故障树分析方法

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1、故障树分析法（FTA）1.故障树分析法概述故障树分析法（FaultTreeAnalysis）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”

2、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：EventTree）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。2003年12月所谓故障树分析，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

3、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。2003年12月图1-1简单的故障树2003年12月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

4、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。2003年12月选择顶事件，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

5、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。2003年12月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

6、。（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：2003年12月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

7、矛盾。2003年12月(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2003年12月2003年12月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

8、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一实际的减速器故障情形可能并不完全相符，此处所列只是为说明故障树的建立方法。由此可以看出，一张实际的故障树可能非常复杂，这取决于考虑问题的角度和出发点。2003年1