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故障树分析范文1
【关键词】 故障树分析安全性分析
1 引言
某型飞机升降舵系统是采用液压助力系统的双余度系统，主要用于实现飞机俯仰控制机动性能，该系统的主要组成及原理可参见图1，在驾驶舱中，正副驾驶各有驾驶盘及立柱，通过上拉和下推驾驶盘及立柱对传动线系产生力和位移，再通过液压助力器放大操纵力，实现对升降舵的操纵。
故障树分析分为定性分析和定量分析。故障树定性分析的目的在于寻找顶事件发生的原因和原因组合，即识别导致顶事件发生的所有故障模式。故障树定量分析的一个重要用途是利用底事件的发生概率计算出顶事件的发生概率，以确定和调整系统的可靠性水平或安全性水平。
各组成部分可能发生以下故障：
1）驾驶盘及立柱可能发生卡滞、机械脱开等故障；
2）传感器可能发生元件故障、输入输出电路故障、机械损坏、接触不良、导线脱落、线圈老化损坏、感应线圈损坏等故障；
3）拉杆可能产生紧涩卡住、端头螺栓脱落或断裂、连接摇臂故障、拉杆断裂、安装期间造成损坏等故障；
4）摇臂可能产生摇臂紧涩卡住、旋转螺栓脱落或断裂、摇臂断裂、安装期间造成损坏等故障；
5）液压助力器可能产生液压源失效、进回油连通阀密封故障、助力器泄漏严重、滑阀卡住、活塞卡住、回中锁故障、安装期间造成助力器损坏等故障；
6）舵面可能产生卡阻、脱落等故障；
7）离合器可能产生动作失效等故障；
8）开关可能产生开关接触不良、开关内部电路断开等故障。
2 建树
“一侧助力操纵与机械操纵卡滞，同时升降舵离合器故障”是升降舵功能丧失的一个直接事件，会导致灾难性的后果，因此对此事件的失效概率要求为小于10-9，本文对此事件作为故障树的顶事件，故障树分析过程如图2。
此故障树中的各事件用相应符号代替，以便于分析，如表1。
3 确定割集及最小割集
割集是故障树的若干底事件的集合，如果这些底事件都发生则将导致顶事件发生。最小割集是底事件的数目不能再减少的割集，即在最小割集中任意去掉一个底事件之后剩下的底事件集合就不是割集。
在传统故障树中有一种比较常用的求最小割集的方法——下行法，即布尔表法，表2为下行法在升降舵故障树分析的一个应用。
通过下行法分析可以得出升降舵系统故障树的割集为7个：{x1，x2}，{x1，x3}，{x1，x4}，{x1，x5}，{x1，x6}，{x1，x7}，{x1，x8，x9}可以看出，此7个割集之间无需简化、吸收，因此，升降舵系统故障树分析有7个最小割集：{x1，x2}，{x1，x3}，{x1，x4}，{x1，x5}，{x1，x6}，{x1，x7}，{x1，x8，x9}。
4 底事件概率统计
通过统计故障树底事件发生概率并计算，可以对故障树进行定量分析，计算该系统是否满足可靠性或安全性要求。
升降舵系统故障树底事件故障概率统计表见表3。
5 故障树分析
故障树定性分析是最小割集的定性分析，通过故障树定性分析可以看出，两阶割集有6个，三阶割集有1个，在两阶割集中出现的事件相比更重要一些；在6个两阶割集和1个三阶割集中，x1事件都出现了，因此可以得出，“离合器故障”事件在顶事件“一侧助力操纵与机械操纵卡滞，同时升降舵离合器故障”下是最重要的底事件，需要加强离合器的设计。
故障树定量分析是指已知底事件发生概率通过计算得出顶事件的发生概率，通过故障树定量分析可以得知：顶事件概率为最小割集概率的和，即
p（t）=p（{x1，x2}，{x1，x3}，{x1，x4}，{x1，x5}，{x1，x6}，{x1，x7}，{x1，x8，x9}）
=p（x1x2+x1x3+x1x4+x1x5+x1x6+x1x7+x1x8x9）
=p（x1）×p（x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8x9）
故障树分析范文2
【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.
故障树分析范文3
【关键词】RCV系统净化支路；故障树分析；浮动式核电站
0 概述
化学和容积控制系统（RCV）净化支路是浮动式核电站一回路系统重要的辅助系统之一，主要功能是去除反应堆冷却剂中的部分可溶性杂质和部分悬浮物，使冷却剂中的杂质浓度低于允许值，以降低安全壳内的放射性剂量水平。RCV系统净化支路的性能和可靠性对浮动式核电站运行的安全性和可靠性有重要影响。
本文利用Risk-Spectrum软件对RCV系统净化支路进行了故障树分析。根据分析结果确定了影响可靠性和安全性的因素，并针对性地提出了相应的改进措施，以提高RCV系统净化支路的固有可靠性和安全性。
1 系统简介
RCV系统净化支路，包括两台除盐泵、一台再生式热交换器、一台下泄热交换器、一台混床除盐器、一台过滤器及相应的管道、阀门和仪表等。
反应堆冷却剂系统正常运行期间，除盐泵驱动流经RCV系统净化支路的冷却剂以实现净化功能，串联设置的再生式热交换器和下泄热交换器将高温冷却剂降低到离子交换树脂允许的工作温度。混床除盐器是一个内部装有以一定比例混合的核级阴阳树脂的立式圆柱形压力容器，低温冷却剂在其中通过离子交换完成水质净化，并通过过滤方式除掉部分悬浮杂质，净化后的冷却剂经再生式热交换器升温后返回反应堆冷却剂系统。
RCV系统净化支路与设备冷却水系统和可靠供电系统存在相关性。设备冷却水系统为除盐泵提供冷却水，并为下泄热交换器提供冷源；可靠供电系统为两台除盐泵及相关电动阀门提供电力支持。
2 故障树分析
2.1 顶事件
根据RCV系统净化支路的功能和运行工况，并结合事件序列分析中的边界条件和成功准则，确定RCV系统净化支路需要分析的故障树顶事件：正常运行期间，净化功能失效。
成功准则：正常运行期间，RCV净化支路无法连续净化冷却剂。
2.2 建模假设及简化
为了简化和压缩故障树规模，本文故障树分析过程中，对系统按如下原则进行简化和建模假设。
2.2.1 简化原则
a.对失效不会直接或间接导致顶事件发生的设备，不予考虑，明确建树的边界条件；
b.与安全无关的测量仪表被简化掉，在建模中不予考虑；
c.明确定义前沿系统与支持系统之间的接口，相应的水源、电源、气源和信号等支持系统均以转移门的形式转到相应的支持系统故障树中。
2.2.2 建模假设
a.认为系统是不可修复的；
b.部件仅有两种状态：成功或失效；
c.在始发事件范围之外，不考虑系统管道的失效；
d.正常运行期间，RCV净化支路连续运行，系统运行中需要进行动作的能动设备均为自动控制，故不考虑人因误操作。
2.2.3 系统状态约定
RCV净化支路投入运行前，除盐泵RCV001PO和RCV002PO均停运，电动闸阀RCV001VP、RCV013VP、电磁阀RCV007VP、止回阀RCV002VP、RCV003VP，RCV025VP、截止止回阀RCV009VP的止回功能均处于关闭状态，净化支路中其他阀门均处于开启状态。
RCV净化支路正常运行期间，除盐泵RCV001PO和RCV002PO中的一台处于运转状态。电动闸阀RCV001VP、RCV013VP、电磁阀RCV007VP、净化支路中其他阀门均处于开启状态
2.3 故障树构造
基于上述基本假设和对系统的分析，建立了RCV净化支路故障树，并用Risk-Spectrum 1.1.3.0程序进行了分析。
2.4 故障树分析结果
采用Risk-Spectrum 1.1.3.0程序对RCV净化支路故障树模型进行分析，顶事件发生概率为2.39E-03。
3 结论
通过故障树模型的定量计算得到故障树顶事件发生概率及支配性最小割集，从中可以看出：净化功能失效的概率为2.39E-03。其中混床除盐器出口管线上过滤器RCV001FI堵塞、混床除盐器RCV001DE堵塞的影响最大，两事件的失效概率占顶事件发生概率的30.1%。其次，除盐泵RCV001PO、RCV002PO共因启动失效、截止止回阀RCV009VP止回功能不能开启、止回阀RCV025VP不能开启的失效概率占顶事件发生概率的百分比相同，均为8.36%。因此，要保证净化功能有效，保证过滤器和混床除盐器不堵塞是关键，还要提高除盐泵、截止止回阀RCV009VP以及止回阀RCV025VP的可靠性。
针对以上分析得出的影响RCV净化支路净化功能成功实现的重要影响因素，应从以下方面采取措施提高其可靠性：
（1）对于过滤器和混床除盐器，设计中应采用经试验和在役核电站运行考核验证的技术方案和成熟工艺，充分分析和总结同类型产品在研制、生产、出厂试验、调试试验以及在役核电站运行中发生故障的原因及改进经验。同时在运行过程中连续监测净化支路流量，可提高过滤器和混床除盐器的可靠性，预防过滤器和混床除盐器发生堵塞。
故障树分析范文4
【关键词】电力系统;可靠性;故障树;继电保护
1.引言
目前，国内外关于各类机组、变压器、电网等电力系统一次设备的可靠性研究已逐步走向成熟。电力系统其二次系统的继电保护、自动装置等能自动、快速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，直接关系到电力系统的安全运行与可靠性。在电力系统其二次系统可靠性的研究中，继电保护的可靠性显得尤其重要，其不正确动作便会使电力系统的故障扩大，甚至可能发生不良连锁反应而造成电力系统崩溃，导致大面积停电，造成重大经济损失。因此，研究继电保护系统的可靠性十分重要，本文运用故障树分析法对电力继电保护系统可靠性进行如下研究和分析。
2.继电保护系统的可靠性模型
继电保护系统是一个由继电保护装置、测量装置、断路器及其操作机构及二次回路，由继电器、电器元件和连接不同电器设备的导线及电缆所组成.构成的统一整体，继电保护系统简化逻辑图如图1所示。
图1 继电保护系统简化逻辑图
电力系统微机继电保护系统可以分为软件系统和硬件系统，按照软硬件系统分类分别找出影响其可靠性的因素并建立相应的计算模型，最后用马尔科夫状态法综合求解出保护的可用度和失效率。
2.1 保护系统硬件失效因素及模型
保护系统硬件由电压电流互感器、继电保护装置、二次回路、继电保护的辅助装置、装置的通信、通道及接口、断路器及其操作机构组成。
（1）继电保护装置。继电保护装置实际上是1台特殊的计算机，可分为7个模块：电源供应模块、中央处理模块、数字量输人模块、模拟量输人模块、数字量输出模块、通信模块、人机接口模块。
（2）二次回路。保护系统二次回路主要包括测量回路、继电保护回路、开关控制及信号回路、操作电源回路、断路器和隔离开关的电气闭锁回路等全部低压回路。二次回路因线路绝缘不良、老化、容易导致接地或者元件连接接触不良、松动而造成故障。
（3）电压/电流互感器。电压/电流互感器将高压侧的电压电流变换成适用于二次回路的电压电流。
其采集量的误差主要在于二次接线错误和接线的连接松动，所以要求互感器引出端子的极性必须正确，从电流/电压互感器二次端子引至保护装置的接线也必须正确。
（4）继电保护的辅助装置。包括交流电压切换箱、三相操作继电器箱及分相操作继电器箱等，其主要用作二次回路的切换及作为断路器操作的辅助控制，以满足断路器的控制操作。
（5）装置的通信、通道及接口。高频保护的收发讯机、纵联差动保护的光纤、微波的通信接口及综合自动化系统的通信网络与接口是这些装置系统的薄弱环节，容易发生通信阻断故障，直接影响装置的正确动作。
（6）断路器及其操作机构。断路器及其操作机构结构复杂，可靠性比较低，它与继电保护系统是否配合完好直接影响着故障能否完全切除。
本文采用故障树分析法，把保护系统硬件失效分为两部分，即保护的失效和断路器的失效。设今表示保护正确，B表示断路器正确。则系统失效可表示为：
（1）
因此，以保护系统硬件失效为顶事件建立的故障树。设事件a：表示断路器可靠动作率b：表示断路器失效;c：表示二次回路、接线失效;d：表示继电保护辅助装置失效事件e：表示电因电流互感器失效;f：表示装置的通信、通道及接口失效;g：表示继电保护装置失效。
分别表示这7个事件的失效率，用下行法求最小割集，步骤如表1所示。
则硬件失效率为Y：
Y=a（c+d+e+f+g）+b=ac+ad+ae+af+ag+b （2）
各模块的概率重要度见表2。从表2可以看出，保护装置所占比例最大，其次为二次回路。所占比例越大对硬件系统的失效贡献也就越大，反过来说由保护装置引起的硬件系统失效可能性最大，所以在保护硬件系统中，保护装置还是最薄弱的环节，其次是二次回路。
为了计算各个模块的失效率，本文采用美国军用标准中的电子设备可靠性预计手册MIL.HDBK-217E来计算装置中元器件和各硬件模块的失效率。
2.2 保护系统软件失效及模型
在微机继电保护中，软件算法是实现保护功能的核心，软件出错将导致保护装置出现误动或拒动。导致软件出错的主要因素有：需求分析定义不够准确，软件开发人员和用户对需求的理解不同;软件结构设计失误和算法原理误差;编码错误;测试不规范;定值输人出错。在研究软件可靠性时可以认为软件可靠性也是一个随机过程，可用概率分布来描述。但软件可靠性与硬件可靠性的分析又有许多本质的不同：硬件存在老化，其可靠性随着时间增长而递减，但软件不会老化，而且软件失效隐患在测试和运行过程中将会不断被排除;硬件可靠性通常依赖于构成的元器件，软件由于其自身的复杂性和软件设计错误而影响其可靠性，所以，对软件可靠性的建模和测量问题比硬件可靠性更具挑战性。针对微机保护软件的这种特点，本文采用Logarithmic Exponential模型来研究保护软件的可靠性。
2.3 保护系统可靠性分析
随机过程可以按照其状态分为连续型或离散型。一个随机过程x（t），如果集合（t1，t2，…， tn）中的时刻按次序排列，在条件X（t1）=Xi，i=1，2，….，n-1下，X（tn）-Xn的分布函数恰好等于X（tn-1）-Xn-1条件下的分布函数，则称具有这种性质的随机过程为马尔科夫过程。继电保护装置的工作过程则是马尔柯夫过程，采用状态空间法综合求解继电保护系统的可靠性指标。
3.算例及分析
本文以1个220kV继电保护系统为例，收集有关可靠性材料，并运用上述模型进行可靠性评估。其中，硬件模型中的继电保护装置模块、二次回路模块、辅助装置模块及通信模块的失效率计算，得到保护装置故障率为23.75×10-6电压/电流互感器故障率为9.86×10-6，二次回路故障率为10.56x10-6，辅助装置故障率为0.84×10-6，通信系统故障率为1.27×10-6，断路器故障率为1.1244x10-4，硬件故障可自检修复率m1为0.25，硬件故障不可自检修复率脚为6.85×10-4，软件修复率为0.25，初始故障概率m0为120.0×10-4，系统运行中累计发现的错误数u为22，故障减少率系数e为0.126。根据实际运行的经验和统计数据，确定保护硬件失效自检检出的概率c=0.9。将上述参数代人式（2）和式（5）可得：
n=47.342×10-610-4
n1=cn=42.608×10-6
n1=（1-c）n=4.734×10-6
n3=n（u）=120×e0.126×222=7.5044×10-6
再将n，n1，n2，n3带入公式9得：保护系统的可用度A=Po=98.67%，失效度=1-A=1.33%。
4.结论
对比之前的评估结果，其计算出的保护系统的可用度为97.87%，本文在考虑了更多的因素后算得继电保护系统的可用度为98.67%。参考2000年―2003年全国220 kV系统的正确动作率数据：95.56%、99.19%、99.15%、99.14%、将上述数据与本文方法得出的结果相比较，可知本文方法更全面、更加符合实际情况、结果合理。
参考文献
故障树分析范文5
【关键词】模糊故障树分析法，内燃机可靠性，应用
中图分类号：TK4文献标识码： A
一、前言
随着科技水平的不断提高，人们对内燃机可靠性的要求也越来越高。因此，我们要加强模糊故障树分析法的学习与应用，不断进行模糊故障树分析法在内燃机可靠性中的应用的探讨，使内燃机系统更加适用、安全、可靠与经济。
二、故障树分析法的概述
在系统设计过程中通过对可能造成系统失效的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素）进行分析，画出逻辑框图（失效树），从而确定系统失效原因的各种可能组合方式或其发生概率，已计算系统失效概率，采取相应的纠正措施，以提高系统可靠性的一种设计分析方法。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。
任何复杂的工程车辆都是一个集机、电、液于一体的复杂系统，该系统包括:发动机子系统、液压子系统、电气子系统、冷却子系统、机械子系统、附属子系统等。由于系统复杂，因此对其故障的定位准确度要求很高。一个系统部件的不正常可能引起多个检测参数的异常响应，而一个系统参数的不正常或系统的失效可能由多个系统部件的损坏造成。故障树分析方法是一种安全可靠的分析技术。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。由于工程车辆系统的故障是建立在实验和人的经验的基础上的，因此这里用人工演绎法来建立故障树。
选择和确定顶事件，顶事件是系统最不希望发生的事件，或是指定进行逻辑分析的故障事件。分析顶事件，寻找引起顶事件发生的直接的必要和充分的原因。将顶事件作为输出事件，将所有直接原因作为输入事件，并根据这些事件实际的逻辑关系用适当的逻辑门相联系。分析每一个与顶事件直接相联系的输入事件。如果该事件还能进一步分解，则将其作用下一级的输出事件，如同步骤中对顶事件那样进行处理。重复上述步骤，逐级向下分解，直到所有的输入事件不能再分解或不必要再分解为止，即建成了一棵倒置的故障树。
由于工作环境恶劣且负荷很大以及使用保养的不当，发动机系统经常会发生故障，从而降低生产率，并带来不必要的损失。因此，将发动机子系统作为影响该机正常工作可靠性的重要环节进行故障分析，探讨提高其可靠性的途径是很有意义的。
三、故障树分析系统可靠性
1、常规的基于布尔代数和概率论的系统
故障树分析的理论研究已取得了较大成功，工程应用也取得了一定成果。但是，现有的理论和方法需要将故障树顶事件和底事件发生的概率视为一精确值，在实际情况中，这样做是很困难的。其原因是：一是系统组成单元失效的原因不仅仅是由客观不确定因素造成的，而且还有一些是人为的主观原因，如人为失误、设计经验等模糊不确定性因素所造成的；二是精确的概率量化需要大量的数据供统计之用，而在一些高可靠性系统中，故障发生频率很低，无法获取大量的数据；三是在复杂的人―机系统中，由于人的因素、相关失效、共因失效等造成系统建模的不精确性，纯概率方法难以奏效。
此外，由于系统受外界环境的影响，上述概率值通常也会发生变化。因此，在对大型复杂系统进行故障树分析时，某些情况下，各底事件发生的故障概率本身带有一定的不确定性，即模糊性，这时，传统的故障树分析难以处理此类问题，而必须应用模糊数学中的相关理论和方法来解决。通过大量文献的查阅发现，国内外在模糊!研究中，大部分都是局限于算法本身的研究，应用方法的研究都带有试探性，没有形成完整的理论体系。
2、对于故障树基本事件
隶属函数的确定、模糊算子的选取、基本事件不相互独立情形、模糊重要度指标函数确定等尚没有突破性进展，同时分析结果缺乏工程验证和可比较性。
自动化立体仓库系统结构复杂，层次性、模块性强，系统的诊断信息繁多，同时引起系统不能正常运行的各原因事件故障发生的概率又具有不同层次的模糊性、不确定性。笔者将运用模糊数学这一数学手段，将模糊集理论引入故障树分析，将基本事件发生的概率描述为一模糊数，然后通过模糊数的运算规则，对立体仓库各个环节发生故障时所遇到的各种模糊信息进行科学的、定量的处理，从而估算出整个系统的模糊故障率。
3、故障树的逻辑结构
可以帮助确定在哪些基本事件或部位进行检测。例如，若故障树中一个不期望的事件是一个或门的输出，则该或门的每一个输入都应被穷举检测，才能避免不期望事件的发生；可是，如果故障树中一个不期望的事件是一个与门的输出，则对其中一个输入的保护就可避免不期望事件的发生。在故障树的低层，检测可以用来避免可以导致系统失效的中间事件的发生，在故障树中接近顶层的检测效率比较高，该方法在一些故障危害性不是很高的系统中应用，可以付出较小的代价达到系统的可靠性要求。
四、内燃机可靠性的模糊故障树分析
内燃机作为一个复杂的系统，其系统可靠性取决于各子系统的可靠性及各子系统之间的相互联结关系，各子系统的可靠性又由组成它们的所有零部件的可靠性所决定，下面以某一柴油机涡轮增压系统为例进行模糊故障树方法的可靠性分析。以该柴油机的增压器出现异常噪声或异常振动为顶事件建造故障树，根据有关试验数据和工程技术人员的经验构造出的故障树，其基本事件列于表1中，表1中还列有这些基本事件故障率的均值m和置信上、下限T、U。
由上行法(Semanderes法)，可得到该故障树的9个最小割集，即{A}，{B}，{C}，{D}，{E}，{F}，{G}，{H}，{M，E}，这9个最小割集即为造成该故障树顶事件的最薄弱环节。
假设各基本事件相互独立，则顶事件W的真值函数为：
T=J+K+LP=I+TS=G+H
N=E+F+SR=M×E
W=A+B+N+P+R+C+D(12)
由式(10)～式(12)，可得到相应的顶事件发生概
率的模糊函数为：
F~T=1-(1-F~J)(1-F~K)(1-F~L)
F~P=1-(1-F~I)(1-F~T)
F~S=1-(1-F~G)(1-F~H)
F~N=1-(1-F~E)(1-F~F)(1-F~S)
F~R=F~M×F~E
F~W=1-(1-F~A)(1-F~B)(1-F~N)・
(1-F~P)(1-F~R)(1-F~C)(1-F~D)
由式(5)，对基本事件A到M作λ截集可得到下
列区间数:
F~λA=(0.003224+0.006776λ，0.016776-0.006776λ)
F~λB=(0.003224+0.006776λ，0.016776-0.006776λ)
F~λL=(0.003224+0.006776λ，0.016776-0.006776λ)
F~λM=(0.003224+0.006776λ，0.016776-0.006776λ)(14)
由式(13)和式(14)，取3位有效数字，则可得该增压器出现异常噪声或异常振动的概率F~W的λ截集为F~λW=[0.051+0.07λ，0.203-0.076λ，F~λW为一区间数，对λ取不同的值，则可得到不同的F~W的置信区间。表2中列出了λ从0到1取值，间隔为0.1时，F~W对应的不同的置信区间值。F~W作为一个三角模糊数，它的隶属函数如图5所示。
当λ=1.0时，F~W=0.127，即在不考虑各基本事件发生概率的模糊性时，该增压器出现异常噪声或异常振动的概率为12.7%。当λ取值为0时，该增压器出现异常噪声或异常振动的概率在[5.1%，20.3%]之间，表明在充分考虑了该增压器发生故障的随机不确定性因素和模糊不确定性因素时，其出现异常噪声或异常振动的概率在5.1%和20.3%之间变化。该结果比较接近于该增压器的实际状况，同时该结果作为。
五、结束语
通过对新时期下，模糊故障树分析法的探讨，进一步明确了模糊故障树分析法在内燃机可靠性中的应用方向，为内燃机可靠性的优化完善奠定了坚实基础，有助于内燃机的不断完善。
参考文献
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[2]张军，基于宏程序的非圆曲线的数控精密加工[J]机电元件，2004
故障树分析范文6
Abstract： Aiming at the frequent accidents of construction workers falling from scaffolding， the paper used fault tree to identify the risk factors， then applied analytic hierarchy process to estimate and evaluate the risk， at last took relevant measures to manage， control and prevent the risk.
关键词： 脚手架；风险；故障树；层次分析法
Key words： scaffolding；risk；fault tree；analytic hierarchy process
中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0076-02
0 引言
安全是建筑工程项目重点控制的目标之一，其中脚手架是影响安全的重要因素。在施工现场时常发生作业人员从脚手架坠落的安全事故，特别是在现在高层建筑施工中，由于脚手架导致的事故更是频繁发生。针对这一现象，本文首先使用故障树以图解的形式对引起作业人员从脚手架坠落的原因进行分析，再利用层次分析法对引起事故的原因进行分析找出主要原因，这样就可以有针对性的采取相关措施对作业人员从脚手架坠落这一风险进行管理、控制及预防。
1 风险识别
风险识别是进行风险管理的第一步，有效的风险管理首先取决于对风险的有效识别，造成作业人员从脚手架坠落的原因有很多，本文采用事故树分析的方法图解出作业人员从脚手架坠落的原因。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的“因”，逻辑门的输出事件是输入事件的“果”，故障树分析主要用于分析事故的原因和评价事故风险。按照此方法首先画出作业人员从脚手架坠落的故障树，如图1。
从图1故障树中，可以看出引起作业人员从脚手架坠落的原因有：安全带不起作用（安全带脱扣、走动取下安全带、无应急措施等）、不小心坠落（跳板未满铺、踩空等）、脚手架倒塌（搭脚手架违章、堆放重物、支撑折断、紧固件松脱等）。
2 风险估计与评价
根据故障树分析处理的事故原因，通过层次分析法建立层次结构模型确定引起作业人员从脚手架坠落的主要原因。层次分析法是一种将定量分析与定性分析结合起来，用相关专家的经验判断各衡量目标能否实现的标准之间的相对重要程度，并合理地给出每个决策方案的每个标准的权数，利用权数求出各方案的优劣次序。本文采用的风险因素的主观评价标准如表1所示。
风险因素对工程项目目标影响程度用层析分析法进行评价，根据故障树识别出来的风险因素，向专家发出调查，将专家对风险因素可能对项目目标影响的程度进行综合判断后形成各个层次的判断矩阵如表2-7所示。
由上述各判断矩阵可计算出各风险因素对总目标的影响程度W，如表8所示。
3 风险应对及防范
从表8各风险因素对总目标的影响程度可知，影响作业人员从脚手架坠落的因素排序为：无应急措施>走动取下安全带>搭脚手架违章>踩空>安全带脱扣>跳板未满铺>堆放重物>紧固件松脱>支撑折断。由此可见，无应急措施、走动取下安全带、搭脚手架违章及踩空这几项因素相对于其他几项因素对作业人员从脚手架坠落的影响程度较大，针对这几项风险提出以下应对措施。
①完善应急措施，对可能出现的情况制定相应的应急措施。成立以项目经理为首的应急小组；落实应急预案所需物资、设备的准备工作；完善应急联络机制。
②脚手架必须由专门的架子工进行搭设及拆除，严格按照脚手架搭设与拆除的有关规定进行作业。
③制定有针对性的、切实可行的脚手架搭设与拆除方案，严格进行安全技术交底。安全防护方案是规定施工现场如何进行安全防护的文件，所以必须根据施工现场的实际情况，针对现场的施工环境、施工方法及人员配备等情况进行编制，按照标准、规范的规定，确定切实有效的防护措施，并认真落实到工程项目的实际工作中。
④加强培训教育，提高安全意识，增强自我保护能力，杜绝违章作业。安全生产教育培训是实现安全生产的重要基础工作。企业要完善内部教育培训制度，通过对职工进行三级教育、定期培训，开展班组班前活动，利用黑板报、宣传栏、事故案例剖析等多种形式，加强对一线作业人员，尤其是农民工的培训教育，增强安全意识，掌握安全知识，提高职工搞好安全生产的自觉性、积极性和创造性，使各项安全生产规章制度得以贯彻执行；脚手架等特殊工种作业人员必须做到持证上岗，并每年接受规定学时的安全培训。
⑤落实安全生产责任制，强化安全检查。安全生产责任制度是建筑企业最基本的安全管理制度。建立并严格落实安全生产责任制，是搞好安全生产的最有效的措施之一。安全生产责任制要将企业各级管理人员，各职能机构及其工作人员和各岗位生产工人在安全生产方面应做的工作及应负的责任加以明确规定。工程项目经理部的管理人员和专职安全员，要根据自身工作特点和职责分工，严格执行定期安全检查制度，并经常进行不定期的、随机的检查，对于发现的问题和事故隐患，要按照“定人、定时间、定措施”的原则进行及时整改，并进行复查，消防事故隐患，防止职工伤亡事故的发生。
4 结论
施工现场影响作业人员从脚手架坠落的风险因素众多，本文通过使用故障树以图解的形式对引起作业人员从脚手架坠落的风险进行识别，再利用层次分析法对引起事故的风险进行估计与评价并以权重的形式分析出影响作业人员从脚手架坠落的主要原因，最后在此基础上针对作业人员从脚手架坠落的风险制定确实有效地风险防范措施予以预防，这样可有效的减少施工现场作业人员从脚手架坠落事故的发生。
参考文献：
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