《故障树分析》ppt课件

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1、第８章故障树分析故障树分析（FaultTreeAnalysis，FTA）也称作失效树分析，是一种故障因果关系的演绎分析方法。FTA是1961年由美国贝尔实验室的H.A.Watson首先提出，应用于电话自动拨号机可靠性分析。1962年用于“民兵”导弹发射控制系统的可靠性分析并取得成功。1970年代利用FTA法作系统分析得到迅速发展，成为航天、核能、化工等部门对可靠性、安全性有特别要求的系统不可缺少的分析方法。高新技术的发展，大型、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，故障树分析法已广泛地应用于宇航、核能、化工、电子、机械和采矿等各个

2、领域。故障树分析法应用：系统可靠性分析；系统安全性分析；系统潜在故障分析；系统故障诊断；故障树分析：“在系统设计过程中，通过对可能造成系统失效的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素）进行分析，画出逻辑框图（即故障树），从而确定系统失效原因的各种可能组合方式或其发生概率，以计算系统失效概率，采取相应的纠正措施，以提高系统可靠性的一种设计方法。”（GB）带式输送机驱动装置故障树故障树分析基本概念故障树：故障树是一种特殊的树状逻辑因果关系图，他用规定的事件、逻辑门和其它符号描述系统中各种事件之间的因果关系。逻辑门的输入是输出事件的“因”，反之，逻辑门的

3、输出事件是输入事件的“果”。事件：所研究系统所处的各种状态。逻辑门：描述事件之间的因果关系，逻辑门包括“与门”、“或门”、“非门”等。割集：若干底事件的集合，当这些事件都发生时，顶事件必然发生。路集：若干底事件的集合，当这些底事件都不发生时，顶事件不发生。最小割集：最小路集：类别符号名称说明逻辑门符号与门输入事件B1,B2同时发生时，输出事件A发生。或门输入事件B1、B2中至少有一个发生时，输出事件发生A。禁门只有当条件事件C发生，输入事件A的发生才导致输出事件B发生。表决门n个输入事件中至少有任意k个事件发生，输出事件才发生。异或门当输入事件B1或

4、B2单独发生时，输出事件A发生。AB1B2AB1B2ACBAB1Bnk/nAB1B2类别符号名称说明转移符号转入符号表示有子故障树由此转入。转出符号表示此故障树转出到其它故障树。开关闭合电源有电电灯亮故障树分析的特点：FTA法是一种图形演绎法，形象、直观，它是对故障事件因果关系的逻辑推理方法。它可以分析造成系统失效的各种因素，不仅可以考虑零部件失效对系统的影响，还可以考虑软件、环境和人的因素。故障树建成后，对不曾参与系统设计的管理和维修人员来说相当于一个形象的管理、维修指南，因此可用于培训实用的人员和用于检查事故发生的原因。通过FTA法可以定量

5、地计算复杂系统的故障概率和其他可靠性参数，为改善和评价系统可靠性提供定量数据。对于大型复杂系统，故障树分析工作量很大，需要计算机进行辅助建树。故障树分析的步骤：建立故障树故障树建树方法主要有三种：演绎法、合成法、决策表法。其中第一种方法用于手工建树，其他两种方法用于计算机辅助建树。手工建树按如下步骤进行：选择和确定顶事件。自上而下地建立故障树建立故障树的数学模型对于单调关联系统，顶事件是底事件的函数。所谓单调关联系统，是指系统中没有无关的部件。进行故障树的定性分析故障树定性分析的主要任务是寻找故障树的全部最小割集或全部最小路集，即寻找故障树的故障谱或

6、成功谱。最小割集求法下行法上行法定性分析结果分析：最小割集阶数；不同割集中的底事件；底事件出现次数；最小割集阶数是指割集中包含的底事件的个数。{1},{2,3,5},{2,4,5},{3,6,7,8}进行故障树的定量分析直接概率法最小割集法重要度概率重要度结构重要度系统故障树串联系统R1R2R3X1X2TopX3并联系统R1R3R2X1X2X2Top串并联系统G1X1X3X2TopG2X4X6X5G3X7X9X8R4R6R5R7R9R8R1R3R2并串联系统G1X1X3X2TopG2X4X6X5G3X7X9X8R2R8R5R1R7R4R3R9R6混联

7、系统R1R2R3TopX3M1X1X2表决系统三个水泵输水，任意两台故障，系统故障。R1R3R22/3X1X2X2Top2/3逻辑门的转化R1R3R22/3G1X1X2TopG2X1X3G3X2X3故障树结构函数对于一个由n个零部件构成的系统，系统故障是顶事件，各零部件的故障是底事件。顶事件状态是底事件状态的函数，用表示，称为故障树的结构函数，它的状态可描述如下：结构函数表示了系统所处的状态。当时，顶事件发生，即系统处于故障状态。对于底事件来说，xi=1时，底事件发生，零部件处于故障状态，xi=0时，底事件不发生，零部件处于正常状态。逻辑门结构函数与

8、门结构，由定义可知，只有全部输入事件都发生时，输出事件才发生，它的结构函数为：或门结构，只要有一个输入事件发