故障树方法讲述.ppt

机电汽车工程学院 故障树分析法（FTA） 1.故障树分析法概述 故障树分析法（Fault Tree Analysis）是由美国贝尔电话研究所的沃森（Watson）和默恩斯（Mearns）与于1961年首次提出并应用于分析民兵式导弹发射控制系统的。其后，波音公司的哈斯尔（Hasse）、舒劳德（Schroder）、杰克逊（Jackson）等人研制出故障树分析法计算程序，标志着故障树分析法进入了以波音公司为中心的宇航领域。1974年，美国原子能委员会发表了以麻省理工学院（MIT）拉斯穆森（Rasmussen）为首的安全组所写的“商用轻水反堆核电站事故危险性评价”的报告，该报告采用了美国国家航空和管理部于60年代发展起来的事件树（ET：Event Tree）和故障树分析方法。这一报告的发表引起了各方面的很大反响，并推动了故障树分析法从宇航、化工和机械等工业领域。 所谓故障树分析，就是首先选定某一影响最大的系统故障作为顶事件，然后将造成系统故障的原因逐级分解为中间事件，直至把不能或不需要分解的基本事件作为底事件为止，这样就得到了一张树状逻辑图，称为故障树。如图1-1所示就是一简单的故障树。这一简单故障树表明：作为顶事件的系统故障是由部件A的故障或部件B的故障引起的，而部件A的故障可能由元件1引起，也可能由元件2引起，部件B的故障则由元件3和元件4同时发生故障时引起，这样，就将引起系统故障的基本原因及影响途径表达得一清二楚。 更一般地说，故障树分析就是以故障树为基础，分析影响顶事件发生的底事件种类及其相对影响程度。故障树分析包括以下几个主要步骤：建立故障树、故障树的定性分析和故障树的定量分析。 图1-1 简单的故障树 2.故障树的建立 故障树的建立有人工建树和计算机建树两类方法，它们的思路相同，都是首先确定顶事件，建立边界条件，通过逐级分解得到的原始故障树，然后将原始故障树进行简化，得到最终的故障树，供后续的分析计算用。 （1）确定顶事件 在故障诊断中，顶事件本身就是诊断对象的系统级（总体的）故障部件。而在系统的可靠性分析中，顶事件有若干的选择余地，选择得当可以使系统内部许多典型故障（做为中间事件和底事件）合乎逻辑地联系起来，便于分析。所选的顶事件应该满足： ①要有明确的定义； ②要能进行分解，使之便于分析顶事件和底事件之间的关系； ③要能度量以便于定量分析。 选择顶事件，首先要明确系统正常和故障状态的定义；其次要对系统的故障作为初步分析，找出系统组成部分（元件、组件、部件）可能存在的缺陷，设想可能发生的各种的人为因素，推出这些底事件导致系统故障发生的各种可能途径（因果链），在各种可能的系统故障中选出最不希望发生的事件作为顶事件。 对于复杂的系统，顶事件不是唯一的，必要时还可以把大型复杂的系统分解为若干个相关的子系统，以典型中间事件当作故障树的顶事件进行建树分析，最后加以综合，这样可使任务简化并可同时组织多人分工合作参与建树工作。 ①不允许出现的事件； ②不可能发生的事件，实际中常把小概率事件当作不可能事件； ③必然事件； ④某些事件发生的概率； ⑤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）建立边界条件 建立边界条件的目的是为了简化建树工作，所谓边界条件是指： 建立边界条件和建树时应该注意的是: ①小概率事件不等同于小部件的故障和小故障事件； ②有的故障发生概率虽小，但一旦发生则后果严重，为安全起见，这种小概率故障就不能忽略； ③故障定义必须明确，避免多义性，以免使故障树逻辑混乱； ④先抓主要矛盾，开始建树时应先考虑主要的、可能性很大的以及关键性的故障事件，然后再逐步细化分解过程中再考虑次要的、不经常发生的以及后果不严重的次要故障事件； ⑤强调严密的逻辑性和系统中事件的逻辑关系，条件必须清楚，不可紊乱和自相矛盾。 (3)建树符号 建树符号包括故障事件符号、逻辑门符号和转移符号等，如表1-1所示。 表1-1 建树符号 下面以减速器的故障为例，来说明说明建树过程。 显然，在本例中，减速器的故障就是顶事件。假定减速器故障仅包括漏油、振动噪声和减速器不能工作三种形式，它们可作为故障树的第二级。而减速器的振动噪声可能来自齿轮箱，也可能来自基座、电机或工作中的不平稳外载荷，它们可作为故障树的第三级。齿轮箱由转轴组件和轴承系统组成，它们构成故障树的第四级。转轴组件又包括齿轮和转轴，称为故障树的第五级，这样层层分解，最后可能建立如图1-2所示的故障树。需要说明的是，图1-2所示的减速器故障树与某