基于故障树的复杂机械设备排故策略设计

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1、基于故障树的复杂机械设备排故策略设计摘要：复杂机械设备发生故障后的排故策略会影响到故障诊断的速度，进而影响到生产进度，工程中常用故障树（FTA）设计排故策略。诊断重要度（DIF）是基于FTA故障诊断的关键因子，然而并未考虑诊断时间和费用。通过修正故障判明效时比的定义，给出了时间诊断重要度的概念（TDIF）o在综合诊断重要度、诊断时间和费用的基础上，提出了费用分C时间诊断重要度（CTDIF）的概念，并给出了计算公式。最后以某型采煤机的发动机为例，对基于DIF、CDIF、TDIF和CTDIF的排故策略进行了对比计算。关键词：故障树；费用-时间诊断重要度；故障诊断；复杂机械设备引言复杂机械设备一

2、旦发生故障，极有可能会因为故障排查的复杂性而造成长时间的停机。设计高效的复杂机械设备故障排查策略是解决这一问题的主要方法。复杂机械设备故障诊断的目的是定位造成系统故障的根本原因，其思路可总结为：首先假定一组故障原因集；然后综合各种方法和数据对该组集合进行分析判断；最后通过排除法、推理法或其它方法判断出导致系统故障的原因。故障树分析方法（FaultTreeAnalysis,FTA）起源于系统安全分析领域，其核心思路是基于故障树的复杂机械设备排故策略设计摘要：复杂机械设备发生故障后的排故策略会影响到故障诊断的速度，进而影响到生产进度，工程中常用故障树（FTA）设计排故策略。诊断重要度（DIF）

3、是基于FTA故障诊断的关键因子，然而并未考虑诊断时间和费用。通过修正故障判明效时比的定义，给出了时间诊断重要度的概念（TDIF）o在综合诊断重要度、诊断时间和费用的基础上，提出了费用分C时间诊断重要度（CTDIF）的概念，并给出了计算公式。最后以某型采煤机的发动机为例，对基于DIF、CDIF、TDIF和CTDIF的排故策略进行了对比计算。关键词：故障树；费用-时间诊断重要度；故障诊断；复杂机械设备引言复杂机械设备一旦发生故障，极有可能会因为故障排查的复杂性而造成长时间的停机。设计高效的复杂机械设备故障排查策略是解决这一问题的主要方法。复杂机械设备故障诊断的目的是定位造成系统故障的根本原因，

4、其思路可总结为：首先假定一组故障原因集；然后综合各种方法和数据对该组集合进行分析判断；最后通过排除法、推理法或其它方法判断出导致系统故障的原因。故障树分析方法（FaultTreeAnalysis,FTA）起源于系统安全分析领域，其核心思路是通过对顶事件的推演得到导致该事件发生的基本事件组合[1]。由于该方法可从定性和定量两方面对系统进行分析，因此也广泛应用于故障诊断领域。基于FTA的故障诊断中，如何根据重要度确定部件的诊断顺序是关键。1.术语定义综合分析以上文献的优点和缺点，本文提出一种新的基本FTA的故障诊断方法。为叙述方便，首先定义以下概念。定义1:TDIF(TimeandDiagno

5、sticsImportanceFactor):时间诊断重要度，指单位时间内的诊断重要度。定义2:CTDIF(Cost-TmeandDiagnosticsImportanceFactor)：费用一时间诊断重要度，指单位时间内每单位成本的诊断重要度。定义3:MCTD(MeanCosttoDetection)：平均故障检测费用，产品从开始检测到检测完毕并给出是否故障的结论所产生的平均检测费用。对于这三个定义的深入解释将在下文中结合算法和实例给出。2.基于CTDIF的诊断方法设计本文设计的基本FTA的故障诊断方法为：2.1获取故障树定性、定量分析的结果数据。针对某一故障现象，确定其对应的顶事件，查

6、找有关该顶事件的故障树，获取关于该故障树的最小割集、底事件故障概率、已计算出的各最小割集概率以及顶事件的发生概率。2.2计算各基本部件、最小割集的CTDIF，并进行排序。2.2.la和0的确定公式n中，a和0分别被称为CDIF的权重因子和TDIF的权重因子，且a+3=lo这两个参数表明了本次故障诊断中对时间和费用的度量程度，即若现实要求对时间较苛刻，则可取a>0；若对费用比较敏感，则可取a3.1由DIF可知，系统诊断准确度最小的诊断策略并不是最优的；3.2最省时间的诊断策略其诊断费用最高，而费用最省的诊断策略其诊断时间最长（分别见表4TDIF和CDIF）；1.3CTDIF是一种折衷的诊断策

7、略，可根据对时间和费用的重视程度调整参数a和3.4诊断时若按DIF进行割集排序，尽管其系统诊断准确度（即平均要检测的割集数）要比按CTDIF的小，但其平均诊断时间和平均诊断费用都要高于CTDIF。2.总结针对复杂机械设备故障排查困难这一问题，研究了基于FTA的故障检测方法。诊断重要度是应用FTA方法设计诊断策略的关键。本文在此基础上，综合考虑了诊断时间和费用，提出了CTDIF的概念。该方法适用于在无任何先验信息、无任何维