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故障樹分析范文第1篇

關鍵詞：液壓舵機 故障 故障樹分析法 故障樹

中圖分類號：U664.41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-02

液壓舵機作為中小型船舶最重要的輔機之一，其具有體積緊湊、慣性小、運轉平穩等優點，目前已被廣泛應用[1]。據筆者不完全統計，北部灣地區擁有中小型船舶2～3萬艘，約有八成船舶安裝了液壓舵機。液壓舵機的質量與性能好壞直接關系到船舶安全航行，據相關資料分析，相當大比例的海損事故是與液壓舵機的故障有關，因此，如何準確、快速地查找出其故障發生的原因至關重要。液壓舵機融合了機械結構、液壓系統和電氣控制系統，故障原因繁多，該文選用故障樹分析法對液壓舵機的故障進行分析。在故障發生的前期做出及時、準確的判斷，判明故障發生的薄弱環節，找出故障原因和排除方法，這樣可大大減少修理的盲目性，提高經濟性和安全性。

1 故障樹分析法

故障樹分析法簡稱FTA（Fault Tree Analysis）是一種將系統故障形成的原因作為總體至部分按樹枝狀逐級細化的分析方法，它可以圍繞一個或一些特定的故障模式，進行層層追蹤，從而在清晰的故障樹下，表達了系統故障事件的內在聯系，并提出了單元故障之間的邏輯關系，有利于找出系統的薄弱環節[2]。在該文中應用故障樹理論對液壓舵機的故障進行分析研究，繪出故障樹圖，從而可以看出事件的成因與形成過程，能發現潛在的問題，有利于液壓舵機整個系統故障的預防、預測和控制[3]。

2 液壓舵機常見故障分析

2.1 液壓舵機常見故障分類

對于液壓舵機日常比較容易出現的故障主要分為兩大部分：一是軟件類故障，亦即是與舵機運行有關的管理制度和船員對舵機的操作存在的問題。二是硬件類故障，是指與舵機相關的機器、設備發生了功能性的障礙。

2.2 液壓舵機硬件故障分析

硬件類故障是舵機故障的主要原因，根據故障導致的結果分為以下8小類：

2.2.1 舵不能轉動導致舵不能轉動的原因主要有：1）舵令信號輸出，常見原因是電控線路故障和機械杠桿故障；2）主泵不能正常供液，變量機構故障、儲能彈簧太軟、輔泵連鎖故障等都會導致到主泵不能正常供液；3）主油路故障，備用油泵反轉、控制閥調整不當、接口處不密封導致的嚴重泄露都會形成旁通導致主油路無油；4）液壓缸油路不通，檢查液壓缸閥、泵閥、鎖舵閥是否沒開，或者安全閥機械故障

2.2.2 單向舵，不回舵導致單向舵和不能回舵的原因主要有：1）一側電磁閥磁鐵故障或伺服液壓缸一側泄露導致只有單向舵令信號；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 轉舵過慢1）轉舵速度的快慢取決于供入轉舵油缸的油量，所以故障多由主泵流量不足引起；2）主油路有旁通泄露，旁通閥和安全閥關閉不嚴，也會使轉舵速度下降；3）舵令輸出滯后也會影響轉舵的速度。

2.2.4 滯舵滯舵是指舵的轉動明顯滯后于操舵動作，其主要原因有：1）主油路空氣過多；2）舵令輸出滯后，電液式系統內有空氣、機械杠桿間隙過大、激磁電流不足或反饋信號過強；3）主油路泄露嚴重或有旁通現象。

2.2.5 沖舵造成沖舵的原因有：1）換向閥不能及時回中；2）反饋機構故障，比如機械杠桿連續松動、反饋電路故障等；3）泵變量機構不能及時回中；4）主油路鎖閉不嚴。

2.2.6 跑舵跑舵是指在沒有發出操舵動作的情況下自動轉舵，導致的原因主要有：1）主油路泄露；2）雙泵工作時中位不一致。

2.2.7 空舵空舵即舵輪空轉一定角度后才來舵，主要原因是油路中有空氣，轉動舵輪時必須先壓縮空氣，帶系統壓力上升到一定值時才能推動舵。另一個原因是主油路泄露、旁通閥或安全閥關閉不嚴，也會產生空舵，管理中不可忽視。

2.2.8 異常噪聲與振動異常噪聲分兩種：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。二是機械噪聲，由于聯軸器不對中、管路固定差和運動件不好都會產生噪聲。

3 液壓舵機故障樹的建立

液壓舵機故障樹的建立按如下步驟

進行。

（1）收集資料

廣泛收集液壓舵機產品設計、運行、維修等技術資料。通過分析故障實例，整理出液壓舵機盡可能多的故障以及故障原因。

（2）選擇和確定頂事件

頂事件是系統最不希望發生的事件，就液壓舵機而言最不希望的事情就是“舵機故障”，因此文中把它定為頂事件。

（3）分析頂事件

液壓舵機的構成涉及到機械結構、液壓系統和電氣控制系統，出現故障的范圍廣泛，任何一部分工作不良或相互配合不協調均能產生故障，故障與癥狀的關系并非一一對應，多數情況下有并發癥出現。尋找導致液壓舵機故障發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，把能繼續分解的輸入事件作為下一級的頂事件進行處理。

（5）建樹

在故障樹建立過程中，首先將頂事件作為第一行；所有導致頂事件發生的原因為第二行，重復以上步驟，逐級向下分解，直到所有導致舵機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 結語

通過建立液壓舵機故障的故障樹，不僅能夠說明液壓舵機故障形成的原因、諸原因之間的層次和因果關系，還能夠進一步說明諸原因之間的邏輯關系。故障樹分析理論還可以進一步將常規的診斷方法、專家的經驗知識和計算機技術有機地結合在一起，形成專家診斷系統。

參考文獻

[1] 鄭士君，孫永明.船舶輔機教程[M].大連：大連海事大學出版社，2003.

故障樹分析范文第2篇

關鍵詞：故障樹 分析法 船舶動力

中圖分類號：TK43 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（a）-00-01

1 故障樹分析法簡介

從20世紀60年代以來，在一些復雜系統的故障分析中，形成和發展了一種新的故障樹分析法。這是一種從系統到部件再到零件的下降形式分析方法。它是從系統開始，通過邏輯符號與具體單元、零部件相聯系；與失效的的狀態事件相聯系；構成一幅樹狀分支圖，稱為故障樹。故障樹分析法首先將分析的系統故障事件作為第一階（即第一行―頂事件），再將導致該事件發生的直接原因（包括硬件故障、環境因素、人為差錯等）并列為第二階段。用適當的事件符號表示，用邏輯門把他們與系統故障事件聯結起來。其次將導致第二階段延長事件發生的原因列出為第三階段。兩階之間同樣用事件符號和邏輯門聯系。這樣逐段展開，直到把最基本的原因都分析出來為止，這樣的邏輯圖便是故障樹。利用故障樹去分析系統發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

（1）它是一種直觀的圖形演繹法。把系統的故障與引起故障的因素，用圖形比較形象的表現出來。用它來分析系統失效事件發生的概率，也可用來分析零、部件或子系統的失效事件對系統失效的影響。從故障樹圖由上往下看可知：系統的故障與那些單元有關系？有怎樣的關系？多大關系。從圖由下往上看：知道單元故障對系統故障的影響，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；不僅可分析單一機件引起系統失效的影響，而且可以分析多機件構成的子系統對系統影響；不僅可反映系統內部單元與系統故障的關系，也能反映系統外部因素（環境因素和人為因素）對系統的影響。（3）故障樹分析不僅可用于指導設計，也可用于指導正確的維修管理。（4）故障樹的建造工作量十分繁重和復雜，需要較高的技術。

3 故障樹的組成

（1）頂事件的選取。它是系統分析的目標和對象，要選擇一個具有明確意義，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鍵一步。要由多方技術人員通力合作，經過細致的綜合分析，找出系統失效事件的邏輯關系。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，最后利用事件符號和邏輯符號畫出故障樹。（3）故障樹的圖形符號。有兩種圖形符號，即：邏輯符號和事件符號。他們都有各自的具體圖形符號和意義。（4）故障樹的基本結構。

4 故障樹的建造

4.1 確定頂事件和邊界條件

頂事件是針對所研究對象的系統故障事件。是在各種可能的系統故障中篩選出來的最危險的事件，對于復雜的系統，頂事件不是唯一的，分析的目標、任務不同，應選擇不同的頂事件。在很多情況下，頂事件就選定故障模式和影響分析中識別出來的致命度高的事件。必要時還可把大型復雜系統分解為若干相關的子系統，以典型的中間事件當作若干子故障樹的頂事件進行建樹分析，最后再加以綜合。這樣可使任務簡單化，并可同時組織多人分工合作參與建樹工作。

根據選定的頂事件，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。當系統中的部件有數種工作狀態時，應指明與頂事件發生有關的部件的工作狀態。（2）不容許事件。指在建樹的過程中認為不容許發生的事件。（3）必然事件。指系統工作時在一定條件下必然發生在一定條件下必然發生的事件和必然不發生的事件。

4.2 逐層展開建樹

從頂事件開始，逐級向下演繹分解展開，一直追蹤至底事件，建立所研究的系統故障和導致該系統故障諸因素之間的邏輯關系，并將這種關系用故障樹的圖形符號表示，構成以頂事件為根，若干中間事件和底事件為干枝和分枝的倒樹圖形。要明確系統和部件的工作狀態，是正態和故障狀態；如果是故障狀態，就應弄清是什么故障狀態，發生某個特定故障事件的條件是什么。建樹時不允許門―門直接相連。門的輸出必須用一個結果事件清楚定義，不許門的輸出不經結果事件符號便直接和另一門連接。在確定邊界條件時，一般允許把小概率事件當作不容許事件，在建樹時可不考慮。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，這是兩個不同的概念。有些小部件故障或多發性的小故障事件的出現，所造成的危害可能遠大于一些大部件或重要設備的故障后果，因此，這事件不能忽略。

故障樹分析范文第3篇

關鍵詞 安全性設計；故障樹分析；產品設計；方法介紹

1 故障樹分析方法概述

故障樹是一種邏輯因果關系圖，呈現出特殊的倒立樹狀。它通過使用各種邏輯門符號、事件符號和轉移符號來描述系統中各種事件和狀態之間的因果邏輯關系。通俗來說，故障樹中邏輯門的輸入事件是輸出事件的“因”，邏輯門的輸出事件是輸入事件的“果”。

故障樹分析自上而下，通過依次展開更為詳細（或者叫更低一級）的設計層次逐步向下進行。

2 故障樹方法前期準備工作

首先，設計人員應該熟悉設計說明書、原理圖（包括流程圖、結構圖）、運行規程、維修規程和有關數據庫以及其余相關資料。熟悉系統，設計人員可以從以下幾個方面入手：

1）設計人員應徹底掌握系統的設計意圖、結構、功能、邊界（包括人機接口）和環境情況；

2）設計人員應辨明人為因素以及軟件對系統的影響；

3）設計人員應辨識系統可能采取的各種狀態模式以及這些模式之間的相互轉換，必要時應繪制狀態模式以及轉畫圖以幫助弄清系統成功或故障與單位成功或故障之間的關系，有利于正確建樹；

4）根據系統復雜程度和要求，必要時進行系統故障模式及影響分析，以幫助辨識各種故障事件以及人為失誤和共因故障；

5）根據系統復雜程度，必要時應繪制系統可靠性框圖以幫助正確形成故障樹的頂部結構和實現故障樹的早期模塊化以縮小故障樹的規模；

6）為徹底地熟悉系統，設計人員除了完成上述工作外，還應該隨時征求有經驗的設計人員和運行維修人員意見，最好有上述人員參與建樹工作，方能保證故障樹分析工作順利開展，且建成的故障樹的正確性，并可以達到預期的分析目的。

在充分熟悉系統后，設計人員應根據系統的任務要求和對系統的了解確定本次故障樹分析的目的。在實際工業設計過程中，同一個系統或者設備，因為分析的目的不一樣，系統或者設備的模型化結果也會大不相同，反映在故障樹上也會不一樣。

3 故障樹分析方法步驟

故障樹分析根據分析對象、分析目的、精細程度等的不同而不同，但一般按如下步驟進行：

1）故障樹的建造；

2）故障樹規范化、簡化和模塊分解；

3）定性分析；

4）定量分析；

5）編寫故障樹分析報告。

故障樹的建造首先應選擇恰當的頂事件。在確定頂事件時，可以通過在初步故障分析基礎上，設計人員找出系統可能發生的所有故障狀態，這個過程可以結合故障模式及影響分析進行，也可借鑒其它類似系統使用過程中發生過的故障事件。然后，篩選出最不希望發生的故障狀態作為頂事件。

頂事件確定后，自上而下開始建樹，應逐級進行。

將確定的頂事件寫在頂部的框內，然后將引起頂事件的全部必要而又充分的直接原因事件寫在相應事件符號中畫出第二排，下一步根據實際設計中它們的邏輯關系用適當的邏輯門進行連結。遵循以上原則逐步建樹，直至所有最低一排事件都為底事件。

規范化故障樹是指僅含有基本事件、結果事件，以及“與”、“或”、“非”三種邏輯門的故障樹。要將建好的故障樹變成規范化的故障樹，必須確定對特殊事件的處理規則和對特殊邏輯門進行邏輯等效的變換規則。

故障樹的簡化，可根據布爾代數運算規則對故障樹進行簡化。

對于較大規模的已經規范化和簡化的故障樹需要進行模塊分解，這里的模塊是指至少有兩個底事件但同時又不是所有底事件的集合，在集合中這些底事件向上可匯集到同一個邏輯門，且又只能通過這個邏輯門才能到達頂事件。同時，故障樹中所有的其它底事件向上都不能到達該邏輯門。

對故障樹進行定性分析的目的在于尋找導致頂事件發生的原因及原因組合。通過識別引起頂事件發生的全部故障模式，它可以幫助判斷潛在故障，達到改進設計的目地；也可以用于進行指導故障診斷，從而改進維護和使用方案。

對于正在設計中的產品，由定性分析的結果可以尋找到產品設計上的薄弱環節、重點部位、重要底事件、試驗需求和改進設計應采取的方案等。對于最終設計成型的產品，通過定性分析結果可以確定產品已分析的頂事件的故障概率，檢測產品的最佳配置，指導故障定位和使用維護方案的制定；還為技術支持、管理維護提供指導。

故障樹定量分析是在已知底事件的發生概率的前提下得到頂事件的故障概率。這要求一開始必須擁有所有底事件的故障數據，從而才能求出故障樹最小割集。

在定量分析中，應假定各個底事件的故障是相互獨立的。若某些底事件互相不獨立，則按照統計獨立的假設進行計算時將出現工程上難以接受的誤差，此時應參考其它專門文獻進行不獨立所需的修正。

在故障樹分析結束時，應將分析結果寫成報告，故障樹分析報告應包括下列主要內容：分析任務；分析假設；分析方法；數據源說明；系統的可靠性框圖；不希望事件（頂事件）及其發生概率；最小割集及其發生概率和重要度；基本事件和條件事件的重要度；可靠性關鍵項目及其不能從設計中消除的原因。

4 結論

故障樹分析是一種對復雜系統常用的安全性、可靠性分析方法。它通過演繹的故障分析法研究系統特定的頂事件，自上向下嚴格按事件的層次進行邏輯分析和因果判斷，找出故障事件的必要而充分的各類原因，畫出邏輯關系圖（故障樹），最終找出導致頂事件發生的所有原因和原因組合。由分析結果可以確定被分析系統的薄弱環節、關鍵部位、應采取的措施、對可靠性試驗的要求等。這些都顯示出其在工業設計過程中的重要性和必要性。廣大設計人員只有不斷在其設計過程中深刻融合安全性設計理念，讓安全可靠成為產品一大亮點，設計出的產品才能真正被業界所肯定，被市場所接受。

參考文獻

[1]曹晉華，等.故障樹分析指南.國防科學技術工業委員會，1998-03-16.

故障樹分析范文第4篇

關鍵詞：故障樹分析法；FTA；無人機；定性；定量；應用

中圖分類號：TN83 中圖分類號：A

1 概述

故障樹分析法（FTA——Fault Tree Analysis）是目前國內外進行系統安全性分析和風險評價所普遍采用的方法之一，它用邏輯推理的方法，形象地進行危險的分析工作，直觀、明了、思路清晰、邏輯性強，可以做定性分析，也可以做定量分析，目前已在多個領域得到了廣泛應用。

2 創新點

（1）首次定量分析了飛機的安全風險，將FTA技術運用機飛行全階段的事故分析，填補了安全性量化分析的空白。

（2）首次從可靠性、安全性的角度系統地分析了飛機余度設計的合理性，找出薄弱環節與重點產品，為確定生產與維護中的重點控制范圍提供了更為科學的依據。

3 相關概念

FTA技術是通過對可能造成系統故障的各種因素（包括硬件、軟件、環境、人為因素等）進行分析，畫出邏輯框圖（即故障樹），從而確定系統故障原因的各種可能組合方式及其發生概率，以便采取相應的糾正措施提高系統可靠性的一種設計方法。它不僅能反映單元故障對系統的影響，還能反映幾個單元故障組合對系統的影響，并把這種影響的中間過程用故障樹清楚地表示出來。這些優點使FTA更適合于對復雜系統故障的全面綜合分析。它的指導標準：GJB/Z 768A-98《故障樹分析指南》。

故障樹分析（FTA）的目的是：通過建造故障樹透徹了解系統的故障邏輯關系，找出導致頂事件的所有基本故障原因事件或基本故障原因事件組合，并量化其故障概率，從而辨識出系統在安全性或可靠性設計上的薄弱環節，以便改善設計或完善維修方案，有效降低風險。

4 無人機的FTA工作

為了對無人機首飛的損失概率進行預計評估，將采用FTA技術進行分析。結合工程實際，把這項工作分解成了幾個階段。

（1）系統級FTA

結合工程經驗，對飛機在整個典型任務剖面內，從滑跑起飛、爬升、巡航、下滑、著陸等每個階段可能發生的致命故障作了詳細全面的分析，共找出5個頂事件。

（2）設備級FTA

正確建立故障樹是FTA工作的基礎及關鍵，它直接影響到最終的分析結論。保證故障樹的正確性，要求對各系統對本系統的工作原理、設計意圖、工作方式進行清理。在此基礎之上，各專業依據FTA工作指南和我們分析得出的各專業的頂事件進行了詳細的FTA，并建立設備/組件級故障樹分析如圖1，通過分析找出4個最小割集如表1。

a.定性分析：按照上行法或下行法分析發現系統最小割集均為2階割集，無單點故障，但從發生的故障率可以判斷系統主要薄弱環節是1#繼電器故障斷開、2#繼電器故障斷開，均屬于外協成品燃油測量控制盒EUC-15，在產品研制中，應將特別注意保證1#繼電器與2#繼電器的設計與生產質量；在使用中，應著重注意該薄弱環節的維護檢查。

b.定量分析：先根據成品技術協議或統計數據等確定底事件的故障率λ，通過仔細認真的分析，合理確定故障模式頻數比，后根據邏輯門的計算公式計算出上一級的事件的故障率λ或故障概率P，這樣一級一級從下而上可以推算出頂事件的故障率或故障概率。邏輯門計算公式如下：

根據上述方法最后得出燃油系統不能按要求供油的故障概率。

（3）結論

根據各系統分析出的分系統的頂事件（即飛機頂層原因分析的底事件）的發生概率和故障樹，再進行整機的致命故障概率計算，找出頂事件發生的各種原因和原因組合。各設備級的FTA工作結果是系統級FTA的輸入，依據邏輯門的計算公式就能計算出各事故的發生概率，從而算出飛機首飛成功的概率為0.99。

5 難點和解決措施

本次工作的難點是準確合理的建樹和找出各底事件的發生概率。為了解決這兩個難點，采取了以下措施：

（1）熟悉各系統方案，工作原理和工作方式，及各系統之間的交聯關系，清理各系統的余度配置情況以及單點故障環節。并與相關設計人員進行了多輪協調討論，確定了系統級和設備級的故障樹。

（2）充分挖掘數據資源，根據產品的協議指標或預計值并結合工程經驗進行的初步估算，或根據相似產品的數據進行適當修正而得出的，或查找相關的手冊數據。

6 總結

（1）飛機涉及的系統設備很多，工作原理、工作方式等都必須透徹了解，并要理清各系統的復雜交聯關系，需要很全面很豐富的專業知識才能正確建立故障樹。

（2）在技術審查各專業的FTA報告中要深入、準確，并盡量將資源共享，互相多溝通，盡量多了解一些，以便更快的把握產品的可靠性水平，提升飛機的競爭力。

（3）設計人員應該對可靠性的基礎知識有較好的了解，各級審核人員應該認真把關，可靠性人員應該多學習了解各專業知識，以便更好的指導校正各專業開展可靠性工作。

（4）數據缺乏是整個行業普遍的現象，應盡快建立完善的數據信息系統，廣泛收集飛機從試飛試驗開始到使用報廢發生的所有問題和故障，充分利用這些寶貴的資源。

參考文獻

故障樹分析范文第5篇

中圖分類號：O29 文獻標識碼：O 文章編號：1009914X（2013）34062701

1.引言

隨著信息系統規模和系統復雜度的加大，應用系統故障和隱患的發現和診斷難度不斷增大，為了有效提升信息系統的穩定性和可用性，開展信息系統可用性評價分析模型研究和實踐工作勢在必行。

2.故障樹分析法（FTA）

故障樹分析法（Fault Tree Analysis縮寫為FTA）是系統論中的重要分析方法，該方法最早由美國貝爾電話實驗室的沃森提出，最先用于導彈發射控制系統的可靠性分析，此后，逐步從軍事、航空、核能推廣到電子、化工和機械等廣泛領域。FTA法是一種由果到因的分析方法，既可作為定性評價依據，也可定量計算系統頂事件的發生概率和底事件的重要度。

故障樹的定性分析是尋找引起系統故障的所有故障模式，獲得最小割集，確定出各基本事件的結構重要度大小。系統故障樹的一個割集代表了系統發生故障的一種可能性，系統故障樹的所有割集反應了系統全部的故障模式，引起頂事件發生的底事件的最低限度的集合稱為最小割集，最小割集的發生會導致頂事件的必然發生。通過對系統進行故障樹分析，可以找出系統薄弱環節，進而提高系統可用性和安全性。

3.基于FTA的協同辦公系統可用性評價分析