所分析系统最不希望发生的致命性故障或灾难性危险作为该系统故障树分析的顶事件。因此，对一个系统而言，顶事件并不唯一，可以有多个。任何需要分析的系统故障或灾难性危险，只要是可以分解且有明确定义，则都可以作为该系统故障树的顶事件。
1.2.2 确定其他层级事件
确定了系统的顶事件之后，把顶事件作为起始端向下建立故障树。先是找出导致顶事件发生的所有可能直接原因，将其作为第一级中间事件。用相应的事件符号表示第一级中间事件，再选取恰当的能表达中间事件与上一级事件逻辑关系的逻辑门符号连接中间事件与上一级事件。依此逐级向下建立故障树，直到找出所有能够引起系统故障的无法再向下追究的原因为止，将最末层事件作为底事件，至此，建树完成。
1.2.3 需注意的问题
建立故障树的过程中需要注意以下几个方面的问题。
一是通常采用以系统的功能为主线来确立故障树各层级事件进而建立完整故障树，建树过程始终按照演绎的逻辑进行。同时要注意到复杂系统通常有多个流程分支，主流程不唯一，因此在建树时要依据具体系统情况而定。
二是在建立故障树前要合理地选取和设定所分析系统及单元（部件）的边界条件。所谓边界条件是指系统和单元（部件）的若干变动参数，参数设定合理，将有助于在建故障树过程中抓住主线和明确范围。
三是故障树各层级事件的定义要精确唯一，不易造成歧义。
四是故障树各层级事件间有清楚、严谨的逻辑关系。
五是应注意逻辑多余事件的删减，尽量简化故障树，且故障树应便于定性和定量分析。
2 故障树定性分析实例
故障树定性分析某型轨道客车系统的目的是要找出该型轨道客车故障的全部可能原因，并定性地识别该型轨道客车系统设计、制造、安装调整、使用运行、维修保养等方面的薄弱环节。
在用故障树定性分析某型轨道客车系统时，最为关心的是最小割集，即导致顶事件发生的必要而充分的底事件的集合。仅当最小割集包含的底事件都同时存在时则顶事件发生，或者是只要最下割集中有任何一个事件不发生，则顶事件不发生――最小割集的性质。如果系统出现了故障事件，则必然至少有一个最小割集发生。系统的一种故障模式可以用一个最小割集表示，系统的故障谱即可以表示为全体最小割集。因此，防止所有最小割集发生是保证顶事件不发生的可靠措施。在轨道客车的设计中要采取必要的措施降低最小割集发生的概率，在轨道客车的运转中要努力确保不使最小割集发生。
3 故障树定量分析实例
故障树定量分析某型轨道客车系统的任务是，在已知底事件发生概率的条件下，利用故障树作为计算模型，求解出顶事件即某型轨道客车系统故障或失效发生的概率，从而可以评估出该轨道客车系统的可靠性、安全性及风险性。
假定故障树的顶事件及相互独立的全部底事件均只有“不发生”和“发生”，亦即“正常”和“故障”两种状态，则根据底事件发生的概率，由下往上按故障树的逻辑结构逐级运算即可求得顶事件发生的概率。
其中底事件发生概率的定量分析来源于单元或部件失效数据的收集和统计分析。失效数据是故障树定量分析的基础，直接影响系统可靠性、安全性及风险性分析的精确性和适用性。由于来源于寿命试验产生的失效数据受到财力、物力和人力等方面因素的限制，数据来源很少。而来源于生产现场的寿命试验，虽然条件现成、真实，失效数据来源多，但受限于不够重视现场失效数据的搜集，或者失效数据丢失，或者失效数据记录不完整或不正确。目前，失效数据不足已经成为影响可靠性定量分析和风险评估的一个难点问题，因此要建立失效数据库是一个长期且重要的任务，要十分重视对轨道客车系统单元或部件失效数据的收集和统计。
4 故障树分析法的注意事项
故障树分析是由一个或多个不希望发生的顶事件开始，向下逐级分析导致顶事件发生的直接原因和潜在原因的方法。在运用故障树分析轨道客车系统时，需要根据故障树分析的特点，注意以下几个方面的问题：一是无论是进行定性还是定量故障树分析，在建立故障树时，都应尽量确保故障树完整、准确，以使故障树不会影响分析结果的准确性。因此在该型轨道客车事故树分析的过程中，采用了由熟悉该型轨道车辆系统的多个工程师共同参与建树的方法，实践证明这种由多个工程师共同参与建树的方法相比于由一个人建立起来的故障树更为有效、完整和准确。二是常用故障树的定性分析法进行系统故障诊断，因此在故障树分析过程中可先求出最小割集，并按照从小到大的顺序将割集排序，进而依据最小割集的阶数进行故障诊断。三是故障树的定量分析法常用于对系统进行安全性分析。通过自上而下的指标分配，可确定对于各底事件的安全性要求指标。通过自下而上的计算，可用于对顶事件的安全性要求进行验证。因此各底事件概率的准确性将影响故障树定量分析的准确性。
参考文献
[1] 俞秀莲，程晓卿，秦勇，等.基于可靠性的城轨车辆预防性维修优化模型[J].计算机仿真，2014（2）：225-229.
故障树分析法范文3
关键词：故障树分析法；FTA；无人机；定性；定量；应用
中图分类号：TN83 中图分类号：A
1 概述
故障树分析法（FTA——Fault Tree Analysis）是目前国内外进行系统安全性分析和风险评价所普遍采用的方法之一，它用逻辑推理的方法，形象地进行危险的分析工作，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，目前已在多个领域得到了广泛应用。
2 创新点
（1）首次定量分析了飞机的安全风险，将FTA技术运用机飞行全阶段的事故分析，填补了安全性量化分析的空白。
（2）首次从可靠性、安全性的角度系统地分析了飞机余度设计的合理性，找出薄弱环节与重点产品，为确定生产与维护中的重点控制范围提供了更为科学的依据。
3 相关概念
FTA技术是通过对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，画出逻辑框图（即故障树），从而确定系统故障原因的各种可能组合方式及其发生概率，以便采取相应的纠正措施提高系统可靠性的一种设计方法。它不仅能反映单元故障对系统的影响，还能反映几个单元故障组合对系统的影响，并把这种影响的中间过程用故障树清楚地表示出来。这些优点使FTA更适合于对复杂系统故障的全面综合分析。它的指导标准：GJB/Z 768A-98《故障树分析指南》。
故障树分析（FTA）的目的是：通过建造故障树透彻了解系统的故障逻辑关系，找出导致顶事件的所有基本故障原因事件或基本故障原因事件组合，并量化其故障概率，从而辨识出系统在安全性或可靠性设计上的薄弱环节，以便改善设计或完善维修方案，有效降低风险。
4 无人机的FTA工作
为了对无人机首飞的损失概率进行预计评估，将采用FTA技术进行分析。结合工程实际，把这项工作分解成了几个阶段。
（1）系统级FTA
结合工程经验，对飞机在整个典型任务剖面内，从滑跑起飞、爬升、巡航、下滑、着陆等每个阶段可能发生的致命故障作了详细全面的分析，共找出5个顶事件。
（2）设备级FTA
正确建立故障树是FTA工作的基础及关键，它直接影响到最终的分析结论。保证故障树的正确性，要求对各系统对本系统的工作原理、设计意图、工作方式进行清理。在此基础之上，各专业依据FTA工作指南和我们分析得出的各专业的顶事件进行了详细的FTA，并建立设备/组件级故障树分析如图1，通过分析找出4个最小割集如表1。
a.定性分析：按照上行法或下行法分析发现系统最小割集均为2阶割集，无单点故障，但从发生的故障率可以判断系统主要薄弱环节是1#继电器故障断开、2#继电器故障断开，均属于外协成品燃油测量控制盒EUC-15，在产品研制中，应将特别注意保证1#继电器与2#继电器的设计与生产质量；在使用中，应着重注意该薄弱环节的维护检查。
b.定量分析：先根据成品技术协议或统计数据等确定底事件的故障率λ，通过仔细认真的分析，合理确定故障模式频数比，后根据逻辑门的计算公式计算出上一级的事件的故障率λ或故障概率P，这样一级一级从下而上可以推算出顶事件的故障率或故障概率。逻辑门计算公式如下：
根据上述方法最后得出燃油系统不能按要求供油的故障概率。
（3）结论
根据各系统分析出的分系统的顶事件（即飞机顶层原因分析的底事件）的发生概率和故障树，再进行整机的致命故障概率计算，找出顶事件发生的各种原因和原因组合。各设备级的FTA工作结果是系统级FTA的输入，依据逻辑门的计算公式就能计算出各事故的发生概率，从而算出飞机首飞成功的概率为0.99。
5 难点和解决措施
本次工作的难点是准确合理的建树和找出各底事件的发生概率。为了解决这两个难点，采取了以下措施：
（1）熟悉各系统方案，工作原理和工作方式，及各系统之间的交联关系，清理各系统的余度配置情况以及单点故障环节。并与相关设计人员进行了多轮协调讨论，确定了系统级和设备级的故障树。
（2）充分挖掘数据资源，根据产品的协议指标或预计值并结合工程经验进行的初步估算，或根据相似产品的数据进行适当修正而得出的，或查找相关的手册数据。
6 总结
（1）飞机涉及的系统设备很多，工作原理、工作方式等都必须透彻了解，并要理清各系统的复杂交联关系，需要很全面很丰富的专业知识才能正确建立故障树。
（2）在技术审查各专业的FTA报告中要深入、准确，并尽量将资源共享，互相多沟通，尽量多了解一些，以便更快的把握产品的可靠性水平，提升飞机的竞争力。
（3）设计人员应该对可靠性的基础知识有较好的了解，各级审核人员应该认真把关，可靠性人员应该多学习了解各专业知识，以便更好的指导校正各专业开展可靠性工作。
（4）数据缺乏是整个行业普遍的现象，应尽快建立完善的数据信息系统，广泛收集飞机从试飞试验开始到使用报废发生的所有问题和故障，充分利用这些宝贵的资源。
参考文献
故障树分析法范文4
[关键词]故障树起重作业 事故预防
Fault tree analysis of lifting injury accident prevention approach
Luo Xin
（China Railway 11 Bureau Group CorporationWuhan, Huei Post code: 430061 ）
[Abstract] Fault Tree Analysis method is used to analyze the basic cause of the accident and successful way to prevent accidents and provide a theoretical basis for the lifting operation safety management.
[Key words] FTA; Lifting operation; Accident prevention
中图分类号：TH21文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1 引言
故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。逻辑门的输入事件是输出事件的"因"，逻辑门的输出事件是输入事件的"果"。它采用逻辑的方法和因果关系图来形象地进行危险分析，以图形化"模型"路径的方式从上到下逐级建树并且根据事件而联系，直观地显示一个系统能导致一个可预知的或不可预知的故障事件（失效），路径的交叉处的事件和状态。并在此基础上开展定性、定量分析。体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。
起重作业是利用起重机械或起重工具移动重物的操作活动，广泛应用于建筑施工、物流组织、工农业生产、航天等多个领域。起重伤害事故是指在进行起重作业（包括吊运、安装、检修、试验）中发生的重物（包括吊具、吊重或吊臂）坠落、夹挤、物体打击、起重机倾翻等事故。起重伤害事故可造成重大的人员伤亡或财产损失。根据不完全统计，在冶金、机电、铁路、港口、建筑等生产部门，起重机械所发生的事故高达25％左右，其中死亡事故占15％左右，已引起生产经营企业、政府监管部门、科研及检测、咨询中介机构等有关方面的高度重视，国家有关部门已经明确下文将起重机定为特种(危险)设备、起重作业人员定为特殊工种。因此研究事故的致因理论和预防理论,进而预防起重机伤害事故的发生是很有必要的。
2 起重伤害事故的特点
从安全角度看，与一般纯手工作业、使用简单或小型机具作业、一人一机在较小范围内的固定作业方式不同，起重机的功能是将重物提升到空间进行装卸吊运，它的作业运动轨迹是立体的。为满足作业需要，起重机械需要有特殊的结构形式，使起重机和起重作业方式本身就存在着诸多危险因素。概括起来起重作业有如下特点：
2.1吊物具有很大的重量和可变的势能
被搬运的物料个大体重（一般物料均上吨重、目前世界起重量最大的移动式门式起重机“宏海号”桁架式拱形起重机的设计起重量达22000吨）、种类繁多、形态各异（包括成件、散料、液体、固液混合等物料），起重搬运过程是重物在高空中的悬吊运动。
2.2 起重作业是多种运动的组合
起重机的起升机构、运行机构、旋转机构和变幅机构四大机构组成多维运动，体形高大金属结构的整体移动，大量结构复杂、形状不一、运动各异。速度多变的可动零部件，形成起重机械的危险点多且分散的特点，给安全防护增加难度。
2.3作业范围大
金属结构横跨车间或作业场地，高居其他设备、设施和施工人群之上，起重机带载可以部分或整体在较大范围内移动运行，使危险的影响范围加大。
2.4 多人配合的群体作业
起重作业的程序是地面司索工捆绑吊物、挂钩；起重司机操纵起重机将物料吊起，按地面指挥，通过空间运行，将吊物放到指定位置摘钩、卸料。每一次吊运循环，都必须是多人合作完成，无论哪个环节出问题，都可能发生意外。
2.5作业条件复杂多变
在车间内，地面设备多，人员集中；在室外，受气候、气象条件和场地限制的影响，特别是流动式起重机还涉及水文、地质、地形地貌和周围环境等多因素的影响。
总之，重物在空间的吊运、起重机的多机构组合运动、庞大金属结构整机移动性，以及大范围、多环节的群体运作，使起重作业的安全问题尤其突出。
3起重伤害进行故障树分析
3.1以吊物挤、撞打击伤害为例绘制起重伤害故障树。用矩形符号表示顶上事件或中间事件，用圆形符号 它表示基本(原因)事件，表示人的差错或设备、机械故障、环境因素等。用屋形符号 表示正常事件，是系统在正常状态下发生的正常事件，用菱形符号表示省略事件，即表示事前不能分析，或者没有再分析下去的必要的事件。用与门符号 表示输入事件同时发生的情况下，输出事件A才会发生的连接关系。用或门符号 表示输入事件中任何一个事件发生都可以使输出事件发生。用条件与门符号 表示只有当输入事件同时发生，且满足给定的条件时输出事件才会发生。本故障树如图1所示：
图1起重伤害故障树图
3.2 故障树定性分析。根据故障树最小割（径）集最多个数的判别方法判定发生事故的可能性。最小割集计算如下：
T=A1×A2×X15 =（B1+B2+B3+B4）×（X12+X13+X14）×X15
=（ X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11）×（X12+X13+X14）× X15
=X1X12X15+X2X12X15+X3X12X15+X4X12X15+X5X12X15+X6X12X15
+X7X12X15+X8X12X15+X9X12X15+X10X12X15+X11X12X15+X1X13X15
+X2X13X15+X3X13X15+X4X13X15+X5X13X15+X6X13X15+X7X13X15
+X8X13X15+X9X13X15+X10X13X15+X11X13X15+X1X14X15+X2X14X15
+X3X14X15+X4X14X15+X5X14X15+X6X14X15+X7X14X15+ X8X14X15
+X9X14X15+X10X14X15+X11X14X15
图1所示故障树最小割集最多有33个。说明导致事故的因素多、发生事故的可能性特别大。我们反过来从对立事件考虑预防事故成功来分析其逻辑结构图，如图2所示
图2预防起重伤害成功树图
最小径集计算如下：
故障树分析法范文5
关键词：皮带运输机；故障分析；诊断设计
1 皮带运输机常见故障分析
1.1 皮带纵向撕裂
当皮带某一处受到的力非常不均匀时，就会使皮带沿着运动方向被撕裂开来，这一现象称为皮带纵向撕裂。纵向撕裂的主要原因是皮带由于过度磨损而受力不均所造成，或是物料中有尖锐杂质插入而使皮带遭到严重破坏而发生纵向撕裂。这种故障一旦发生，会对皮带造成破坏性的损害。检测皮带纵向撕裂的方法有很多，常见的方法有接触式检测方法，如在托辊上方安装棒形检测器、压力检测器；非接触检测方法，如超声波检测法、电磁检测法。这些检测方法在成本、检测效果、实时性等方面存在一定的局限性。
1.2 皮带断带
皮带运输机发展断带故障，一般是由于受到横向力较大，致使皮带受力失衡而形成的。通常来讲，皮带运输机断带部分一般出现在滚筒部分或者是皮带运输机接头部位，这表明在这两个部位，容易出现受力不均衡或者荷载过大的现象。而皮带断带故障也会造成一些影响，例如在一些繁忙的工作线上，一旦发生皮带断带，就会出现运输线堵塞或者机架部位受力过大而损坏的问题。甚至有的因为断带故障造成长时间停工，给企业带来较大的经济损失，后果比较严重。
1.3 皮带打滑
与皮带断带相反，皮带打滑故障是滚筒与皮带之间受力不足，没有足够摩擦力支撑的问题引起，这时候虽然滚筒依旧在转动，但是无法推动皮带继续运转，从而出现打滑现象。打滑故障虽然不及上述两种故障给皮带带来的损害大，但是长时间的打滑容易使皮带表面产生大量热量，如果是在煤炭等企业中，有可能引起煤尘或者瓦斯爆炸，因此也需要相关人员加以重视。
1.4 皮带跑偏
皮带机工作时皮带运转位置偏离应有的理论位置的现象称为皮带跑偏，通常表现为皮带边缘与滚筒或托辊边缘的值小于或大于应有的理论值。皮带跑偏将会造成机架和皮带间产生很大的摩擦力，使得皮带严重磨损，进而软化或撕裂，大大降低皮带的工作寿命。对于皮带跑偏故障的检测，通常采用在皮带两侧安装跑偏开关的方法，一旦皮带在运行中偏离了原有位置，便会触动到两侧的跑偏开关，从而引发跑偏报警。
2 皮带机故障诊断方法的研究设计
2.1 接触式诊断检测方法
2.1.1 棒形z测器。棒形检测器是一根弯曲成托辊状的槽形棒，安装在皮带与缓冲托辊之间的一种检测装置，其结构如图1所示。当皮带机物料当中混有杂物时，这些杂物很有可能将皮带刺穿，这时槽形棒就会被触动，从而使限位开关有所响应，进而发出报警并使皮带急停。这种检测器在使用时，可以将若干个槽形棒连接在一起，以增加检测范围和可靠性。该装置结构简单，易于安装维护，但可靠性较差，且无法对皮带机损坏程度进行检测。
2.1.2 弦线式检测器。弦线式检测器与棒形检测器的原理类似，不同之处是将金属棒换成金属丝或者尼龙线，其检测灵敏度比棒形检测器略高，但存在与棒形检测器同样的缺点。
2.1.3 压力检测器。压力检测器是采用测力托辊代替传统托辊，将测力托辊安装在输送带支架上，当输送带发生断裂、撕裂或者跑偏故障时，托辊会受到一个额外的力，并且这个力会保持一段时间，通过监测托辊所受力的大小和变化情况来间接判断输送带是否发生故障。这种方法原理简单，安装方便，但是可靠性较差，安装在托辊上的传感器长时间受力，极易产生磨损，使用寿命较短。
2.1.4 漏料检测器。漏料检测器是一种由托盘平衡锤和支点等组成的简单检测装置。当皮带发生撕裂时，皮带上的物料就会透过裂缝泄漏到皮带下方的托盘里，当托盘上装载物料的质量大于平衡锤时，整个装置就会以支点为中心转动从而触动限位开关，使得皮带报警并停机。这种检测器检测原理和机械结构简单，检测方便，但是检测器寿命较短，且检测实时性较差，智能化程度较低。
2.2 非接触式检测方法
非接触式检测方法与接触式检测方法相比，具有无损检测的优势，检测效果有所提升，非接触式的检测方法主要有以下几种。
2.2.1 X光射线检测法。德国科学家首先提出了X光射线检测法，并将这种方法成功的运用在皮带运输机损伤类故障的检测中，该方法可以检测皮带内的钢丝绳变形、接头断裂，并可对缺陷定位。当皮带运输机以较低速运行时，其损伤的程度和损伤的位置均可以被自动记录下来，但是皮带运输的速度会受到制约。具体原理图可见下图2：
2.2.2 超声波检测法。超声波检测法是在皮带运输机与托辊之间安装波导管，波导管产生超声波并能够产生超声波震荡，通过超声波检测器接受产生的超声波。当皮带运输机正常运转时，产生波和接受波都为正常状态，检测器发出正常信号。当皮带运输机发生故障时，波导管就会收到损坏而弯曲，使得接受波和发送波都出现异常，超声波检测器可以检测到异常信号，判断皮带发生故障。这种方法存在一定的破坏性，要使得波导管损坏才能够判断皮带的撕裂，且需要破坏程度较大使得物料穿透皮带，挤弯波导管后才能起作用。
3 结束语
综上所述，皮带运输机在我国运用时间较长，并且由于皮带运输机一般情况下运输距离较长，靠人工来完成巡检存在效率低、劳动强度大、实时性差等问题。为此，分析皮带运输机故障特点，并且设计开发一套皮带运输机故障诊断检测系统对于实现皮带机的安全运行和企业效益的提高具有重要意义和实际应用价值。
参考文献
[1]唐春降.煤矿皮带运输机故障研究[J].科技创业家，2013（02）.
故障树分析法范文6
关键词数控机床;机械故障;诊断
我国工业化水平的提升，工业机械设备也逐渐形成大型化、精密化和自动化的发展趋势。高科技机械的数控机床更是常用于机械制造的工厂，发生故障后要经过仔细的设备检查和一些专业的处理方法。机械故障可以通过系统的异常或者对设备零件的逐一排查来找到故障点。对于机电一体化的数控机床来说，大部分是由机电内部的问题引起设备故障。所以掌握自动化机械内部诊断方法，关于对数控机床设备的故障排查有很大作用。
1对诊断机床设备故障的研究情况
机械化生产设备的发展对精度要求更高、设备也变得大型化,传统的维修方法已经难以适应机械发展。人们更关注的是设备使用中应该如何监测以及怎样进行故障诊断。可以在运行中的由系统显示数据信息来辨别机床运行状态是否正常，根据这些获取的信息来判断故障的性质,排查故障部位，分析故障原因，还可以根据系统发出的报警提示来制定相应操作。自上世纪以来，故障诊断技术都在不断更新，更专业的检测技术和新方法被提出，如今形成了学科体系。这是以故障机理以及技术检测为基础，系统发出报警信号怎样辨别，实践性非常强，依托高新技术发展的工程技术学科。
2分析设备结构和研究故障的原因
数控机床是高精密设备结构非常复杂，由机床基础零件、传送零件、定位结构和具有辅助功能的系统、机构，以及一些具有特殊功能的机构配置组成。数控机床是自动化程度极高的大型机械设备，一般只需要在开始设定是需要人为操控。而在运行过程中是基本不用人员操作的。数控机床应满足以下要求——具备一定程度的刚度，在运行过程中应有良好的抗震功性；有一定的热稳定性，因为在运行过程中机械运动会产生一定的热量。数控机床是一种对精密度要求很高的设备，在操作方面有安全防护机制。由于数控机床是涉及到机械和电气结构的大型设备，在出现故障时可以对机械部分和电气部分逐一排查。根据以往经验表明，大部分数控机床出现故障关键在于零件磨损，这也可能是由于设备精度下降造成的。所以，在故障原因排查过程中可以先有机械方面开始检查，再检查电气方面的故障。
3机床设备故障排查的依据
3.1仔细调查故障现象
故障诊断可以从两个方面入手：首先是检查对操作者操作，仔细询问发生故障的整个过程，有何现象，期间采取了什么措施。这需要操作者如实回答。还有一点，根据现场情况的观察，包括设备外观，CRT显示的内容\各个印刷线路板上报警信息提示、有没有损伤的痕迹，任何一点小小的瑕疵都不能放过。在安全确认的情况下通电源，并按复位键，看看此时系统是否正常，看报警是否可以消失；可以就证明故障多为随机发生。也不排除是操作失误引起的。
3.2仔细分析发生故障的具体原因
CNC系统发生故障，经常是同一现象、发生同一报警信号但是有很多因素引起的，可能是在机床上的零件磨损，但现象是反映在系统上。所以在排查故障的具体原因时，思路不可局限，不管是CNC系统、或是集成电器，还是机械零件，把所有可能造成设备故障的因素统统列举下来。然后根据综合分析判断和最终可以明确最有可能造成故障的因素，要通过严格的检测才能直接找到故障点并修复。数控机床设备在电气方面故障可根据性质、现象、因素或结果等进行划分。（1）故障发生的具置，分为硬件方面故障和软件故障。硬件就是指电子元器件、电路板、电线电缆、连接插件出现损坏，经过维修或者重新替换后才可正常运行。对于软件故障是说PLC的控制程序中出现错误，需要人工新输入或修改某些程序才能恢复设备正常状态。软件故障比较棘手，有的甚至会造成数据丢失这解决办法只能与生产厂商或其服务机构联系才能排除故障。（2）以故障出现时是否有提示，划分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。系统本身是有自诊断功能的，可以监控整个系统的软、硬件功能，发生故障会有报警和一些简要的提示，可以根据提示信息解读到故障发生的间接原因，甚至还可以直接找到故障发生部位。
4数控机床传统故障检测方式
关于数控机床的机械部分的故障可分三过程诊断：（1）辨别数控机床的是否正常工作，有无存在异常现象。（2）对运行过程中显示的数据进行动态观察看有报警情况。（3）根据机床的数据显示大概可以知道未来一段期间内数控机床是怎样的运行情况。熟练的工作人员可根据机床机械部分的一些参数显示就能判断是否故障，以及查出故障点在哪。基本上是包括机床的振动、运行温度是否在合理范围内。如果特征值是在规定范围内，就证明数控机床是没有什么大问题；一旦数据或者特征出现异常情况，就说明设备是存在一些故障。还可以通过以下几个方面进行诊断。
4.1询问
当接到机床故障的消息时，应立即赶到到机床使用地点，首要是找到操作者询问故障期间的真实情况，这很关键，要了解这次故障是偶然突发的还是历史遗留问题。操作者在现场提供的消息对进行下一步的调查故障原因是很重要的。一般会从几个方面进行询问：（1）数控机床之前是否经常出现的故障是哪些；（2）机床设备在启动时有什么不正常的情况；（3）发生故障后加工的工件的精度是否与原来相比有很大差别；（4）询问机床的保养情况；（5）机床的传动系统是否正常运行。有没有出现速度不均匀的现象。
4.2细看
大概了解日常情况后，维修人员在到设备使用地还需要进行勘察，仔细观察机床以下方面情况：（1）机床零部件是否有磨损的情况。这很容易就可以发现，按理说每周定期检查的话可以在记录表中就可以找到，因为磨损是经过一段时间才会引起故障。要做好记录，可能看似不起眼的零件就能导致整个机器的故障；（2）看工件。机床的精度是非常高的，可以加工出来的产品质量来识别机床故障程度。甚至可以缩小排查范围，尺寸问题就有可能与传动系统有关。对于表明有波纹的产品要看波纹数与机床主轴传动齿轮是否一致；（3）看变形。通电运行的机床滚珠丝杠、传动轴有没有发生变形；带轮和齿轮的端面有没有跳动的现象；（4）看转速。传送带的速度是否均匀，要是速度异常可以看看齿轮有没有什么缺失；（5）看颜色。机床的主轴和轴承转动异常时，会出现发烫的现象，长期如此机床颜色变泛黄。此外还要注意油箱以及冷却液有没有杂质的介入或者高温使颜色变得奇怪。
4.3倾听
正常运行的机床在工作状态下发出的声响是有规律的，并且是持续稳定的。而不正常的机器在运行是可能会出现杂音。或者是设备断断续续的声音。比如可以从以下方面听这些异声：（1）一些零件的损坏是在内部，很难发现。这是可以使用小手锤击打零件听是否破损，有裂纹的零部件发出的声音是沉闷的；（2）撞击声。在不敞亮的环境下有间断冲击声，可能是由于螺丝松动或有物体撞击导致的；（3）摩擦声。机器在运行过程中要是由于零件松动，与另一部件发生接触可能会有尖锐的摩擦声。（4）泄漏声。对于漏气孔较小，会听到嘶的一声。持续时间长，常见的是漏气、漏液。
4.4触摸
用手触碰也能判断机床故障点：（1）继续在运行时如果长时间摩擦会感觉发烫；（2）用手触摸，有震感，这可以排查机械部分的故障问题；（3）如果感觉到有爬行，可能是油不够，或者是液压系统有空气进入；（4）检查手轮或转动主轴，观察它们的松紧程度是否合适，可以初步判断这些部件是否有问题。
4.5嗅觉
这个基本用不到但还是简单介绍一下，如果闻到浓烈的油烟气、或者焦糊味，先找出产生的部位，可能是电气原因造成线路短路。以上是常用的诊断方法，成本少、操作简单，在日常维修中也是经常使用。也可以根据自己的实际情况不断积累经验完善检验流程。
5全新的诊断方式
5.1油样分析法
在数控机床在工作中会用到油和液压油。大量的数控机床信息可以直接通过油样分析结果就可以得到。设备使用过程中会出现摩擦的现象，油可以减小摩擦。油是用在机床内部的，使用过程会产生一些的碎屑，一些机械零件的磨损程度可以通过对油的检验分析就可以识别，也能分析找出零件磨损位置。
5.2无损探伤法
无损探伤法完全是高科技术的故障排查方法，保障机械完好的情况下，对机械内部和外部进行“体检”，可以快速找到伤痕部位，这对于数控机床的传统排查方式有突破性的发展。但要确保机械内部是没有危险源的情况下才可使用。
5.3其它现代诊断法
主要借用现代科技对设备进行非破坏性监测包括温升监测、噪声谱分析、振动监测、油液光谱分析等，根据定量和定性的分析判断，逐一找出故障原因。可以由如下方面找出故障点：（1）关于温度监测方面。利用温度探头，在指定位置固定好分别测量运行轴承，电机和齿轮箱等表面温度变化；（2）非破坏性监测。探伤仪可以监测到体内部的缺陷，找到裂纹或损伤零件等；（3）噪声谱分析。通过精密仪器声波仪对齿轮发出的噪声信号进行频谱变化分析，从而判断齿轮磨损情况。
6结论
查找故障产生的原因是灵活多样的，不是生搬硬套，这也是数控机床发生故障维修棘手的地方。而要查明原因，首先要具备丰富的基本知识和丰富的实践经验。一定要有正确的指导方法，不能随心所欲，不然可能会做出错误的判断和进行错误的操作。
参考文献
[1]薛光辉,吴淼.机电设备故障诊断方法研究现状与发展趋势[J].煤炭工程,2010(5).
[2]王侃夫.数控机床故障诊断及维护[M].北京:机械工业出版社,2007.
