時(shí)間：2022-06-16 13:41:59
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1、故障樹分析（FTA）是由上往下的演繹式失效分析法，利用布林邏輯組合低階事件，分析系統(tǒng)中不希望出現(xiàn)的狀態(tài)。故障樹分析主要用在安全工程以及可靠度工程的領(lǐng)域，用來(lái)了解系統(tǒng)失效的原因，并且找到最好的方式降低風(fēng)險(xiǎn)，或是確認(rèn)某一安全事故或是特定系統(tǒng)失效的發(fā)生率。故障樹分析也用在航空航天、核動(dòng)力、化工制程、制藥、石化業(yè)及其他高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)，也會(huì)用在其他領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，例如社會(huì)服務(wù)系統(tǒng)的失效。故障樹分析也用在軟件工程，在偵錯(cuò)時(shí)使用，和消除錯(cuò)誤原因的技術(shù)很有關(guān)系。
2、在航空航天領(lǐng)域中，更廣泛的詞語(yǔ)“系統(tǒng)失效狀態(tài)”用在描述從底層不希望出現(xiàn)的狀態(tài)到最頂層失效事件之間的故障樹。這些狀態(tài)會(huì)依其結(jié)果的嚴(yán)重性來(lái)分類。結(jié)果最嚴(yán)重的狀態(tài)需要最廣泛的故障樹分析來(lái)處理。這類的“系統(tǒng)失效狀態(tài)”及其分類以往會(huì)由機(jī)能性的危害分析來(lái)處理。
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關(guān)鍵詞：分析法；故障判斷；提高可靠性
中圖分類號(hào)：U47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1南京產(chǎn)BRW400/31.5、BRW200/31.5液泵故障分析
1.1泵的某一吸液閥或排液閥卡住
由于長(zhǎng)時(shí)間使用疲勞過度或銹蝕嚴(yán)重都可能導(dǎo)致彈簧斷裂。吸排液閥的彈簧軟或短及卸載閥壞都可以導(dǎo)致沖擊過大使閥錐斷裂。其次由于閥錐質(zhì)量問題，熱處理時(shí)硬度超過規(guī)定硬度也容易造成閥錐斷裂。
1.2自動(dòng)卸載閥主閥閥芯卡住不能動(dòng)作
這一原因和人為因素有很大關(guān)系，由于沒有定期更換易損件如滑套內(nèi)的密封圈用的過久不更換，閥芯使用的太久磨損嚴(yán)重都能導(dǎo)致主閥閥芯卡住不動(dòng)作。
1.3高壓過濾器阻塞
主要原因是吸排液閥上破損的密封圈進(jìn)入過濾器內(nèi)?；蛴捎陂L(zhǎng)時(shí)間沒有使用濾芯導(dǎo)致慮芯銹蝕嚴(yán)重，高壓過濾器阻塞。
1.4自動(dòng)卸載閥下部推動(dòng)活塞卡住不動(dòng)作
其原因是復(fù)位彈簧折斷或沒有復(fù)位彈簧，推力活塞磨損嚴(yán)重，組裝不得當(dāng)或?qū)蛱酌芊饷撀鋵?dǎo)致導(dǎo)向套有毛刺。
1.5自動(dòng)卸載閥主閥不起作用，先導(dǎo)閥出液小孔堵住
由于看泵人員不細(xì)心，液箱蓋沒有隨時(shí)關(guān)閉，掉入雜物使液箱內(nèi)液體變臟，堵住出液小孔。由于質(zhì)量問題如開膠掉底?；驔]有定期更換清洗吸液過濾網(wǎng)，使小雜物進(jìn)入先導(dǎo)閥堵住先導(dǎo)閥出液小孔。
1.6液箱內(nèi)液位低
液箱內(nèi)液位低泵不能吸進(jìn)工作液導(dǎo)致不能排出高壓液。由于泵箱內(nèi)沒有及時(shí)加入乳化液或由于泵箱開焊漏液。
1.7卸載閥未關(guān)閉
在有手動(dòng)卸載閥的泵上如果手動(dòng)卸載閥未關(guān)緊，導(dǎo)致自動(dòng)卸載閥不工作，在壓緊螺套未壓緊的情況下卸載閥也不關(guān)閉。
1.8吸液管截止閥未打開
這一原因主要是截止閥損壞根本打不開或截止閥在打開的位置上實(shí)際是關(guān)閉的。
2乳化液泵站故障樹的定性分析
對(duì)乳化液泵站進(jìn)行定性分析的主要目的就是找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的故障模式，即弄清系統(tǒng)（或設(shè)備）出現(xiàn)最不希望發(fā)生的事件（故障）有多少種可能性。
如果故障樹的某幾個(gè)底事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，將引起頂事件（系統(tǒng)故障）的發(fā)生，把這些底事件組成一個(gè)集合的形式，這個(gè)集合稱之為割集。
也就是說，一個(gè)割集代表了系統(tǒng)中一種故障發(fā)生的可能性，即一種失效模式。如果去掉其中任意一個(gè)底事件就不再是割集，則這個(gè)割集就叫做最小割集，最小割集發(fā)生時(shí)，頂事件必然發(fā)生。
綜上所述，一棵故障樹的全部最小割集的完整集合就代表了頂事件發(fā)生的所有可能性。
2.1計(jì)算此系統(tǒng)的最小割集
例如，該乳化液泵站的故障樹中“泵的某一吸液閥或排液閥卡住”，以此樹最上一級(jí)的中間事件暫做為頂事件，先將各個(gè)級(jí)的中間事件及底事件設(shè)為某些變量。
T1泵的某一吸液閥或排液閥卡住
Ga彈簧斷裂
Gb 閥錐斷裂
Gc 沖擊過大
x1 銹蝕
x2 使用時(shí)間過長(zhǎng)
x3 質(zhì)量問題
x4 彈簧短或軟
x5 卸載閥壞
處于故障樹最下一級(jí)的中間事件是Gc ，對(duì)應(yīng)的邏輯門為或門，所聯(lián)系的底事件是x4 x5 ，因此
Gc = x4Ux5
對(duì)于上一級(jí)的中間事件Gb ，則是通過或門與底事件x3與Gc相聯(lián)系，因此
Gb= x3UGc=x3Ux4Ux5
同理可知Ga= x1Ux2
最后可知頂事件T1的表達(dá)式為
T1= GaUGb = GaUx3UGc = x1Ux2U x3Ux4Ux5
2.2用最小割集表示出此系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)
在故障樹中，只要任何一個(gè)最小割集發(fā)生，頂事件就會(huì)發(fā)生。
上面列舉的故障樹有5個(gè)最小割集K=（K1+K2+K3+K4+K5），只要任一個(gè)最小割集Kj（j=1、2…..5）發(fā)生時(shí)，頂事件必定發(fā)生。
Kj可表示為
這里將屬于Kj的全部底事件用或門聯(lián)結(jié)起來(lái)稱作最小割或門結(jié)構(gòu)。
所以該故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)Φ（x）可以表示為：
此故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)即為：
Φ（x）= x1Ux2Ux3Ux4Ux5
3乳化液泵站故障樹的定量分析
對(duì)于給定的故障樹，若已知其結(jié)構(gòu)函數(shù)和底事件（即系統(tǒng)基本事件的發(fā)生概率），從原則上來(lái)說，應(yīng)用容斥原理對(duì)事件和與事件積的概率計(jì)算公式，可以定量的評(píng)定故障樹頂事件T出現(xiàn)的概率。
結(jié)合本故障樹分析可知，底事件可定性為相容事件，設(shè)底事件x1 、x2 …xn 發(fā)生的概率各為q1、q2 …qn 則這些事件和與事件積的概率，可按下式計(jì)算：
當(dāng)有n個(gè)相容事件時(shí)，積的概率
和的概率
當(dāng)故障樹包含兩個(gè)以上同一底事件時(shí)，則必須用布爾代數(shù)整理簡(jiǎn)化后，才能使以上概率計(jì)算公式，否則會(huì)得出錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果。
用系統(tǒng)最小割集的表達(dá)式為K （x），系統(tǒng)最小割集結(jié)構(gòu)函數(shù)為
式中，k是最小割集數(shù)，Kj（x）的定義為
求系統(tǒng)頂事件的發(fā)生概率，即是使Φ（x）=1的概率，只要對(duì)上式兩端取數(shù)學(xué)期望，左端即為頂事件發(fā)生概率
如果將事件和的概率寫作
繼而，就可以計(jì)算該故障樹頂事件的發(fā)生概率，
本故障樹共有五個(gè)最小割集，以此為K1=x1 K2 =x2 K3=x3 K4=x4 K5=x5，各底事件的概率q1=q2=q3=q4=q5=0.1
利用排列組合的方式
五個(gè)底事件只有其中的一件發(fā)生時(shí)可求得
其中任意兩件發(fā)生時(shí)可知共10種故障路線
=10×0.01=0.1
同理可知其中任意三件發(fā)生時(shí)也共有10種故障路線
F3=10×0.001=0.01
其中任意四件發(fā)生時(shí)共有5種故障路線
F4=0.0001×5=0.0005
其中五件底事件均發(fā)生時(shí)也是一種故障路線
F5=0.15=0.00001
則由公式
得
綜上所算，頂事件為"泵的某一吸液閥或排液閥卡住"的故障樹
頂事件發(fā)生的概率為0.41
4應(yīng)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論優(yōu)化效果及結(jié)論
通過機(jī)采科液壓車間全體職工的共同努力，乳化液泵站故障樹的設(shè)計(jì)方案比原計(jì)劃25天提前了5天，為車間班組人員以后下井維修提供了新的技術(shù)手段，同時(shí)也為以后車間的生產(chǎn)提供了保障。
參考文獻(xiàn)
[1]于治福，韓燕，于會(huì)榮.商德勇故障樹分析法在礦井提升機(jī)電動(dòng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2012（11）.
【關(guān)鍵詞】 故障樹分析法 飛機(jī)維修
1 故障樹分析法簡(jiǎn)介
故障樹分析法（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）是一種自上而下逐層展開的圖形分析方法，是通過對(duì)可能造成系統(tǒng)故障的硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等進(jìn)行分析，畫出邏輯框圖，也就是故障樹，再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)生的故障事件，由總體至部分地按樹狀逐級(jí)進(jìn)行細(xì)化分析，這樣能夠判明基本故障、確定故障發(fā)生的原因、故障的影響和故障發(fā)生的概率等。故障樹分析法的步驟常因分析對(duì)象、分析目的等地不同而略有區(qū)別。但一般可以按以下四個(gè)步驟進(jìn)行，即；
（1）建立故障樹；
（2）建立故障樹的數(shù)學(xué)模型；
（3）故障樹的定性分析和定量分析。
故障樹分析法用機(jī)各系統(tǒng)的故障診斷，是因?yàn)樗哂腥缦聨讉€(gè)特點(diǎn)：
（1）故障樹分析法可以針對(duì)某一特定的故障作層層深入的分析，用清晰的圖形直觀、形象地表述系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，指出部件故障與系統(tǒng)故障之間的邏輯關(guān)系。
（2）故障樹可以清楚地表明，系統(tǒng)故障與哪些部件有關(guān)系，有什么關(guān)系，以及關(guān)系的緊密程度。同時(shí)，也可以從故障樹看出元部件發(fā)生故障后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作有無(wú)影響，有什么影響，有多大的影響，以及通過何種途徑產(chǎn)生影響。
（3）故障樹建成以后，對(duì)于沒有參與過系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試制的管理與維修人員來(lái)說，是一個(gè)形象的直觀的維修指南，在實(shí)際維修應(yīng)用中可以大大縮短維修人員的培訓(xùn)時(shí)間，節(jié)約對(duì)維修人員的培訓(xùn)費(fèi)用[1]。
2 建立故障樹的方法與步驟
先選定系統(tǒng)中最不希望發(fā)生的故障事件作為頂事件，接下來(lái)第一步是找出直接導(dǎo)致該事件發(fā)生的各種可能的因素或各因素的組合，比如硬件故障、軟件故障、環(huán)境因素、人為因素等等。第二步是找出導(dǎo)致第一步中各因素的直接原因。按照此方法向下演繹，一直追溯到引發(fā)系統(tǒng)故障發(fā)生的全部原因，即分析到不需要再分析的底事件為止。然后，再把各種事件用對(duì)應(yīng)的符號(hào)和適用于它們的邏輯關(guān)系的邏輯門和頂端事件相連，這樣就構(gòu)成了一棵以頂事件為根，中間事件為節(jié)，底事件為葉的有若干級(jí)的倒置的故障樹。
3 故障樹分析的數(shù)學(xué)模型
故障樹是由所有底事件的“并”和“交”的邏輯關(guān)系連接構(gòu)成，因此可以用結(jié)構(gòu)函數(shù)作為數(shù)學(xué)工具，來(lái)建立故障樹的數(shù)學(xué)表達(dá)式，以便對(duì)故障事件作出定性分析和定量計(jì)算。為了簡(jiǎn)化分析起見，假設(shè)分析的零部件和系統(tǒng)只有兩種狀態(tài)，正?；蚬收希磺壹僭O(shè)零部件的故障是相對(duì)獨(dú)立的。以由n個(gè)相互獨(dú)立的底事件構(gòu)成的故障樹作為研究對(duì)象。
設(shè)是表示底事件的狀態(tài)變量，取值0或l，設(shè)表示頂事件的狀態(tài)變量，也取值0或1，則有如下定義：
=
=
因故障樹頂事件是系統(tǒng)所不希望發(fā)生的故障狀態(tài)，即=1與此狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的底事件狀態(tài)為零部件故障狀態(tài)，即=1。顯而易見，頂事件狀態(tài)完全取決于底事件，即頂事件的狀態(tài)必須是底事件狀態(tài)的函數(shù)，則有=（X）=（，，…，），稱（X）為故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)，它表示系統(tǒng)狀態(tài)的一種邏輯函數(shù)，其自變量為該系統(tǒng)各組成單元的狀態(tài)。
3.1 與門結(jié)構(gòu)函數(shù)
如果一與門故障樹，=1，=1，…，，則其結(jié)構(gòu)函數(shù)為（x）=1，表示當(dāng)全部零部件都發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)才發(fā)生故障。反之，只要其中一個(gè)=0，則（x）=0，表示只要有一個(gè)零部件不發(fā)生故障，則頂事件不發(fā)生，即系統(tǒng)正常。
3.2 或門結(jié)構(gòu)函數(shù)
如果一個(gè)或門故障樹，=1，而其它=0，則其結(jié)構(gòu)函數(shù)為（x）=1，表示當(dāng)一個(gè)零部件發(fā)生故障，則系統(tǒng)就發(fā)生故障。反之，全部=0，則（x）=0，表示所有零部件不發(fā)生故障，則頂事件不會(huì)發(fā)生，即系統(tǒng)正常。
4 故障樹的定性分析和定量計(jì)算
4.1 定性分析
對(duì)故障樹定性分析的主要目的是：尋找導(dǎo)致與系統(tǒng)有關(guān)的不希望事件發(fā)生的原因和各種原因的組合，即尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有故障模式。從中確定系統(tǒng)的最薄弱的環(huán)節(jié)，從而采取相應(yīng)的措施，予以補(bǔ)救。比如對(duì)關(guān)鍵的零部件采取故障監(jiān)測(cè)與診斷的措施就可以減少排除故障的時(shí)間。
割集是導(dǎo)致故障樹頂事件發(fā)生的若干底事件集合。一個(gè)割集代表了系統(tǒng)故障發(fā)生的一種可能性，即一種失效模式。若將割集中含底事件任意去掉一個(gè)就不成為割集，則稱此為最小割集。路集是故障樹中一些底事件的集合。若將路集中所含底事件任意去掉一個(gè)就不能稱為路集，而稱為最小路集。由于一個(gè)最小割集是包含有最少數(shù)量而又最必須的底事件的集合，而全部最小割集的完整集合則代表了給定系統(tǒng)的全部故障。因此，最小割集的意義在于它描述出處于故障狀態(tài)的系統(tǒng)中所必須排除的故障，顯示出系統(tǒng)中最薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)故障樹進(jìn)行定性分析的主要目的是查清系統(tǒng)出現(xiàn)某種故障有多少種可能性，從而確定系統(tǒng)的最小割集，以便發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)[2]。
4.2 故障樹的定量計(jì)算
故障樹的定量計(jì)算就是利用故障樹這一邏輯圖形作為模型，計(jì)算或估計(jì)頂事件發(fā)生的概率及系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，從而對(duì)系統(tǒng)的可靠性及其故障進(jìn)行定量分析。
一般情況下，故障分布假定為指數(shù)分布，根據(jù)底事件的發(fā)生概率，按照故障樹的邏輯結(jié)構(gòu)逐漸向上運(yùn)算，即可計(jì)算出頂事件的發(fā)生概率。假設(shè)事件，，…，的發(fā)生概率為，，，由這些底事件組成的不同邏輯門結(jié)構(gòu)及其頂事件發(fā)生的概率可按照下列公式進(jìn)行計(jì)算：
（1） 與門結(jié)構(gòu)事件發(fā)生概率
（2） 或門結(jié)構(gòu)事件發(fā)生概率
（3） 頂事件發(fā)生概率
如果某故障樹的全部最小割集，，…，，并假設(shè)不考慮同時(shí)發(fā)生兩個(gè)或兩個(gè)以上零部件故障，各最小割集中沒有重復(fù)出現(xiàn)的底事件。在此前提下，頂事件發(fā)生概率為：
式中，為在t時(shí)刻第j個(gè)最小割集存在的概率；為t時(shí)刻第j個(gè)最小割集中第t個(gè)部件的故障概率；為最小割集數(shù)；為頂事件的發(fā)生概率，即系統(tǒng)的不可靠度。
5 故障樹分析法分析飛機(jī)故障舉例
5.1 PACK出口超溫故障分析
當(dāng)PACK組件出口溫度傳感器探測(cè)到PACK的出口溫度大于 95℃時(shí)，此故障就會(huì)被激發(fā)。此故障出現(xiàn)時(shí)，一般只有ECAM的警告信息和ECS報(bào)告。和壓氣機(jī)超溫故障一樣，在出現(xiàn)此類故障時(shí)，都應(yīng)該先檢查CFDS上有無(wú)相關(guān)信息，如果有，直接根據(jù)CFDS上的提供的信息進(jìn)行排故。當(dāng)CFDS上沒有信息時(shí)，也要檢查ECS的報(bào)告。PACK出口超溫故障會(huì)導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)中區(qū)域溫度控制部分出現(xiàn)問題，因此出現(xiàn)此類故障時(shí)，必須馬上排除。下面就針對(duì)PACK出口超溫故障進(jìn)行故障樹的分析[3]。
5.2 故障樹的建立
（1）頂事件。在空調(diào)系統(tǒng)中，PACK出口超溫故障會(huì)導(dǎo)致客艙或駕駛艙的溫度不能調(diào)節(jié)，飛機(jī)客艙不能進(jìn)行正常的增壓，飛機(jī)駕駛艙的儀表和電子設(shè)備艙的設(shè)備得不到正常的冷卻，在故障等級(jí)中屬于危險(xiǎn)性的故障，要求飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)生此類故障的概率為10-7每飛行小時(shí)。一旦發(fā)生此類故障，將極大地降低飛機(jī)的安全裕度，極大地加重了機(jī)組的負(fù)擔(dān)與壓力，使其無(wú)法正確完成操作，有可能引起飛機(jī)損壞或人員傷亡。建立此故障樹的邊界條件為：不考慮導(dǎo)線故障、環(huán)境因素和人為因素造成的故障，只考慮空調(diào)系統(tǒng)自身的故障。
（2）中間事件。參考A320ASM手冊(cè)21-61-00（PACK組件溫度控制）可以看出，PACK出口溫度超溫故障的觸發(fā)要使PACK出口溫度傳感器感受到95℃才會(huì)激發(fā)警告。因此，除了PACK出口溫度傳感器本身故障以外，只有可能是從防冰活門或旁通活門出來(lái)的熱引氣才會(huì)使PACK出口溫度出現(xiàn)超溫。
（3）底事件。根據(jù)A320的ASM手冊(cè)21-61-00可以知道，如果旁通活門位置非正常的打開，那么引起此現(xiàn)象的原因是旁通活門機(jī)械故障或控制它的PACK 控制器發(fā)出錯(cuò)誤的控制信號(hào)。如果是防冰活門非正常打開造成，那么引起防冰活門不正常打開的原因一般有兩個(gè)，一個(gè)是防冰活門本身故障，二是控制防冰活門的氣動(dòng)傳感器有故障。
5.3 定性分析
通過以上的PACK出口溫度傳感器、防冰活門機(jī)械故障、旁通活門機(jī)械故障的分析，可以得出PACK組件出口超溫的故障樹如下圖1所示。表1列出了故障樹中各符號(hào)的具體含義。
6 結(jié)語(yǔ)
故障樹分析法是系統(tǒng)可靠性研究中常用的一種分析方法。故障樹分析法是在弄清基本失效模式的基礎(chǔ)上，通過建立故障樹的方法，找出系統(tǒng)故障原因，分析系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，以改進(jìn)原有設(shè)備，指導(dǎo)維修，防止事故的發(fā)生。故障樹分析法本身作為故障分析的一種行之有效的方法與飛機(jī)現(xiàn)有的故障監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，可以彌補(bǔ)飛機(jī)內(nèi)部故障監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法將環(huán)境因素與人為因素計(jì)算在內(nèi)的缺陷，提高維修能力，為提高航空公司的競(jìng)爭(zhēng)力提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn)：
[1]虞和濟(jì).故障診斷的基本原理.北京：冶金工業(yè)出版社，1991.
關(guān)鍵詞：液壓舵機(jī) 故障 故障樹分析法 故障樹
中圖分類號(hào)：U664.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（b）-00-02
液壓舵機(jī)作為中小型船舶最重要的輔機(jī)之一，其具有體積緊湊、慣性小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用[1]。據(jù)筆者不完全統(tǒng)計(jì)，北部灣地區(qū)擁有中小型船舶2～3萬(wàn)艘，約有八成船舶安裝了液壓舵機(jī)。液壓舵機(jī)的質(zhì)量與性能好壞直接關(guān)系到船舶安全航行，據(jù)相關(guān)資料分析，相當(dāng)大比例的海損事故是與液壓舵機(jī)的故障有關(guān)，因此，如何準(zhǔn)確、快速地查找出其故障發(fā)生的原因至關(guān)重要。液壓舵機(jī)融合了機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，故障原因繁多，該文選用故障樹分析法對(duì)液壓舵機(jī)的故障進(jìn)行分析。在故障發(fā)生的前期做出及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷，判明故障發(fā)生的薄弱環(huán)節(jié)，找出故障原因和排除方法，這樣可大大減少修理的盲目性，提高經(jīng)濟(jì)性和安全性。
1 故障樹分析法
故障樹分析法簡(jiǎn)稱FTA（Fault Tree Analysis）是一種將系統(tǒng)故障形成的原因作為總體至部分按樹枝狀逐級(jí)細(xì)化的分析方法，它可以圍繞一個(gè)或一些特定的故障模式，進(jìn)行層層追蹤，從而在清晰的故障樹下，表達(dá)了系統(tǒng)故障事件的內(nèi)在聯(lián)系，并提出了單元故障之間的邏輯關(guān)系，有利于找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)[2]。在該文中應(yīng)用故障樹理論對(duì)液壓舵機(jī)的故障進(jìn)行分析研究，繪出故障樹圖，從而可以看出事件的成因與形成過程，能發(fā)現(xiàn)潛在的問題，有利于液壓舵機(jī)整個(gè)系統(tǒng)故障的預(yù)防、預(yù)測(cè)和控制[3]。
2 液壓舵機(jī)常見故障分析
2.1 液壓舵機(jī)常見故障分類
對(duì)于液壓舵機(jī)日常比較容易出現(xiàn)的故障主要分為兩大部分：一是軟件類故障，亦即是與舵機(jī)運(yùn)行有關(guān)的管理制度和船員對(duì)舵機(jī)的操作存在的問題。二是硬件類故障，是指與舵機(jī)相關(guān)的機(jī)器、設(shè)備發(fā)生了功能性的障礙。
2.2 液壓舵機(jī)硬件故障分析
硬件類故障是舵機(jī)故障的主要原因，根據(jù)故障導(dǎo)致的結(jié)果分為以下8小類：
2.2.1 舵不能轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致舵不能轉(zhuǎn)動(dòng)的原因主要有：1）舵令信號(hào)輸出，常見原因是電控線路故障和機(jī)械杠桿故障；2）主泵不能正常供液，變量機(jī)構(gòu)故障、儲(chǔ)能彈簧太軟、輔泵連鎖故障等都會(huì)導(dǎo)致到主泵不能正常供液；3）主油路故障，備用油泵反轉(zhuǎn)、控制閥調(diào)整不當(dāng)、接口處不密封導(dǎo)致的嚴(yán)重泄露都會(huì)形成旁通導(dǎo)致主油路無(wú)油；4）液壓缸油路不通，檢查液壓缸閥、泵閥、鎖舵閥是否沒開，或者安全閥機(jī)械故障
2.2.2 單向舵，不回舵導(dǎo)致單向舵和不能回舵的原因主要有：1）一側(cè)電磁閥磁鐵故障或伺服液壓缸一側(cè)泄露導(dǎo)致只有單向舵令信號(hào)；2）主泵只能單向供液；3）換向閥故障；4）主油路單向不通或旁通。
2.2.3 轉(zhuǎn)舵過慢1）轉(zhuǎn)舵速度的快慢取決于供入轉(zhuǎn)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，旁通閥和安全閥關(guān)閉不嚴(yán)，也會(huì)使轉(zhuǎn)舵速度下降；3）舵令輸出滯后也會(huì)影響轉(zhuǎn)舵的速度。
2.2.4 滯舵滯舵是指舵的轉(zhuǎn)動(dòng)明顯滯后于操舵動(dòng)作，其主要原因有：1）主油路空氣過多；2）舵令輸出滯后，電液式系統(tǒng)內(nèi)有空氣、機(jī)械杠桿間隙過大、激磁電流不足或反饋信號(hào)過強(qiáng)；3）主油路泄露嚴(yán)重或有旁通現(xiàn)象。
2.2.5 沖舵造成沖舵的原因有：1）換向閥不能及時(shí)回中；2）反饋機(jī)構(gòu)故障，比如機(jī)械杠桿連續(xù)松動(dòng)、反饋電路故障等；3）泵變量機(jī)構(gòu)不能及時(shí)回中；4）主油路鎖閉不嚴(yán)。
2.2.6 跑舵跑舵是指在沒有發(fā)出操舵動(dòng)作的情況下自動(dòng)轉(zhuǎn)舵，導(dǎo)致的原因主要有：1）主油路泄露；2）雙泵工作時(shí)中位不一致。
2.2.7 空舵空舵即舵輪空轉(zhuǎn)一定角度后才來(lái)舵，主要原因是油路中有空氣，轉(zhuǎn)動(dòng)舵輪時(shí)必須先壓縮空氣，帶系統(tǒng)壓力上升到一定值時(shí)才能推動(dòng)舵。另一個(gè)原因是主油路泄露、旁通閥或安全閥關(guān)閉不嚴(yán)，也會(huì)產(chǎn)生空舵，管理中不可忽視。
2.2.8 異常噪聲與振動(dòng)異常噪聲分兩種：一是液體噪聲，主要是油位過低、吸入管漏氣和換向沖擊過大引起。二是機(jī)械噪聲，由于聯(lián)軸器不對(duì)中、管路固定差和運(yùn)動(dòng)件不好都會(huì)產(chǎn)生噪聲。
3 液壓舵機(jī)故障樹的建立
液壓舵機(jī)故障樹的建立按如下步驟
進(jìn)行。
（1）收集資料
廣泛收集液壓舵機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維修等技術(shù)資料。通過分析故障實(shí)例，整理出液壓舵機(jī)盡可能多的故障以及故障原因。
（2）選擇和確定頂事件
頂事件是系統(tǒng)最不希望發(fā)生的事件，就液壓舵機(jī)而言最不希望的事情就是“舵機(jī)故障”，因此文中把它定為頂事件。
（3）分析頂事件
液壓舵機(jī)的構(gòu)成涉及到機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，出現(xiàn)故障的范圍廣泛，任何一部分工作不良或相互配合不協(xié)調(diào)均能產(chǎn)生故障，故障與癥狀的關(guān)系并非一一對(duì)應(yīng)，多數(shù)情況下有并發(fā)癥出現(xiàn)。尋找導(dǎo)致液壓舵機(jī)故障發(fā)生的直接的必要和充分原因，并將它們置為頂事件的輸入事件，由于成因后果的多層次性，從而形成一連串的因果鏈[3]。
（4）分析輸入事件
像分析頂事件一樣，把能繼續(xù)分解的輸入事件作為下一級(jí)的頂事件進(jìn)行處理。
（5）建樹
在故障樹建立過程中，首先將頂事件作為第一行；所有導(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因?yàn)榈诙校貜?fù)以上步驟，逐級(jí)向下分解，直到所有導(dǎo)致舵機(jī)故障的原因不能再分解或不必要再分解為止。這樣即建成了一棵倒置的故障樹，如圖1所示。
4 結(jié)語(yǔ)
通過建立液壓舵機(jī)故障的故障樹，不僅能夠說明液壓舵機(jī)故障形成的原因、諸原因之間的層次和因果關(guān)系，還能夠進(jìn)一步說明諸原因之間的邏輯關(guān)系。故障樹分析理論還可以進(jìn)一步將常規(guī)的診斷方法、專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，形成專家診斷系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 鄭士君，孫永明.船舶輔機(jī)教程[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2003.
關(guān)鍵詞：故障樹 分析法 船舶動(dòng)力
中圖分類號(hào)：TK43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（a）-00-01
1 故障樹分析法簡(jiǎn)介
從20世紀(jì)60年代以來(lái)，在一些復(fù)雜系統(tǒng)的故障分析中，形成和發(fā)展了一種新的故障樹分析法。這是一種從系統(tǒng)到部件再到零件的下降形式分析方法。它是從系統(tǒng)開始，通過邏輯符號(hào)與具體單元、零部件相聯(lián)系；與失效的的狀態(tài)事件相聯(lián)系；構(gòu)成一幅樹狀分支圖，稱為故障樹。故障樹分析法首先將分析的系統(tǒng)故障事件作為第一階（即第一行―頂事件），再將導(dǎo)致該事件發(fā)生的直接原因（包括硬件故障、環(huán)境因素、人為差錯(cuò)等）并列為第二階段。用適當(dāng)?shù)氖录?hào)表示，用邏輯門把他們與系統(tǒng)故障事件聯(lián)結(jié)起來(lái)。其次將導(dǎo)致第二階段延長(zhǎng)事件發(fā)生的原因列出為第三階段。兩階之間同樣用事件符號(hào)和邏輯門聯(lián)系。這樣逐段展開，直到把最基本的原因都分析出來(lái)為止，這樣的邏輯圖便是故障樹。利用故障樹去分析系統(tǒng)發(fā)生故障的各種途徑和可靠性特征量，這就是故障樹分析法。
2 故障樹分析法主要特點(diǎn)
（1）它是一種直觀的圖形演繹法。把系統(tǒng)的故障與引起故障的因素，用圖形比較形象的表現(xiàn)出來(lái)。用它來(lái)分析系統(tǒng)失效事件發(fā)生的概率，也可用來(lái)分析零、部件或子系統(tǒng)的失效事件對(duì)系統(tǒng)失效的影響。從故障樹圖由上往下看可知：系統(tǒng)的故障與那些單元有關(guān)系？有怎樣的關(guān)系？多大關(guān)系。從圖由下往上看：知道單元故障對(duì)系統(tǒng)故障的影響，什么影響？影響途徑怎樣？程度有多大？（2）故障樹分析可作定性分析還可作定量分析；不僅可分析單一機(jī)件引起系統(tǒng)失效的影響，而且可以分析多機(jī)件構(gòu)成的子系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)影響；不僅可反映系統(tǒng)內(nèi)部單元與系統(tǒng)故障的關(guān)系，也能反映系統(tǒng)外部因素（環(huán)境因素和人為因素）對(duì)系統(tǒng)的影響。（3）故障樹分析不僅可用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)，也可用于指導(dǎo)正確的維修管理。（4）故障樹的建造工作量十分繁重和復(fù)雜，需要較高的技術(shù)。
3 故障樹的組成
（1）頂事件的選取。它是系統(tǒng)分析的目標(biāo)和對(duì)象，要選擇一個(gè)具有明確意義，可用概率度量，能夠向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障樹的建造。這是故障樹分析中的關(guān)鍵一步。要由多方技術(shù)人員通力合作，經(jīng)過細(xì)致的綜合分析，找出系統(tǒng)失效事件的邏輯關(guān)系。首先分析事故鏈確定主流程，然后確定邊界條件，給出故障樹的范圍，最后利用事件符號(hào)和邏輯符號(hào)畫出故障樹。（3）故障樹的圖形符號(hào)。有兩種圖形符號(hào)，即：邏輯符號(hào)和事件符號(hào)。他們都有各自的具體圖形符號(hào)和意義。（4）故障樹的基本結(jié)構(gòu)。
4 故障樹的建造
4.1 確定頂事件和邊界條件
頂事件是針對(duì)所研究對(duì)象的系統(tǒng)故障事件。是在各種可能的系統(tǒng)故障中篩選出來(lái)的最危險(xiǎn)的事件，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，頂事件不是唯一的，分析的目標(biāo)、任務(wù)不同，應(yīng)選擇不同的頂事件。在很多情況下，頂事件就選定故障模式和影響分析中識(shí)別出來(lái)的致命度高的事件。必要時(shí)還可把大型復(fù)雜系統(tǒng)分解為若干相關(guān)的子系統(tǒng)，以典型的中間事件當(dāng)作若干子故障樹的頂事件進(jìn)行建樹分析，最后再加以綜合。這樣可使任務(wù)簡(jiǎn)單化，并可同時(shí)組織多人分工合作參與建樹工作。
根據(jù)選定的頂事件，合理地確定建樹的邊界條件，以確定故障樹的建樹范圍，故障樹的邊界條件包括：（1）初始狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中的部件有數(shù)種工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)指明與頂事件發(fā)生有關(guān)的部件的工作狀態(tài)。（2）不容許事件。指在建樹的過程中認(rèn)為不容許發(fā)生的事件。（3）必然事件。指系統(tǒng)工作時(shí)在一定條件下必然發(fā)生在一定條件下必然發(fā)生的事件和必然不發(fā)生的事件。
4.2 逐層展開建樹
從頂事件開始，逐級(jí)向下演繹分解展開，一直追蹤至底事件，建立所研究的系統(tǒng)故障和導(dǎo)致該系統(tǒng)故障諸因素之間的邏輯關(guān)系，并將這種關(guān)系用故障樹的圖形符號(hào)表示，構(gòu)成以頂事件為根，若干中間事件和底事件為干枝和分枝的倒樹圖形。要明確系統(tǒng)和部件的工作狀態(tài)，是正態(tài)和故障狀態(tài)；如果是故障狀態(tài)，就應(yīng)弄清是什么故障狀態(tài)，發(fā)生某個(gè)特定故障事件的條件是什么。建樹時(shí)不允許門―門直接相連。門的輸出必須用一個(gè)結(jié)果事件清楚定義，不許門的輸出不經(jīng)結(jié)果事件符號(hào)便直接和另一門連接。在確定邊界條件時(shí)，一般允許把小概率事件當(dāng)作不容許事件，在建樹時(shí)可不考慮。但是，允許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，這是兩個(gè)不同的概念。有些小部件故障或多發(fā)性的小故障事件的出現(xiàn)，所造成的危害可能遠(yuǎn)大于一些大部件或重要設(shè)備的故障后果，因此，這事件不能忽略。
【關(guān)鍵詞】飛機(jī)氧氣系統(tǒng) 故障樹分析法 可靠性
對(duì)民用飛機(jī)而言，氧氣系統(tǒng)一旦發(fā)生故障就有可能導(dǎo)致航班延誤影響正點(diǎn)率，更嚴(yán)重的可能會(huì)危及飛行安全以及機(jī)組人員與乘客生命安全。因此，對(duì)飛機(jī)氧氣系統(tǒng)的常見故障進(jìn)行分析，提高飛機(jī)氧氣系統(tǒng)的可靠性、安全性和有效性就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一、A320氧氣系統(tǒng)
飛機(jī)的氧氣系統(tǒng)作為飛機(jī)主要系統(tǒng)之一，它的任務(wù)就是在飛機(jī)座艙增壓失效時(shí)為機(jī)組，乘務(wù)員和乘客提供生命活動(dòng)所必需的氧氣，保障生命安全。飛機(jī)氧氣系統(tǒng)可分為機(jī)組氧氣系統(tǒng)，旅客氧氣系統(tǒng)和便攜式氧氣系統(tǒng)。如果駕駛艙壓力突然減少或者有煙霧以及危險(xiǎn)氣體時(shí)，機(jī)長(zhǎng)，副駕駛和觀察員可以在任意時(shí)刻根據(jù)自身的需要選擇是否使用氧氣面罩；而只有在座艙失壓時(shí)，乘務(wù)人員和旅客才能允許使用氧氣面罩。便攜是氧氣系統(tǒng)主要用于急救和一些特殊需求的人員。下圖為A320機(jī)組氧氣系統(tǒng)原理圖。
二、故障樹分析法
故障樹分析法（Fault Tree Analysis）簡(jiǎn)稱FTA，是目前我們?cè)谘芯肯到y(tǒng)可靠性中一種比較常用的方法。1961年由美國(guó)貝爾電話研究室的華特先生提出，其后在航空領(lǐng)域，原子反應(yīng)堆等復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中得到了充分利用。FTA是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件的分析方法。它將系統(tǒng)失效和各種硬件軟件因素用恰當(dāng)?shù)倪壿嫹?hào)連接起來(lái)，構(gòu)成一幅倒立樹狀圖形，來(lái)分析系統(tǒng)失效發(fā)生的概率。FTA不僅可以對(duì)系統(tǒng)失效做出定性分析同時(shí)也可以做定量的分析，定性分析即找出各種底事件對(duì)系統(tǒng)失效的傳播途徑，而定量分析則是根據(jù)底事件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)影響的輕重程度來(lái)計(jì)算系統(tǒng)失效的概率。
首先要確定頂事件，即導(dǎo)致系統(tǒng)失效的故障狀態(tài)。確立好頂事件后，對(duì)其進(jìn)行分析從而找出引起它發(fā)生的直接原因，并將所有找出的直接原因與頂事件用恰當(dāng)?shù)倪壿嫹?hào)聯(lián)系起來(lái)。然后分析每一個(gè)造成系統(tǒng)失效的直接原因，若還能進(jìn)行進(jìn)一步分解，則將其作為下一級(jí)的輸入事件，如果對(duì)頂事件那樣進(jìn)行分析處理尋找其間接原因。循環(huán)往復(fù)逐級(jí)向下分解直到所有輸入事件不能再分解為止，就構(gòu)成了一幅完整的故障樹圖。
三、A320飛機(jī)氧氣系統(tǒng)典型故障的分析
本文以A320的氧氣系統(tǒng)為例，來(lái)進(jìn)一步說明故障樹分析法在飛機(jī)氧氣系統(tǒng)失效時(shí)排除故障的具體方法。通過對(duì)A320氧氣系統(tǒng)的工作原理和故障原因進(jìn)行綜合分析后，總結(jié)出氧氣系統(tǒng)故障可以分為下列幾種情況：首先，故障可分為機(jī)組氧氣系統(tǒng)故障和旅客氧氣系統(tǒng)故障；其次，機(jī)組氧氣系統(tǒng)故障又可分為機(jī)組氧氣系統(tǒng)喪失供氧能力和氧氣管道壓力低且警告系統(tǒng)失效兩種情況：而旅客氧氣系統(tǒng)故障可分為座艙失壓氧氣系統(tǒng)無(wú)法供氧和單個(gè)旅客服務(wù)組件（PSU）故障。機(jī)組氧氣系統(tǒng)喪失供氧能力故障樹見圖1。
如圖1所示，該故障樹清晰明了的表達(dá)在機(jī)組氧氣系統(tǒng)喪失供氧能力和兩個(gè)中部時(shí)間以及四個(gè)底事件之間的邏輯關(guān)系。此時(shí)，對(duì)飛機(jī)而言，會(huì)導(dǎo)致其失去控制而損毀；對(duì)于機(jī)組而言，飛行員可能由于高空缺氧造成暈厥，甚至窒息死亡；而對(duì)于乘客來(lái)說，絕大多數(shù)無(wú)法幸免。從上圖可以看出，造成該故障的主要原因?yàn)檠鯕鉂B漏及氧氣瓶組件故障，對(duì)于駕駛艙氧氣面罩無(wú)法使用的問題，其發(fā)生的概率是比較小的，所以應(yīng)根據(jù)AMM35-12-41PB401中的規(guī)定排除故障。
圖2顯示為飛機(jī)氧氣管道壓力低且警告功能失效，這種情況與機(jī)務(wù)在航前檢查時(shí)沒有仔細(xì)檢查氧氣管路是否滲漏有關(guān)，會(huì)降低緊急情況下機(jī)組的工作能力，直接影響了安全飛行裕度。對(duì)于滲漏和氧氣瓶組件故障，可以按照?qǐng)D1方法進(jìn)行排故；對(duì)于低壓開關(guān)故障，應(yīng)按IPC35-32-09-10檢查開關(guān)，重新安裝后，測(cè)試是否正常。
故障樹圖3顯示，單個(gè)PSU故障是由氧氣面罩不能收放，氧氣化學(xué)發(fā)生器故障和輸送電纜及連接器故障造成的。氧氣化學(xué)發(fā)生器故障通常是旅客在使用完氧氣面罩后，機(jī)務(wù)人員應(yīng)及時(shí)參考IPC35-32-09-33更換新氧氣瓶及面罩，依據(jù)AMM35-32-42-210-001/002對(duì)氧氣瓶以及壓力檢查，對(duì)其充氧使其壓力達(dá)到規(guī)定水平；對(duì)于面罩不能收放，應(yīng)依據(jù)AMM35-21-00重新整理和收納氧氣面罩，并檢查其容器。對(duì)于A320來(lái)說，全機(jī)共有54套PSU，其中26套有3個(gè)氧氣面罩，28套有4個(gè)氧氣面罩，總共有190個(gè)氧氣面罩可供使用，而A320客艙座位數(shù)為150個(gè)，根據(jù)CCAR25（運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定的客艙氧氣面罩的總數(shù)必須比座位數(shù)多10%以上。也就是說在A320客艙中，比規(guī)定值10%還要富裕17%，即不會(huì)造成災(zāi)難性或危險(xiǎn)事件的發(fā)生。
四、結(jié)束語(yǔ)
通過對(duì)飛機(jī)氧氣的典型失效形式用故障樹的方法進(jìn)行分析，顯而易見，故障樹分析法與傳統(tǒng)的排故方法相比，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的維修方法是在其發(fā)生故障后，一一檢查所有可能失效的部件，而故障樹分析法則是根據(jù)故障形式及故障原因直接找出最根本的失效事件，節(jié)約了維修的時(shí)間和成本，提高了排除故障的速度和精度。綜合故障樹分析在飛機(jī)氧氣系統(tǒng)中實(shí)踐的成功性，建議可以將這種分析方法用在更多的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中。
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Abstract: Failure Tree Analysis（FAT）, also known as falut tree analysis, is a method to analyze the causes of the system failure from whole to the parts according to the tree structure step by step. From the systemic point of view, the failure may be caused by defects and performance of specific components（hardware）, or caused by software, for example, the procedural errors of automatic control devices. In addition, the improper operation of operators or not attentive operation also can cause failure. Therefore, we should apply this method to analyze and diagnose the common fault of the diesel engine system.
關(guān)鍵詞：故障樹；發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障；柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
Key words: fault tree；failure of engine system；diesel engines
中圖分類號(hào)：TM31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2011）13-0042-02
0 引言
故障樹分析法簡(jiǎn)稱FTA（Failure Tree Analysis），是1961年為可靠性及安全情況，由美國(guó)貝爾電話研究室的華特先生首先提出的。其后，在航空和航天的設(shè)計(jì)、維修，原子反應(yīng)堆、大型設(shè)備以及大型電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，故障樹分析法雖還處在不斷完善的發(fā)展階段，但其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，是一種很有前途的故障分析法。故障樹分析（FAT）是一種適用于復(fù)雜系統(tǒng)可靠性和安全性分析的有效工具，是一種在提高系統(tǒng)可靠性的同時(shí)又最有效的提高系統(tǒng)安全性的方法。當(dāng)前，超大型工程的建設(shè)，對(duì)可靠性，安全性提出了更高的要求，因此，故障樹分析法已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到宇航，核能，化工，電子，機(jī)械和采礦等各個(gè)領(lǐng)域。
1 故障樹分析法的特點(diǎn)
它是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它從系統(tǒng)開始，通過由邏輯符號(hào)繪制出的一個(gè)逐漸展開成樹狀的分枝圖，來(lái)分析故障事件（又稱頂端事件）發(fā)生的概率。同時(shí)也可以用來(lái)分析零件、部件或子系統(tǒng)故障對(duì)系統(tǒng)故障的影響，其中包括人為因素和環(huán)境條件等在內(nèi)。它對(duì)系統(tǒng)故障不但可以做定性的而且還可以做定量的分析；不僅可以分析由單一構(gòu)件所引起的系統(tǒng)故障，而且也可以分析多個(gè)構(gòu)件不同模式故障而產(chǎn)生的系統(tǒng)故障情況。因?yàn)楣收蠘浞治龇ㄊ褂玫氖且粋€(gè)邏輯圖，因此，不論是設(shè)計(jì)人員或是使用和維修人員都容易掌握和運(yùn)用，并且由它可派生出其他專門用途的“樹”。例如，可以繪制出專用于研究維修問題的維修樹，用于研究經(jīng)濟(jì)效益及方案比較的決策樹等。
2 故障樹的建立
故障樹是實(shí)際系統(tǒng)故障的組合和傳遞關(guān)系正確而抽象的表達(dá)，建樹是否完整會(huì)直接影響定性，定量分析的結(jié)果，是關(guān)鍵的一步。建樹方法分為人工建樹和計(jì)算機(jī)輔助建樹，建樹就是按照嚴(yán)格的演繹邏輯，從頂事件開始，向下逐級(jí)追溯事件的直接原因，直至找出全部底事件為止。根據(jù)故障樹分析方法確定頂事件是發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而引起的原因主要為：飛車故障，缸體故障，燒瓦故障，曲軸故障，飛輪碎裂，氣門落缸等（其中任意原因都可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障）。以這幾項(xiàng)作為次要事件，逐漸往下分析其原因，層層深入，最終建立起柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的失效故障圖。見圖1。
圖1中，方框的事件代表結(jié)果事件，它又分為頂事件和中間事件，是由其它事件或事件組合導(dǎo)致的事件。圓圈事件表示底事件，是基本故障事件或不需再探明的事件，但一般它的故障分布是已知的，是導(dǎo)致其他事件發(fā)生的原因事件。
其中，各個(gè)數(shù)字和字母代表的含義為：①“飛車”故障，②“粘缸”故障，③“燒瓦”故障，④“曲軸”故障，⑤“活塞敲缸”故障，⑥飛輪碎裂，⑦“拉缸”故障，⑧氣門落缸。
A：燃油超供 a1：噴油泵柱塞被卡，a2：拉桿及調(diào)速器的活動(dòng)部位卡滯，a3：調(diào)速器系統(tǒng)故障
B：竄燒機(jī)油 b1：空氣濾清器油盤油面過高，b2：曲軸箱，b3：回游孔堵塞
C：散熱系統(tǒng)工作不良
D：機(jī)油壓力過大 d1：機(jī)油質(zhì)量不好，d2：油流動(dòng)磨損，d3：軸瓦卸油，d21：機(jī)油泵磨損，d22：曲軸油道工藝脫落
E：軸瓦預(yù)金緊高度不合要求
F：機(jī)油問題f1：機(jī)油品質(zhì)不佳，f2：機(jī)油壓力過低，f3：機(jī)油濾清器使用不當(dāng)
G：軸瓦和軸頸裝配間隙過小
H：曲軸問題h1：曲軸軸頸兩端圓角過小，h2：曲軸自身質(zhì)量差，h3：曲軸裝配間隙過大，h4：曲軸不良
I：供油時(shí)間和供油量出錯(cuò)
J：主軸瓦不同軸
K：活塞的裝配問題k1：活塞與汽缸配合間隙過大，k2：活塞方向裝反或活塞變，k3：汽缸墊過薄，k4：連桿裝配不好或連桿彎曲
L：燃燒不良l1：燃燒室內(nèi)積碳嚴(yán)重，l2：可燃?xì)怏w燃燒過快
M：噴油提前角過大
N：制造加工或裝配不當(dāng) n1：飛輪殼緊固螺栓松動(dòng)，n2：曲軸軸向或徑向間隙過大，n3：曲軸與飛輪殼同軸度較差
O：傳動(dòng)組件平衡超差
P：使用不當(dāng)因素p1：油使用不當(dāng)，p2：發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過高，p3：填壓器竄油，p4：嚴(yán)重超載，p21：冷卻添加不足，p22：點(diǎn)火時(shí)機(jī)不正確，p23：節(jié)溫器工作不良
Q：裝配和加工因素q1：活塞裝配間隙過小，q2：活塞環(huán)開口間隙太小，q3：活塞緯度影響
R：氣門桿折斷
S：氣門彈簧折斷
T：氣門彈簧座開裂
U：氣門鎖靠攏夾脫落
3 定性分析
故障樹的定性分析主要任務(wù)是尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的失效形式，也就是要找到故障樹的最小割集或全部最小割集。割集代表了該系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性，最小割集（MCS）是底事件不能再減少的割集。一個(gè)最小割集代表引起故障樹頂事件發(fā)生的一種模式，最小割集發(fā)生時(shí)，頂事件必然發(fā)生。最小割集指出了處于故障狀態(tài)的系統(tǒng)所必須修理的基本故障，指出了系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)。求解最小割集的方法有上行法，質(zhì)數(shù)法和下行法。這里主要介紹下行法。下行法（fussell-vesely法）特點(diǎn)是從頂事件開始從下逐級(jí)進(jìn)行，遇到與門就把與門下面的所有輸入事件均排列成同一行;遇到或門就把或門下面的所有輸入事件均排列于一列。往下一直到不能分解為止。從而找出全部最小割集。最小割集是包含了最小數(shù)量而又必須的事件的集合，其含義在于它描述了處于故障狀態(tài)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)所必須修理的基本故障。通過對(duì)最小集合的分析，可以找到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)以提高工作的可靠性。
4 結(jié)論
4.1 文中給出的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)故障書能夠較全面清晰的反映發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障成因，故障之間關(guān)系，以及各種可能故障傳遞途徑。
4.2 故障樹為設(shè)計(jì)，檢測(cè)，維護(hù)和維修柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供了一種形象圖解，指導(dǎo)人們?nèi)ゲ檎夜收?，改進(jìn)和強(qiáng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可靠行提供了有效的定性分析和定量評(píng)價(jià)方法。
4.3 在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作中，經(jīng)常遇到不同故障程度的底事件，將其計(jì)算并求出最小割集，有助于掌握柴油發(fā)動(dòng)機(jī)故障的規(guī)律和特征。故障樹分析理論可以進(jìn)一步將常規(guī)的故障診斷方法和計(jì)算機(jī)程序技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，形成專家系統(tǒng)，這樣可以方便和快捷的進(jìn)行故障診斷。
參考文獻(xiàn)：
