故障树分析精选(九篇)
第1篇：故障树分析范文
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.
关键词：故障树；发动机系统故障；柴油发动机
Key words: fault tree；failure of engine system；diesel engines
中图分类号：TM31文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）13-0042-02
0 引言
故障树分析法简称FTA（Failure Tree Analysis），是1961年为可靠性及安全情况，由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。其后，在航空和航天的设计、维修，原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中得到了广泛的应用。目前，故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段，但其应用范围正在不断扩大，是一种很有前途的故障分析法。故障树分析（FAT）是一种适用于复杂系统可靠性和安全性分析的有效工具，是一种在提高系统可靠性的同时又最有效的提高系统安全性的方法。当前，超大型工程的建设，对可靠性，安全性提出了更高的要求，因此，故障树分析法已经广泛的应用到宇航，核能，化工，电子，机械和采矿等各个领域。
1 故障树分析法的特点
它是一种从系统到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它从系统开始，通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图，来分析故障事件（又称顶端事件）发生的概率。同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响，其中包括人为因素和环境条件等在内。它对系统故障不但可以做定性的而且还可以做定量的分析；不仅可以分析由单一构件所引起的系统故障，而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情况。因为故障树分析法使用的是一个逻辑图，因此，不论是设计人员或是使用和维修人员都容易掌握和运用，并且由它可派生出其他专门用途的“树”。例如，可以绘制出专用于研究维修问题的维修树，用于研究经济效益及方案比较的决策树等。
2 故障树的建立
故障树是实际系统故障的组合和传递关系正确而抽象的表达，建树是否完整会直接影响定性，定量分析的结果，是关键的一步。建树方法分为人工建树和计算机辅助建树，建树就是按照严格的演绎逻辑，从顶事件开始，向下逐级追溯事件的直接原因，直至找出全部底事件为止。根据故障树分析方法确定顶事件是发动机无法正常运转。而引起的原因主要为：飞车故障，缸体故障，烧瓦故障，曲轴故障，飞轮碎裂，气门落缸等（其中任意原因都可导致发动机故障）。以这几项作为次要事件，逐渐往下分析其原因，层层深入，最终建立起柴油发动机的失效故障图。见图1。
图1中，方框的事件代表结果事件，它又分为顶事件和中间事件，是由其它事件或事件组合导致的事件。圆圈事件表示底事件，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，是导致其他事件发生的原因事件。
其中，各个数字和字母代表的含义为：①“飞车”故障，②“粘缸”故障，③“烧瓦”故障，④“曲轴”故障，⑤“活塞敲缸”故障，⑥飞轮碎裂，⑦“拉缸”故障，⑧气门落缸。
A：燃油超供 a1：喷油泵柱塞被卡，a2：拉杆及调速器的活动部位卡滞，a3：调速器系统故障
B：窜烧机油 b1：空气滤清器油盘油面过高，b2：曲轴箱，b3：回游孔堵塞
C：散热系统工作不良
D：机油压力过大 d1：机油质量不好，d2：油流动磨损，d3：轴瓦卸油，d21：机油泵磨损，d22：曲轴油道工艺脱落
E：轴瓦预金紧高度不合要求
F：机油问题f1：机油品质不佳，f2：机油压力过低，f3：机油滤清器使用不当
G：轴瓦和轴颈装配间隙过小
H：曲轴问题h1：曲轴轴颈两端圆角过小，h2：曲轴自身质量差，h3：曲轴装配间隙过大，h4：曲轴不良
I：供油时间和供油量出错
J：主轴瓦不同轴
K：活塞的装配问题k1：活塞与汽缸配合间隙过大，k2：活塞方向装反或活塞变，k3：汽缸垫过薄，k4：连杆装配不好或连杆弯曲
L：燃烧不良l1：燃烧室内积碳严重，l2：可燃气体燃烧过快
M：喷油提前角过大
N：制造加工或装配不当 n1：飞轮壳紧固螺栓松动，n2：曲轴轴向或径向间隙过大，n3：曲轴与飞轮壳同轴度较差
O：传动组件平衡超差
P：使用不当因素p1：油使用不当，p2：发动机温度过高，p3：填压器窜油，p4：严重超载，p21：冷却添加不足，p22：点火时机不正确，p23：节温器工作不良
Q：装配和加工因素q1：活塞装配间隙过小，q2：活塞环开口间隙太小，q3：活塞纬度影响
R：气门杆折断
S：气门弹簧折断
T：气门弹簧座开裂
U：气门锁靠拢夹脱落
3 定性分析
故障树的定性分析主要任务是寻找导致顶事件发生的所有可能的失效形式，也就是要找到故障树的最小割集或全部最小割集。割集代表了该系统发生故障的可能性，最小割集（MCS）是底事件不能再减少的割集。一个最小割集代表引起故障树顶事件发生的一种模式，最小割集发生时，顶事件必然发生。最小割集指出了处于故障状态的系统所必须修理的基本故障，指出了系统的最薄弱环节。求解最小割集的方法有上行法，质数法和下行法。这里主要介绍下行法。下行法（fussell-vesely法）特点是从顶事件开始从下逐级进行，遇到与门就把与门下面的所有输入事件均排列成同一行;遇到或门就把或门下面的所有输入事件均排列于一列。往下一直到不能分解为止。从而找出全部最小割集。最小割集是包含了最小数量而又必须的事件的集合，其含义在于它描述了处于故障状态的柴油发动机系统所必须修理的基本故障。通过对最小集合的分析，可以找到发动机系统的薄弱环节以提高工作的可靠性。
4 结论
4.1 文中给出的柴油发动机机故障书能够较全面清晰的反映发动机系统故障成因，故障之间关系，以及各种可能故障传递途径。
4.2 故障树为设计，检测，维护和维修柴油发动机提供了一种形象图解，指导人们去查找故障，改进和强化系统的关键部分。为柴油发动机系统的可靠行提供了有效的定性分析和定量评价方法。
4.3 在柴油发动机的实际工作中，经常遇到不同故障程度的底事件，将其计算并求出最小割集，有助于掌握柴油发动机故障的规律和特征。故障树分析理论可以进一步将常规的故障诊断方法和计算机程序技术有机的结合起来，形成专家系统，这样可以方便和快捷的进行故障诊断。
参考文献：
第2篇：故障树分析范文
关键词：提梁机；液压卷扬系统；故障树；问题分析
作为专用于我国铁路客运专线对预制梁和常梁体调运、存放的设备，900t提梁机不仅行走方式十分灵活，而且使用非常简便，它的研发对我国的高速铁路的施工技术与设备水平的提高是非常重要的，使我国的高铁桥梁施工技术一跃进入世界先进水平。随着我国工业的不断发展，900t提梁机液压卷扬系统被广泛应用于我国的高速铁路桥梁建设上。然而，由于提梁机液压卷扬系统自身的特殊性，使其非常容易发生故障，从而影响设备的工作的正常运行，为人们带来巨大的经济损失。因此，本文将主要对900t提梁机的液压卷扬系统的故障树进行分析与研究，找出其存在的问题，并提出解决方案。
1.故障树分析法
故障树分析法是由美国的贝尔电报公司研发出来的一种逻辑分析方法，比较适用于分析那些较为危险的工作，是安全系统工程中最主要的分析方法之一。故障树分析法作为一种能够对复杂危险的动态系统进行分析的重要工具，能够有效的帮助人们找出设备中潜在的问题与故障，对大型的复杂设备进行自动的故障诊断[1]。
故障树分析法在对设备进行分析和诊断时，一般要经过四个必要的分析步骤：首先，选择出一个科学合理的顶事件，并且确立好对这一事件的成功与失败的标准。其次，在设备的设计者、管理者与运行人员的帮助下建立一个故障树的模型，并努力收集与此相关的技术数据。第三，对所建立起来的故障树模型进行简化。第四，计算出故障树的每一个最小割集，并以此对故障树模型进行定性分析[2]。
2.建立起提梁机卷扬控制系统的故障树模型
当人们在对提梁机液压卷梁系统进行调试时发现，在提梁机提梁前，液压卷扬机的减速机制动器不能正常运行。在这种情况下，我们建立了以提梁机液压卷扬系统的马达故障为顶事件的故障树模型，试图找到提梁机液压卷扬系统中的故障原因。
经过工作人员对故障树模型的分析，人们得出的结论为，提梁机液压卷扬系统中造成顶事件出现故障的原因可能有两种情况：第一种故障原因可能为卷扬系统的马达在进入减速机制动器时的油压不足；第二种故障原因可能为减速机制动器中根本没有油进入。这两种情况都有可能造成顶事件的发生。由此，这两种可能的情况就被人们定为了故障树的一级中间事件，存在着“或”的逻辑关系[3]。
在分析出了一级中间事件之后，我们需要找出引起中间事件发生的原因。能够造成提梁机卷扬马达运行时进入减速机制动器的油不足情况发生的原因主要分为三种：即卷扬机的减压阀发生故障，或者卷扬机的管道过窄、过长，第三种可能则为电磁阀在换向后的压力不足。经过这样的逻辑分析过程后，我们能够得出只要出现这三种情况中的任何一种，都会造成进入减速机制动器的油压不足这一事件的发生，从而造成卷扬机的运行故障[4]。
通过对根本没有油加入这一情况进行同样的故障分析，我们可以得出，换向阀的换向产生故障、或单项阀安反了这两种可能的逻辑推理结论。
3.对900t提梁机的卷扬系统的故障树进行定性分析
通常的人们所说的对卷扬系统的故障数进行分析指的就是要努力找出导致顶事件发生的可能性潜在故障。并通过对故障树的最小割集进行计算，来对提梁机卷扬系统的薄弱之处进行判定，从而准确找出设备的故障。
3.1.计算最小割集及最小割集对故障树进行定性分析的原则
定义一：假设G为某些基本事件的集合，如果G中的每一个基本事件都出现了故障，这就会引发顶事件M的发生，而此时G就为故障树的一个割集，并且在G集合中所有能够符合这一定义的组合的集合成为割集。
定义二：假若G为一个割集，并且若是从割集中任意剔除一个事件之后就不再是割集，那么则称割集G为最小割集。
最小割集中所包含的基本事件的数量为此最小割集的阶数，并且阶数越低的割集，所起到的作用越重要[5]。
3.2.如何确定提梁机卷扬系统中故障树的最小割集
若故障树模型中设立的顶事件为M，并且构成顶事件M的一级中间事件为M1、M2，最后一级的中间事件为M3，使YV（v=1，2，...5）为最后一级中间事件的底事件。工作人员可以通过布尔代数对这些底事件进行计算，如果这五个底事件中的任何一个事件出现问题，都会引起顶事件的故障发生，那么我们就可以通过最小割集的定义判断出提梁机卷扬系统中的最小割集。
4.结束语
提梁机液压卷扬系统作为我国高速铁路客运专线的预制梁架桥技术中最为关键的组成部分，对确保我国高铁客运专线的安全运行具有重大意义。然而，由于提梁机的液压卷扬系统的液压元件等设备零件具有一定的特殊性，再加上我国的液压卷扬设备的故障具有一定的隐蔽性和多样性，使得对液压卷扬机设备故障的精确定位存在着较大的难度，万一液压卷扬设备发生故障将对生产安全造成巨大的威胁。鉴于故障树分析方法对复杂系统的故障诊断十分有效，因此本文利用故障树分析方法来对900t提梁机液压卷扬系统的故障进行分析，希望对提高液压卷扬系统的安全运行性能提供一定的帮助。
参考文献：
[1] 孙由啸，赵静一，陈卓如等.关于900t提梁机液压卷扬系统的几点改进建议[J].燕山大学学报（自然科学版），2007，15（8）：56-59.
[2] 王金祥，群，李文杰，张光翰等.铁路客运专线预制梁轮胎式提梁机与轨行式提梁机卷扬系统[J].铁道建设技术，2005，18（2）：26-31.
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第3篇：故障树分析范文
一、关键词： 故障树、；数理逻辑、；变压器故障、；贝尔实验室、；建树
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 16-0000-01
二、一、故障树分析法介绍
1.1（一）起源：
其实从起源来说故障树分析技术已经有很长的历史了，它最早是
由美国贝尔实验室研发的。它是使用树的模型对一些工程系统进行评估的分析方法。树的模型是依据由顶端开始逐级向下的图形类方法。在1974年，它首次应用于核电站的安全评估。从此开始故障树分析法就不断的得到优化，并且应用范围也在不断的拓宽。它的实现是在构造逻辑数图形的时候，把不利于系统（会造成系统失效）的多种不定原因综合分析。并且通过数学方法精确的计算这些原因综合出现的概率，某几种原因组合的可能与方式。从而预判系统非正常工作的可能性。进而采用可改善的措施，为实现系统安全而进行服务。今年来，故障树分析技术主要应用在航天领域、化工领域、电力领域等方面，作为定性定量分析的工具。本文就是介绍故障树分析方法在电力故障中的评测应用。
1.2（二）原理与应用：
在故障树分析中，具体建树的原理如下：首先把电力变压器系统（本文针对电力变压器故障）的安全有威胁的因素和状态作为最终分析的目的。把造成故障状态的因素全部挑出，再逐级寻找下级因素，直到所有的因素都被找出为止。
把不安全的状态认为是事件，用逻辑符合替代每个事件，同时用门关系把各个事件进行联系。最终成为树状的图形，也就是建造好一棵树。树间的关系利用逻辑因果关系构成。
1.3（三）故障树分析方法的优势优劣
优势：首先这种树形描述关系清晰，能够具备逻辑性的找出事故发生的原因。安全人员就可以从树中得到结论，关注如何预防威胁原因组合成危险状态。作出做出合理的防护。其次通过数学计算，得出故障状态在多大的概率数据下可能发生，通过数据了解不同危害原因的影响程度。最后可以通过定量和定性的分析，分析措施的实施顺序，合理进行量化工作。
2.（四）故障树分析法的缺点
劣势：对于造成事故的原因易于分析，但是由原因到如何处理事故却是很难施行。其次针对性过强，分析时候是针对每个事故状态，而不能系统综合的分析。用简易的说法就是，细节思考，定性定量能力很强，但是纵观全局的能力较弱。再次使用故障树分析法必须能准确的建树，这对人员的分析能力，工作水平有较高的要求。最后，每个事件的概率采集需要预先做大量的采集工作。
三、二、电力变压器故障简介：
电力变压器会发生的故障众多，按照部分划分主要氛围铁芯、开关、引线、绕组、绝缘、冷却系统等多个故障。为了后面建造故障树，优先考虑影响大，出现频率较高的故障。这里铁芯故障、绝缘故障和绕组三个故障应分析哪个最大。
首先绕组故障主要是在变压器的线圈内部出现。长期使用会导致温度过高，排热不及时或者冷却系统出现问题会导致绕线产生短路，甚至烧断。当然烧断的情况主要是短路形式的出现。
其次铁芯故障：经常出现铁芯故障的可能性很多，比如铁芯多点接地，造成变压器的过热；接地点接触不良或者接地金属片断开都会产生悬浮并且放电。
另一个重要的故障是绝缘系统故障：出现的方式是绝缘系统被整体击穿。这在绕组物理形状改变和电压不稳定的情况下经常发生；围屏异常放电，这在绝缘失效、电压不稳定，油流通不通畅等原因下都会发生。
三、电力变压器分析树构造过程
首先要找出大型变压器安全非正常工作的各种情况，这也是最需要注意维护检修的情况事件，从而作为顶故障，导致顶故障发生的中间级故障是按变压器主要组件故障划分的，也就是构造变压器分析树的主树过程。
第二步找出故障因果关系，各自寻找导致中间级故障的中间故障环节，构建分析树的子树。这里主要构造包括绕组故障子树、铁芯故障子树、主绝缘故障子树
第三步：通过计算，计算各种概率的关系，通过概率进行故障不同等级的划分。进行故障等级度的划分，订制等级严重的具体保准。做出定性和定量的分析。
四、四、：
五、
首先要找出大型变压器安全非正常工作的各种情况，这也是最需要注意维护
检修的情况事件，从而作为顶故障，导致顶故障发生的中间级故障是按变压器主要组件故障划分的，也就是构造变压器分析树的主树过程。
第二步找出故障因果关系，各自寻找导致中间级故障的中间故障环节，构建
分析树的子树。这里主要构造包括绕组故障子树、铁芯故障子树、主绝缘故障子树
第三步：通过计算，计算各种概率的关系，通过概率进行故障不同等级的划分。进行故障等级度的划分，订制等级严重的具体保准。作出定性和定量的分析。
结束语：
本文主要介绍了故障树分析法的起源、原理和构造过程，以及故障树分析的应用领域。并且主要以大型电力系统故障为实例，利用故障树进行故障分析，描述了故障树分析的工作流程。从树顶、子树、概率计算、定性定量计算来帮助判断哪些故障是威胁最大的。从而帮助工作人员及时预防，定期做好电力变压器的日常维护保养工作。
参考文献：
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[8] 邹开凤，，李育学. 故障树在蓄电池容量非正常降低原因分析中的运用[J]. 内燃机车.， 2003（07）.
第4篇：故障树分析范文
【关键词】故障树分析法，燃气管道，安全评价，应用
中图分类号：O434 文献标识码： A
一、前言
燃气管道是现在城市中常见的管道，燃气管道如果出现问题会发生令人不可估量的事故，因此对于燃气管道的安全必须要严格要求。燃气管道安全评价在判定管道安全性能方面有着重要的作用。
二、燃气管道安全评价方法的分类
目前，城镇燃气管道安全评价方法分为定性安全评价和定量安全评价，近年来，有些学者赞同分3类，即定性分析、定量风险分析和半定量风险分析。
定性分析主要是将系统中所存在的危险因素以及诱导事故发生的因素都找出来，根据这些因素在何种程度导致管道失效的情况，制定出相应的预防措施。这种方法是利用科学的决策和统计理论，对于所存在的风险进行感性的分析评价，然后根据相关专家所提出的观点将风险分为低、中、中高以及高风险四个评价等级。这种风险分析的方法简单快速也比较直观，可是却不能够量化事故的发生频率和后果。常用的定性分析方法包括有故障树分析法以及故障类型及影响分析法。
定量风险分析主要是利用随机变量以及随机过程对于引起管道事故发生的因素进行处理，先是约定一个具有明确物理意义的单位对于事故发生的概率以及损失的后果进行量化，计算出管道的风险值，然后才是对于结果进行分析，虽然这个过程比较复杂，可是得出的结果是比较严密的，准确度也高。进行定量风险分析，一定要先建立起完备的资料库，要能够掌握裂纹扩展以及管材腐蚀等方面的机理，建立起数据模型，计算出结果。整个风险评估结果的准确性将取决于原始数据的完整性、模型的精准性以及分析方法的合理性。得到的评价结果能够用于安全成本以及效益方面的分析，这是定性风险分析以及半定量分析法所不能够做到的，目前常用的定量风险分析方法主要是模拟仿真和概率法、结构可靠性评估等分析法。
半定量风险分析。管道风险半定量分析法主要是将风险的数量指标作为进行分析的基础，对于管道事故发生的后果以及事故发生的概率都有一个指标，这是按照这些因素的权重值来分配的，然后运用算术法将事故的概率以及后果的严重程度指标两者结合在一起，这样就能够计算出一个相对的风险值，对于定量评价法中缺少数据的问题是一个比较好的补充。常用的半定量风险分析法中有W・K・Muhlbauer 的专家评分指标法和现在引入模糊数学的综合评价法。
三、故障树分析法简介
故障树分析法（FaultTreeAnalysis，FTA）是对于一些不易形成逻辑图的复杂系统进行风险识别和评价的一种有效的方法。它用事件符号、逻辑门符号和转移符号来描述系统中各种事件之间的因果关系。
故障树是一种逻辑树，树枝代表系统、子系统或元件的事故事件，而节点代表事故事件之间的逻辑关系。故障树的形成是从顶事件的根出发逐级向下发展绘制，直到事件概率已知的基本事件为止，在故障树中表示事件之间最常用的逻辑关系是“与”和“或”的关系。故障树中所用的图形符号有很多，表1列出几种常用的符号。
故障树分析在生产阶段能帮助诊断事件是否失效，进而改进相关技术管理，产生更好的维修方案。故障树分析法同时适用于定性评价和定量评价，使用过程简洁明了，而且不失可靠性，充分体现了以系统工程方法为基础来研究安全问题的系统性、准确性和预测性。
四、故障树分析原则
故障树分析是系统可靠性和安全性分析的工具之一[2]。采用故障树分析法建立故障树一般步骤如下：
（1）熟悉系统。尽可能详细地收集系统相关资料，了解系统状态及各种参数，熟悉研究对象的特征。
（2）确定顶事件。对所调查的事故进行全面分析，从中找出后果严重且较易发生的事故作为顶事件。
（3）建立故障树。将引起顶事件发生的直接原因找出来，根据实际情况用适当的逻辑符号把顶事件和各直接原因事件（中间事件）相连接，然后找出中间事件的原因事件，并用适当的符号连接，直到不需要分解为止。
（4）故障树的规范化和简化。
（5）根据已经建立好的故障树，进行定性分析和定量分析。
五、城市燃气输配管网故障树的建立
引起城市燃气管网发生事故的原因很多，发生事故的原因是多方面的，而且造成管道事故是多种原因的综合结果。从大量事故分析报告的统计结果来看，导致城市燃气管网事故的主要因素有：第三方损坏、管道腐蚀及设备老化、设计及误操作、管道原始缺陷。管网泄漏事故原因主要包括管道腐蚀严重、第三方损害严重、误操作、存在设计缺陷等；导致管道破裂事故的原因主要包括操作失误、违章作业、维护不周、设计安装不合理、材料缺陷等。根据选择顶事件的原则，选取“燃气输配管网失效”作为顶事件，管道失效和附属设备失效为二次事件，任何一个二次事件的失效，都会造成整个管线的失效。继续深入分析，逐层列出中间时间和底事件，建立城市燃气输配管网故障树，如图1所示。
六、故障树的分析
1、故障树分析法基本概念
顶事件通常是由故障假设、危险与可操作性研究法等危险分析方法识别出来的。故障树模型是原因事件（即故障）的组合（称为故障模式或失效模式），这种组合导致顶事件。这些故障模式称为割集，最小的割集是原因事件的最小组合。要使顶事件发生，最小割集中的所有事件必须全部发生。根据底事件的组合个数，最小割集分为一阶最小割集、二阶最小割集等。故障树分析包括定性分析和定量分析。
故障树的定性分析仅按照故障树的结构和事故的因果关系进行，分析过程中不考虑各事件的发生概率，或认为各事件的发生概率相等。内容包括求底事件的最小割集、最小径集及其结构重要度，求取方法有质数代入法、矩阵法、行列法、布尔代数法简法等。定量分析是确定所有原因的发生概率，标在故障树上，进而求出顶事件（事故）发生概率，一般包括对顶事件发生概率的计算及对底事件重要度分析。
故障树分析的基本步骤：确定顶事件；确定底事件；调查事故原因；确定目标值；构造故障树；定性评价；定量评价；制定预防事故（改进系统）的措施。故障树分析流程。
故障树分析法形象、清晰、逻辑性强，能对各种系统的危险性进行识别评价，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。该法应用比较广，非常适合于重复性大的系统。不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入提示事故的潜在原因，因此在工程设计阶段、事故查询或编制新的操作方法时，都可以使用这个方法对它们的安全性做出评价。
2、故障树底事件发生概率确定
常规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精确值，在实际中由于顶事件和底事件发生概率存在随机性和模糊性，因而针对这些不确定性问题，应该选择更合适的高等数学分析理论和方法来解决。底事件重要度分析是故障树定量分析中的重要部分，重要度表现为系统中某底事件发生时对顶事件发生概率的贡献，概率重要度是顶事件发生概率对某底事件发生概率的偏导数。此外，模糊性是故障树分析的客观特性，采用数学模糊集理论结合专家调查方法来确定事件的发生概率，可以克服传统故障树分析中把底事件的发生概率当作精确值时带来的误差。为了保证确定的故障率和模糊故障率之间的一致性，需把模糊可能性值转化为模糊故障率。
七、结束语
燃气管道的安全也是城市安全中重要的一项安全内容，判定燃气管道的安全性能的方法有很多，故障树分析法能够找出安全隐患的原因，从而提出更加完善的措施，保障燃气管道的安全。
参考文献
第5篇：故障树分析范文
Abstract： This paper describes the characteristics and classification of security risks， introduces the basic steps and analysis methods of fault tree analysis， and takes "workers fall from the scaffolding， formwork， platforms" as the top event to explain the application of fault tree analysis in project safety risk assessment， has a certain significance for enterprise and project security risk management.
关键词： 故障树分析法；安全风险；评估
Key words： fault tree analysis；safety risk；assessment
中图分类号：F272.92 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）09-0142-03
0 引言
目前，项目安全风险评估主要采用的方法是专家调查打分法和LEC法，前者简单明了、操作方便，但可靠性完全取决于专家的经验和水平；后者结合了定性与定量的特性，但无法找出影响风险等级的基本要素。故障树分析（FTA）技术是美国贝尔实验室的沃特森博士于1961年开发的，它采用了逻辑的方法，利用图的形式将可能造成项目失败的各种因素进行分析，并确定其各种可能组合方式。该方法能将项目安全风险由粗到细，由大到小，分层排列，容易找出所有基本风险事件，逻辑关系明晰，分析结果准确。
1 安全风险的特征
安全风险是指危险、危害事故发生的可能性与其造成损失的集合。工程项目安全风险具有如下特性：①客观性。安全风险不以人的意志为转移，客观真实的存在于生活之中。②可变性。在施工过程中，不同风险能导致不同结果，但如果提前加以控制就能避免风险事件的发生或降低其影响。③多样性。安全风险常常存在于每个不同的环节和领域，并表现出各种形式和性质。
2 安全风险的分类
按照诱发危险、有害因素失控的条件分类：
①人的不安全行为。人的不安全行为分操作错误、忽视安全、忽视警告，造成安全装置失效，使用不安全设备，手代替工具操作，物体存放不当，冒险进入危险场所，忽视防护用品用具的使用等13大类。②物的不安全状态。物的不安全状态分为防护、保险、信号等装置缺乏或有缺陷，设备、设施、工具有缺陷，个人防护用品、用具缺少或有缺陷，以及生产场地不良4大类。③管理存在缺陷。管理缺陷主要包括对物性能控制的缺陷，对人的失误控制的缺陷，工艺过程、作业程序的缺陷，用人单位的缺陷，对来自相关方的风险管理的缺陷，违反安全人机工程原理6大类。
3 安全风险评估
安全风险评估方法一般可分为定性评估法、定量评估法以及定性定量相结合的方法。其中常用的有故障树分析法、专家打分法、LEC法、矩阵图法、概率分析法、决策树分析法、蒙特卡罗法等。本文将重点介绍故障树分析法在项目安全风险评估中的应用。
3.1 故障树分析步骤 ①确定故障树的顶上事件。将易于发生且后果严重的事故作为顶上事件。②调查与顶上事件有关的所有原因事件。③故障树作图。从顶上事件起，一层一层往下分析各自的直接原因事件，根据彼此间的逻辑关系，用逻辑门连接上下层事件，直到所要求的分析深度，形成一株倒置的逻辑树形图。④故障树定性分析。定性分析是故障树分析的核心内容之一，目的是分析该类事故的发生规律及特点，通过求取最小割集（或最小经集），找出控制事故的可行方案，并从故障树结构上分析各基本事件的重要程度。⑤定量分析。根据各基本事件的故障率，分析顶上事件发生的可能性大小。结合定性分析，按轻重缓急分别采取对策。
3.2 故障树分析方法 ①最小割集及其求法：最小割集就是引起顶上事件发生必须的最低限度的割集。最小割集表示系统的危险性，求出最小割集可以掌握事故发生的各种可能，最小割集越多，系统越危险。最小割集的求取方法有行列式法、布尔代数法等。②最小径集及其求法：最小径集是顶上事件不发生所需的最低限度的径集。最小径集表示系统的安全性，每一最小径集表示防止顶上事件的一个方案，最小径集越多，系统就越安全。最小径集可利用它与最小割集的对偶性求解。把原来故障树的与门和或门对换，各类事件发生换成不发生，进而求出成功树的最小割集，最后转化为故障树的最小径集。③结构重要度分析：结构重要度分析是从故障树结构上分析各基本事件的重要程度。即在不考虑各基本事件发生概率（或假定各基本事件的发生概率都相等）的情况下，分析各基本事件的发生对顶上事件所产生的影响程度。结构重要度分析可采用两种方法，一是求结构重要度系数；二是利用最小割集或最小径集判断重要度，结构重要度系数计算公式如下：
I？渍 （i）=■■
I？渍 （i）——基本事件Xi重要度系数近似判断值；
Kj——包含Xi的割集（径集）；
n——Xi所在最小割集（径集）中基本事件的总数。
当然，在实际应用过程中，基本事件重要性还要结合其发生频率等定量数据予以判断。
3.3 故障树分析案例应用 高空坠落一直是建筑施工行业的常见事故，据不完全统计，2009年至2010年两年间，中铁十七局四公司共发生各类高空坠落事件20余起，其中从脚手架、模板、作业平台上坠落占到了总数的80%，个别事件造成了人员伤亡。为系统分析可能造成高空坠落的每个基本事件或其组合，判断其重要程度，以便及时采取应对措施，本文将围绕高空坠落展开故障树分析。以“工人从脚手架、模板、作业平台上坠落”作为顶上事件，编制故障树如图1。
①计算故障树的最小割集。根据集合的运算定律，本案例采用布尔代数法计算如下：
T=A1+A2+A3+A4+X3
=（X1+X2+X5X6）+（X7+X8）（X4+X9）+（X10+X11）X12X4+X4（X13+X14）+X3
=X1+X2+X3+X5X6+X4X7+X7X9+X4X8+X8X9+X4X13+X4X14+X4X10X12+X4X11X12
则该故障树的最小割集为E1={X1}；E2={X2}；E3={X3}； E4={X5，X6}；E5={X4，X7}；E6={X7，X9}；E7={X4，X8}；E8={X8，X9}； E9={X4，X13}；E10={X4，X14}；E11={X4，X10，X12}；E12={X4，X11，X12}。
用最小割集表示故障树的等效图如图2所示，发生顶上事件的途径有12种。
②计算故障树的最小径集。利用故障树最小割集的对偶性求解。用T′、A′1、A′2、A′3、 A′4、B′1、B′2、M′1、M′2、M′3、M′4、X′1、X′2、X′3、X′4、X′5、X′6、X′7、X′8、X′9、X′10、X′11、X′12、X′13、X′14表示原有事件的补事件，逻辑门作相应转换，则所得成功树如图3所示。
根据集的运算定律用布尔代数法计算成功树的最小割集：T′=A′1A′2A′3A′4X′3
=X′1X′2X′3（X′5+X′6）（X′7X′8+X′4X′9）（X′10X′11+X′4X′12）（X′4+X′13X′14）
=X′1X′2X′3（X′4X′5X′7X′8+X′4X′5X′9+X′4X′6X′7X′8+X′4X′6X′9+X′5X′7X′8X′12X′13X′14+X′6X′7X′8X′12X′13X′14+X′5X′7X′8X′10X′11X′13X′14+X′6X′7X′8X′10X′11X′13X′14）
=X′1X′2X′3X′4X′5X′7X′8+X′1X′2X′3X′4X′5X′9+X′1X′2X′3X′4X′6
X′7X′8+X′1X′2X′3X′4X′6X′9+X′1X′2X′3X′5X′7X′8X′12X′13X′14+X′1X′2X′3
X′6X′7X′8X′12X′13X′14+X′1X′2X′3X′5X′7X′8X′10X′11X′13X′14+X′1X′2X′3
X′6X′7X′8X′10X′11X′13X′14
根据成功树的最小割集转换求得原故障树的最小径集：P1={X1，X2，X3，X4，X5，X7，X8}；P2={X1，X2，X3，X4，X5，X9}；P3={X1，X2，X3，X4，X6，X7，X8}；P4={X1，X2，X3，X4，X6，X9}；P5={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X12，X13，X14}；P6={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X12，X13，X14}；P7={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X10，X11，X13，X14}；P8={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X10，X11，X13，X14}
③本事件结构重要度分析。利用重要度系数公式计算各基本事件结构重要度系数（不考虑发生概率情况下）：
I？渍（1）=1；I？渍（2）=1；I？渍（3）=1；I？渍（4）=1.62；I？渍（5）=0.33；I？渍（6）=0.33；I？渍（7）=0.66；I？渍（8）=0.66；I？渍（9）=0.66；I？渍（10）=0.14；I？渍（11）=0.14；I？渍（12）=0.28；I？渍（13）=0.33；I？渍（14）=0.33
则重要性顺序为：X4>X1=X2=X3>X7=X8=X9>X5=X6=X13=X14>X12>X10=X11。与等效故障树分析结果基本一致。
④基本事件概率重要度分析。由于结构重要度分析只是按故障树的结构分析了各基本事件对顶上事件的影响，因此具有一定的局限性，实际应用中还应该考虑基本事件的发生概率。基本事件概率重要度分析反映的是各基本事件发生概率对顶上事件的影响，其方法是顶上事件发生概率函数P（T）对基本事件（Xi）求一次偏导数，即I（i）=？坠P（T）/？坠Xi。根据四公司厦深、汉宜、南广三个代表性项目2010年收集到的统计数据，在所有各基本事件中，发生概率最高的是“未系安全带”，其次是“违章操作”和“无安全防护或防护不到位”，再次是“脚踩空”、“紧固扣件松脱”、“跳板折断”、“结构设计不合理”等。
⑤评估结果及应对措施。“工人从脚手架、模板、作业平台上坠落”事件的最小割集有12个，最小径集有8个，说明导致高空坠落事件的可能性有12种，但只要采取最小径集方案中的任何一种，即可有效避免事故的发生。综合考虑各基本事件结构重要度顺序和概率重要度统计分析结果，可以确定造成顶上事件的主要原因依次为：未系安全带、无安全防护或防护不到位、违章操作、结构设计不合理、紧固扣件松脱等，需要重点采取措施予以应对，其他为次要原因。
根据评估结果，2011年四公司安质部重点采取了以下应对措施强化项目“高空坠落”安全风险的管理，防范顶上事件发生：一是强化安全带的使用。规定高处作业人员必须按规定佩带和正确使用安全带，不得使用损毁或质量不合格的安全带，同时项目部要加强现场检查。二是做好安全防护。规定各项目墩台顶部、高空走道必须按要求设置防护围栏，挂设安全网，围栏连接要牢固，高度要合适，安全网质量应合格，安装应有效；脚手架要按规定连接牢固，并设有防滑措施，跳板应铺满。要注意对安全防护设施定期进行检查和维护。三是严禁违章作业。脚手架搭设、模板拼装必须按规范操作，按交底进行；各项施工作业必须满足规范；严禁攀登连接件和支撑件；严禁在上下同一垂直面安装、拆卸模板；严禁恶劣天气下露天攀登与悬空高处作业；严禁酒后作业等。四是严格方案评审。脚手架搭设及模板拼装方案必须经过适当的评审，必要时由公司组织内外部专家进行论证，确保结构设计科学合理，防护措施全面到位。五是落实岗前培训。规定高处作业人员必须经培训考核合格后方可上岗，特种作业人员（如架子工）必须取得特种作业证后持证上高。恐高症患者不得从事高空作业。六是狠抓监督检查。规定项目部应专人负责现场安全巡视检查，及时发现并整改安全隐患，对违章操作、违章指挥、不系安全带等人为因素加大处罚力度，切实提高员工安全意识。
措施实施后，经过一段时间运行和统计，中铁十七局四公司“高空坠落事件”发生频率总体降低了约45%，取得了良好效果，实现了预期目标。
4 结束语
安全生产是项目安全管理的永恒主题，风险评估则是项目安全管理的基础。工程项目安全风险点多面广、错综复杂，准确评估各类风险的重要程度，明确控制重点，找出应对途径，对有效管控项目安全风险有着举足轻重的作用。故障树分析法是项目安全风险评估的有效工具，它可以找到引起事故发生的原因及其相互关系，发现事故发生的模式和预防事故的最佳途径，其特点是逻辑性强、灵活性高、适用范围广，既可定性分析，又可定量分析，评估结果具有系统性、准确性和预测性，适用于较复杂系统的风险评估。
参考文献：
[1]张军.建筑施工危险源安全评价及管理的方法研究[D].大连理工大学，2007.
第6篇：故障树分析范文
Abstract： The paper analyzes the bridges construction risks by using the Fault Tree Analysis and Analytic Hierarchy Process from personnel factors， technical factors， external environment factor， material and equipment risk factors. It describes the process of risk analysis by using Analytic Hierarchy Process， combined with the bridge risk evaluation， researches the importance of all levels of index in the papers， and tries to find out the risk event in bridge construction， providing reference for the risk analysis for the bridge construction.
关键词： 桥梁施工；风险评价；故障树法；层次分析法
Key words： bridge construction；risk evaluation；Fault Tree Analysis；Analytical Hierarchy Process
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）14-0082-03
0 引言
在桥梁的施工过程中存在各种风险，譬如：结构设计不合理、施工过程复杂、施工条件恶劣、监管不到位等等，由于桥梁施工的特殊性，使得桥梁施工风险不同于其他构筑物，桥梁施工风险大且难以预测，造成损失后果严重，桥梁施工过程中的风险评价就显得尤为重要。桥梁结构体系和施工过程复杂，施工中结构面临各种风险，这些风险因素与结构施工安全的关系错综复杂，难以用确定性的函数关系予以表达，本文提出了运用故障树-层次分析法来分析在桥梁施工中的风险。
1 桥梁施工过程中风险识别
桥梁施工阶段结构处于最薄弱的状态，荷载承载能力最低，任何不利的或意料不到的荷载都会对结构带来不利影响，甚至会破坏桥梁结构，桥梁在施工阶段有不同于其他构筑物的风险。
主体结构的复杂性决定了桥梁的风险具有不可预见性。现代桥梁跨越能力大，结构复杂，在内力分析时难以准确反映结构实际的受力状态。理论分析与实际受力状态之间差距变大，桥梁在施工过程中遇到的风险随之增大。主体结构本身常见的风险事故：轴线偏差、设计承载力不足、地基严重沉降、地基强度破坏、结构错位变形等问题。
桥梁设计的合理与否在一定程度上也影响着施工风险。由于桥梁建设的一次性和施工环境的不可预见性，设计人员对某一类桥体的设计经验在很大程度上影响着桥梁建设的成败。在施工过程中，最重要的是人的因素，在整个桥梁的施工过程中都有人的参与。在桥梁施工过程中存在的人员风险：施工管理人员风险意识淡薄，施工经验不足、施工人员操作技术水平低、设计经验不足等等。
桥梁在施工过程过本身具有不确定性，工期长、野外作业多，这样使得桥梁的质量存无法得到精准的控制。桥梁施工组织中各种工序相互交错，垂直交叉作业多，各工种配合多，材料设备在使用过程中也存在一定的风险，而且其风险难以通过量化来确定其概率，只能用定性的方法对风险进行评测。在施工中存在的风险包括：建筑材料不合格、高空坠落事故、起重吊装事故、电击事故、预应力施工事故、大型临时设施的事故、支架工程塌落事故等。
桥梁建成之后直接暴露在外界恶劣的环境，受到来自外界不可抗力的考验，桥梁在其寿命期内，可能受到地震、台风、船撞力的破坏，虽然这些风险事件发生的概率很小，但其破坏性极大，在进行风险评价时也必须要考虑到。
2 风险清单与故障树的建立
建立风险清单有助于清晰明确的列出风险因素。根据上述风险识别的结果，建立风险清单。
2.1 风险清单建立
本文只列举了常见的风险因素，事实上桥梁施工非常复杂。桥梁施工风险具有多样性和不可预测性，当然也就不可能做到对每一种风险因素进行控制，如果控制风险所支付的费用大于或接近风险所带来的损失，此时进行的风险控制是不经济合理。因此对发生概率大与造成损失后果严重的风险因素进行着重控制会有效降低风险，带来明显的收益。
2.2 故障树定性分析 故障树法在风险的识别和分析中都有广泛的应用，可以计算风险发生的概率和系统风险发生的模式，是一种有效地风险管理方法。本文首先采用故障树法根据每一个风险因素的可能发生的概率，用定性的方法估计出发生频率高，风险损失严重的风险因素进行研究，构建的故障树如图1所示：
由于每一个风险事件只要发生，或多或少都会造成损失，因此在故障树的分析中，运用逻辑与门进行逻辑与计算，得到风险因素发生可能性的排序。这个排序在一定程度上可以分析风险，做出大致的风险应对策略，但是这种定性的方法得出的结论不一定正确。为了得到比较精确的风险分析结果必须使用更加完善的风险分析工具。
根据以往数据和经验得到两级风险因素发生的概率如表2所示：
通过计算排列出了相对重要的八个因素：地基严重沉降、设计承载力不足、地基强度破坏、设计经验不足、施工人员风险意识淡薄、施工人员操作技术水平低、高空坠落事故、起重吊装事故等。在分析的过程中，由于自然因素发生的概率小，并没有出现在要考虑的风险防范中，但是自然灾害造成的损失非常大，一旦发生，对整个桥梁构成严重的损害，形成严重的损失后果，因此，在进行风险控制时，在一定程度上需要考虑自然灾害的影响。
依据上述方法和原理，保留前几项发生概率比较大的风险因素，以便进行更为详细和准确的风险分析。
3 层次分析法分析桥梁施工过程中的风险
在进行风险识别后，得到了桥梁在施工过程中所面临的风险，故障树法定性的进行了风险的分析，比较粗略的排除了发生概率较小、造成损失后果较为严重的风险因素。在筛选出来的其余9个风险因素中继续进行重要度的排序，量化的进行风险排序，更具科学性和合理性。
3.1 建立层次结构模型 依据本文的分析，桥梁施工风险主要在以下八个方面：地基严重沉降、设计经验不足、设计承载力不足、地基强度破坏、高空坠落事故、起重吊装事故、施工管理人员风险意识淡薄、施工人员操作技术水平低等，可归纳为技术风险因素、人员风险因素、材料设备风险因素等五个方面，建立的层次结构模型如图2所示：
3.2 构造判断矩阵以及一致性检验 在调查分析研究的基础上，采用对不同因素两两比较的方法，构造不同层次的判断判断矩阵，并分别计算它们的最大特征根、各层次的单排序以及进行判断矩阵的一致性检验。
（1）目标层—准则层判断矩阵计算。
1）求判断矩阵每行所有元素几何平均值：
■1=■=0.659 ■2=1.186 ■3=2.759
2）将■归一化，并计算。
W1=■=■=0.0719
W2=0.279
W3=0.649
3）计算判断矩阵是否满足一致性检验。
■=■=0.0534
因此，目标层—准则层判断矩阵满足一致性检验要求。
（2）判断各准则层次-子准则层次的一致检验性
与目标层—准则层判断矩阵计算方法类似，根据判断矩阵，通过求各元素几何平均值，归一化处理后，求出准则层次-子准则层次总排序随机一致性比例CI/RI=0.033
（3）子准则层次的排序。根据前面的计算结果，对子准则层次进行排序，排序结果如表3所示：
子准则层次一致性检验：
CI/RI=0.0227/0.4181=0.066
显然其满足一致性检验要求。
4 结论
基于上述故障树法与层次分析法的计算结果，可以得出以下结论：桥梁施工中主要遇到的风险是技术风险因素，因此提高设计、施工技术，对风险的防范有积极的意义。具体的风险因素对桥梁施工的影响：施工管理人员风险意识淡薄、设计经验不足与起重吊装设备等成为高居榜首的风险因素。所以，一定要从思想意识上重视风险管理，积累设计经验，做好各方面风险预防与控制的措施，才能有效降低风险带来的损失。
参考文献：
[1]汤红霞.基于AHP的桥梁风险识别[J].桥隧工程.2011，76（4）：70-74.
[2]姚佩林，晁俊儒，刘喆.层次分析法在桥梁施工安全评价中的应用[J].桥梁工程.2012，89（5）：43-45.
[3]陈伟珂，黄艳敏，何伟怡.工程项目风险管理[M].北京：人民交通出版社，2008.
第7篇：故障树分析范文
关键词：海洋平台 钻井设备 高压管线 故障树
中图分类号：TE926 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0077-02
近年来，随着科技和经济的快速发展，世界各国对石油、天然气等能源的需求量与日俱增。但随着陆地石油资源的不断减少，海洋石油钻井与采油作为我国重点开发项目。
我国是海洋大国，拥有18000多km的海岸线和6500m2以上的大小岛屿。在近300万km2的海域内，大陆架海区含油气盆地面积近70万km2，天然气资源量为10.6万亿m3，各种形式的海洋能源总量超过4亿万[1]。
目前，我国已经在渤海、南海及东海等海域发现了油田并建立了钻井、采油平台。随着海洋石油产量要求的增加，钻井设备在海洋石油中的使用越来越多，而高压管线作为钻井设备系统中的重要组成部分，在内部流体和外部环境荷载的作用下，会使管线发生断裂和腐蚀等情况，轻则停产，重则导致火灾和爆炸事故，故其安全状况直接影响海洋石油平台的生产及人身、财产的安全。因此对海洋平台钻井设备管线进行事故树分析，制定预防措施，保证管线的安全运行对我国海洋石油开发有着重要的意义。
1 管线故障树分析法定义
故障树分析（Fault tree analysis，缩写FTA）又称为事故树分析，是一种演绎的系统安全分析方法。它是从要分析的特定故障开始，一层一层的寻找引起事故发生的直接和间接原因。一直分析到不能再分解为止；然后将这些分解的事故用逻辑门符号连接起来，来表示它们之间的逻辑关系，最后得到形象、简洁的表达其逻辑关系的逻辑树图形，称作故障树。故障树图是一种逻辑因果关系图，它根据元部件状态（基本事件）来显示系统的状态（顶事件）[2]。通过对事故树图的简化、计算达到分析、评价的目的。
本文所建立得故障树分析图还需要一些标准符号，[3]见表1。
2 海洋平台钻井设备高压管线事故树的建立
根据可能发生事件的危险程度，确定事故树的顶事件为管线失效.在钻机使用过程中，如果发生管线破裂或渗漏，则会直接造成管线失效.故管线破裂或失效为高压管线失效的直接原因.接着本文继续进行深入分析，直到找到代表各种故障树的基本事件为止（如表1）。
针对海洋平台钻井设备高压管线工作特点及基本事件，建立了高压管线故障树。
3 钻井设备高压管线故障树定性分析
故障树定性分析的主要任务就是求出故障树的所有最小割集.所谓最小割集就是在事故树中凡能导致顶上事件发生的基本事件的集合.
根据上图所得到的事故时，可得到事故树结构函数式：
由事故树结构函数式所得到的结果可知，该故障树由5个一阶最小割集、8个二阶最小割集、4个三阶最小割集组成，由于割集阶数越小，其发生危险的可能性越大。因此5个一阶最小割集应该更加重视。
4 钻井设备高压管线故障树定量分析
事故树定量分析就是在求出各基本事件发生概率的情况下，计算顶上事件的发生概率，从而求出概率的重要度和临界重要度。
其计算过程是采用自下而上的方式进行，首先收集树中各基本事件的发生概率；然后由下面基本事件开始计算每一个逻辑门输出事件的发生概率；最后将计算过的逻辑门输出事件的概率，代入它上面的逻辑门，计算其输出概率，依次类推，直达顶部事件，最终可以求出该事件发生的概率。
5 结语
故障树分析法可通过对海洋平台钻井设备高压管线使用的基本情况及现场情况进行分析，确定基本事件，然后建立故障树，通过对故障树的定性、定量分析，可以得出高压管线可能发生的的事故的情况，针对基本事件可以制定有效的预防措施。在高压管线使用过程中，腐蚀及爆炸是导致高压管线失效的主要因素，在维修过程中，其焊接质量为主要因素。故在制定预防措施时，应着重加强定期检验及焊接质量控制。
参考文献
[1] 金伟良.国家自然科学基金重大项目专题研究总结报告[R].杭州：浙江大学，2002.
第8篇：故障树分析范文
关键词：发动机；故障树；诊断流程
0 引言
发动机无法启动是汽车常见易发的故障之一，该故障有多部位、多现象的特点，且引发原因较多，故障诊断较为困难。所以在对该故障进行诊断时，容易造成诊断过程耗时过长，影响维修生产效率。因此，优化设计故障诊断流程尤为重要。
发动机不能启动故障原因较为复杂，所以先运用故障树分析法对故障进行分析，找到可能产生故障的原因及其各个故障原因之间的逻辑关系，然后根据故障分析的结果，针对故障的部分及性质，合理设计优化诊断流程。按照上述思路，对丰田卡罗拉1.6LGL AT轿车发动机无法启动故障诊断流程进行了设计。
1 故障分析方法
汽车故障诊断分析的主要方法有因果图分析法和故障树分析法。
因果图分析法能较为全面地分析产生故障的各种原因并从中找出引起故障的主要因素。但是这种方法无法表示出故障现象与故障原因之间的定量关系，所以该方法一般只用做故障的定性分析[1]。
故障树分析法可以对故障进行定量和定性分析，是一种安全可靠、实用性较强的故障分析方法。
现动机融合了机械、电子和液压技术，结构复杂，所以造成其不能启动的故障涉及原因多，元件多，针对这一特点，本文采用故障树分析法进行故障分析。
2 发动机无法启动的故障树设计
2.1 故障树分析
故障树分析故障的基本步骤如图1所示：
下面运用故障树分析法对丰田卡罗拉1.6LGLAT轿车发动机无法启动故障进行分析。
2.2 创建发动机无法启动的故障树
引起发动机无法启动故障的原因很多，但是究其本质，都是发动机运行的T多必要条件中某些条件未获满足所致。因此，在进行发动机无法启动故障分析的时候，应该根据发动机工作运行的原理，同时参考具体车型发动机的维修手册，分析出发动机启动所需的各个必要条件或者必要的系统，并从必要条件或者系统着手，逐步将故障原因分析清楚。
丰田卡罗拉1.6LGLAT轿车采用1ZR-FE电控发动机，本文根据发动机的运行机理及发动机燃烧做功的条件分析出此款发动机无法启动的故障原因，并建立发动机无法启动的故障树，如图2所示。
在这个故障树中，顶端事件T为本文研究的故障现象――发动机无法启动。中间事件有两层，第一层中间事件M1与第二层中间事件M2，X为底端事件。该故障树的顶端事件，所有的中间事件以及底端事件见表1。
2.3 故障树的定性分析
故障树定性分析的的目的是弄清系统出现某种故障（顶端事件）有多少可能，即对故障树进行定量分析，发现系统的最薄弱环节[2]。
以图2所示发动机无法启动故障树为例，求相应故障树的割集和最小割集。表2给出了具体的分析过程。
由表2依逻辑关系分析，图2故障树共有43个最小割集：X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11，X12，X13，X14，X15，X16，X17，X18，X19，X20，X21，X22，X23，X24，X25，X26，X27，X28，X29，X30，X31，X32，X33，X34，X35，X36，X37，X38，X39，X40，X41，X42，X43，最小割集均为一阶割集，其中底端事件X15，X16，X18在故障树中出现两次，底端事件X19在故障树中出现3次。若假设每个底端事件发生的概率相同，则底端事件在阶数相同的割集中出现的次数越多，重要性也越大。因此，X19是引起顶端时间发生的重要因素，该事件可以导致喷油器不喷油，没有高压点火，混合气过稀等等一系列故障。但是根据维修经验，底端事件X19发生概率很小，所以在实际检测维修中ECM不作为优先检测的元件。此外，X15，X16，X18在故障树中出现两次，说明这三个底端事件相对与其他仅出现一次的底端事件来说，是导致顶端事件发生的重要因素，在设计故障诊断流程应把他们放到优先检测的步骤进行。
2.4 故障树的定量分析
假定图2故障树底端事件的概率已知，则根据表1中的结构函数计算顶端事件发生的概率。设底端事件X1，X2，X3，…，X41，X42，X43对应的概率为P1，P2，P3，…，P41，P42，P43，则顶端事件发生的概率为：
P（T）=P1+P2+P3+…P15×2+P16+P17+P18+P19+…+P41+P42+P43
则第一层各个中间事件的发生概率为：
P（M1）= P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10
P（M2）=P11+P12+P13+P14+P15+P16+P17+P18+P19+P20+P21
P（M3）= P15+P16+P17+P18+P19+P22+P23+P24+P25
P（M4）= P26+P27+P28+P29+P30+P31+P32+P33+P34
P（M5）= P35+P36+P37+P38+P39
P（M6）= P19+P40+P41+P42+P43
由于在从各种维修资料中很难得到各低端事件发生的具体概率数值，因此，维修人员只有从维修手册对于故障排除的流程以及实际经验的积累来设计诊断流程，但从对各中间事件的定量分析可以看出，引起燃油系统故障、起动机故障、点火系统等中间事件的因素较多。因此在设计诊断流程的时候，也可以作为优先考虑的因素。
3 发动机无法启动诊断流程设计
3.1 汽车故障诊断的基本思路
汽车诊断的基本思路是从客户的故障描述入手，进过试车验证，分析确定诊断思路，最后经过测试故障点是否成立逐一排除，直至排除故障。
3.2 客户故障描述
这是故障诊断的一个重要环节，根据客户的描述可以尽量减少故障诊断过程，直接找到故障部位。
3.3 故障诊断流程图
由于引起发动机不能启动的故障点很多，无法将各元件的测试在一张图上写详细，只能是通过诊断流程图代表测试的基本思路，见图3。
（1）启动前的基本检测，是在启动发动机，读取发动机DTC和定格数据所作的基本检测，包括检测蓄电池的电压和容量，目视检查进气管道、空气滤清器、端子松动、连接器松动的检查，以及观察发动机故障指示灯是否正常点亮。例如检查发动机故障指示灯得点亮情况，如果发动机故障指示灯不亮，可能是ECM电源故障，ECM 5V输出电压对地短路，此时无法转动发动机和读取DTC，则需要先排除发动机故障指示灯不亮的故障。
（2）读取发动机DTC，针对丰田卡罗拉1.6L GL AT轿车发动机无法启动故障，使用丰田专业诊断仪ITC2读取DTC，能够引起发动机无法启动的故障码主要是曲轴位置传感器线路、喷油器电路、点火器电路引起的，故障率较小且维修手册对于故障码的维修诊断过程有详细的说明，可参考维修手册，在图3中就不再赘述[3]。
（3）诊断流程图的主干是根据可能发生的中间事件的概率进行逐一排除的，依次是启动电路故障，燃油系统故障，点火故障，汽缸压力和气门正时，最后是空气流量计损坏（无故障码）或堵塞的情况。
第9篇：故障树分析范文
关键词：故障树分析；液压系统；速度
中图分类号：V233.91 文献标识码：A
故障树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）是系统可靠性研究中常用的一种重要方法，是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树状逐级细化的分析方法。通常把最不希望发生的事件称为顶事件，不再深究的事件称为基本事件，而介于顶事件与基本事件之间的一切事件称为中间事件，用相应的符号代表这些事件，再用适当的逻辑门把顶事件、中间事件和基本事件联结成树形图，即得故障树。因为方法简单，概念清晰，容易被人们接受，所以它是对动态系统的设计、工厂试验或对现场设备工况状态分析的一种有效的工具。
液压系统是KY系列牙轮钻的重要部分，其故障在牙轮钻全部故障中占有很大比例。而且液压系统故障多样和复杂，其故障隐蔽性强、引起同一故障原因和同一原因引起故障的种类多样；故障的产生与使用条件的密切相关；因果关系复杂、易受随机性因素影响，故障诊断难度大。因此，应用故障树分析法对KY系列牙轮钻液压系统的典型故障进行分析研究，建造故障树，从而可以找出故障原因和排除方法，大大减少维修的盲目性，方便地发现潜在的问题，有利于牙轮钻液压系统故障的预防、预测和控制。
1 故障树的建立
1.1 KY系列牙轮钻液压系统故障分析
KY系列牙轮钻液压系统是一个相对复杂的系统，其中千斤顶、钻架起落、钻具提升和进给、钻杆架移动、工具卡头、等都用油缸传动。在使用过程中容易产生故障的部位是加压回路中钻具提升和进给无力，钻进时轴压较低，提升时钻具出现爬行现象，使牙轮钻穿孔效率极为低下。而牙轮其他液压回路也时常出现多种故障，如支出的千斤顶有泄压收回现象，钻杆架移动和液压卡头动作较为缓慢。由于牙轮钻液压系统故障现象很多，本文选择常见的具有代表性、危害大的加压装置出现的故障现象进行系统分析，其加压装置液压原理图如图1所示。
2.2 故障树的建立
建造故障树的目的是通过建树过程系统地了解系统，找出薄弱环节，以便改造系统设计、运行和维修，从而提高系统的可靠性、维修性和安全性。同时为故障树定性分析和定量计算提供前提。
本文以KY-200B液压系统钻具进给和提升无力作为分析对象为例，介绍故障树分析法在KY系列牙轮钻液压系统故障诊断中的应用。分析过程中假设以下条件：（1）各底事件相互独立；（2）各事件都为二值性；（3）不存在外界干扰因素，例如固定液压元件的机架等机械结构是牢固的，电气线路及接头是可靠的等。以牙轮钻钻具提升或进给无力作为顶事件建立故障树如图2所示。故障树图中，顶事件、中间事件、底事件分别用T、S、X符号表示。
图2中：T为加压油缸无力；S1为液压缸内泄漏；S2为进入油缸油压力不足；S3为换向系统故障；S4为溢流阀故障；S5为进入换向阀油压力不足；S6为换向阀泄漏；S7为油泵失效；S8为过载溢流阀故障；S9为油泵内泄漏；S10为泵吸入空气；X1为活塞密封圈损坏；X2为缸壁磨损；X3为油温过高，油粘度下降；X4为远程调压阀故障；X5为平衡阀故障；X6为溢流阀阀芯磨损；X7为溢流阀调定压力值低；X8为换向阀阀芯磨损；X9为过载溢流阀阀芯磨损；X10为过载溢流阀主阀芯堵塞；X11为过载溢流阀调定压力值低；X12为滤油器堵塞；X13为泵进油口密封不良；X14为油液供应不足；X15为齿顶与泵体磨损；X16为泵端面与侧面板磨损。
2 FTA的定性分析
故障树定性分析主要是找出导致顶事件（系统故障）发生的所有可能的故障模式及其状态组合，即求出故障树的全部最小割集。故障树中的一个割集，表示该系统发生故障的一种可能性，即一种失效模式。最小割集发生时顶事件必然发生，因此故障树的全部最小割集代表顶事件发生的所有可能，即系统的全部故障模式。它可以帮助判断潜在故障，以便合理改进，及时维修。
求出故障树最小割级的方法很多，本文采用上行法进行分析，即依故障树自下向上地综合。得出“加压装置动作无力”故障树，最小割级：{X1}，{X2}，{X3}，{X4}，{X5}，{X6}，{X7}，{X8}，{X9}，{X10}，{X11}，{X12}，{X13}，{X14}，{X15}，{X16}。最小割集定性地给出了底事件的重要度，在各个底事件发生的概率比较小，其差别相对不大的条件下：阶数越小的最小割集越重要；在低阶最小割集中出现的底事件比高阶最小割集中的底事件重要；在同一最小割集阶数的条件下，在不同在小割集中重复出现的次数越多的底事件越重要。由本文中的故障树最小割集可知任一底事件的发生均会导致“加压装置动作无力”故障。而且各底事件均只出现了一次，且每一割集均为一阶，所以每一底事件都很重要，均应引起重视。
3 牙轮钻液压系统故障诊断
应用本文中建造的故障树并结合系统组成、管理人员的经验和现场观察、测试，针对在KQ-200B牙轮钻的工作过程中出现的“加压装置动作无力”故障，利用子树法、树枝法查找原因，分析此故障。在故障分析中一般是根据由简到繁、由易到难的原则，首先检查油箱的油量、液压缸的外泄漏、过滤器和管路是否堵塞。经过检查，可知油箱油量充足，液压缸无外泄漏，滤油器和管路无堵塞。此外时启动牙轮钻其他部分液压系统工作，如千斤顶，钻架油缸起落等发现能正常工作，说明油泵没有内泄露。
然后从顶事件开始分析系统，先检查液压缸故障，由于钻具可以提升和钻进，说明换向阀可换向。采用试探反证法，将加压液压缸活塞动作到中间部位左右，静止一段时间，液压缸的活塞有稍微滑动，说明液压缸有内泄漏，液压缸可能既有密封损坏，也有缸壁磨损现象。打开液压缸，抽出活塞检查，发现密封损坏，更换备用密封圈。
接着再检查过载溢流阀是否故障，首先检查溢流阀是否调整压力太低。采用“仪表分析法”，将过载溢流阀全打开，启动液压泵，将换向阀工作在右位，逐渐旋溢流阀的调压手轮，观察压力表的变化：结果是旋紧调压手轮，压力表指示的压力最大仅为12MPa，无法达到过载溢流阀要求的工作压力17MPa，说明压力上不去，溢流阀压力调不高，更换同型号备用溢流阀。采用同样的方法，将换向阀工作在左位，观察远程调压阀和与其相关联的溢流阀，压力表指示的压力最大值为13MPa，符合溢流阀调定标准。
最后启动牙轮钻液压系统，工作正常，实际故障原因与采用故障树方法一致。
结语
本文讨论了牙轮钻液压系统常发生的故障，采用故障树分析法对KY-200B牙轮钻加压装置动作无力的典型故障进行了定性分析，取得了较好的效果，节省了诊断时间，减少了不必要的拆卸，具有很好的经济价值和应用价值。
参考文献
[1]蒋亚南，等.故障树分析法在汽油发动机故障诊断中的应用[J].小型内燃机，2001（1）：45-48.
[2]孙新利，陆长捷.工程可靠性教程[M].北京：国防工业出版社，2005.
[3]黄志坚，袁周，等.液压设备故障诊断与检测实用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.10.
