设备状态监测与故障诊断技术教学课件林英志PPT 10-设备故障诊断的逻辑方法.ppt

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1、设备状态监测与故障诊断技术主讲人：林英志学习目标：本章介绍设备故障诊断的逻辑方法，要求了解故障树分析与诊断方法，理解故障模式、影响和致命度分析方法，了解其它逻辑方法。第十章设备故障诊断的逻辑方法第一节故障树分析与诊断故障树分析（FTA，FaultTreeAnalysis）是可靠性设计的一种有效方法，也可以成为故障诊断技术中的一种有效方法。故障树分析是一种针对某个特定的不希望事件的演绎推理分析，是一种将系统故障形成的原因进行由总体至部件按树枝状逐级细化的分析方法。基于故障的层次特性，其故障成因和后果的关系往往具有很多层次并形成

2、一连串的因果链，加之一因多果或一果多因的情况就构成了“树”或“网”，这就是故障树提出的背景。在整个因果链或其中一段中，凡属“由因求果”就是正问题，是寻求可能发生什么样的系统状态（通常是找系统故障状态）的过程，如事件树分析就是解决这类问题的一种方法；而“由果求因”就是逆问题，是寻求怎样才能发生某个特定的系统状态（通常是找部件故障模式）的过程。可以这样说，故障树分析法就是一种由果到因的演绎分析方法。故障树分析在工程上的应用主要是：在设计中，应用FTA可以帮助设计者弄清系统的故障模式和成功模式；预测系统的安全性和可靠性，评价系统的

3、风险；衡量元、部件对系统的危害度和重要度，找出系统或设备的薄弱环节，以便在设计中采取相应的改进措施；通过故障树模拟分析，可实现系统优化。在管理和维修中可进行事故分析和系统故障分析；制定故障诊断和检修流程，寻找故障检测最佳部位和分析故障原因；完善使用方法，制定维修决策，以便采取有效的维修措施，切实预防故障的发生。在故障树分析中，一般是把所研究系统最不希望发生的故障状态作为辨识和估计的目标，这个最不希望发生的系统故障事件称为顶事件（也称终端事件）；然后在一定的环境与工作条件下，首先找出导致顶事件发生的必要和/或充分的直接原因，这

4、些原因可能是部件中硬件失效、人为差错、环境因素以及其它有关事件等因素，把它们作为第二级。依次再找出导致第二级故障事件发生的直接因素作为第三级，如此逐级展开，一直追溯到那些不能再展开或毋需再深究的最基本的故障事件为止。这些不能再展开或毋需再深究的最基本的故障事件称为底事件（也称初始事件）；而介于顶事件和底事件之间的其它故障事件称为中间事件。把顶事件、中间事件和底事件用适当的逻辑门自上而下逐级连结起来所构成的逻辑结构图就是故障树。下面较低一级的事件是门的输入，上面较高一级的事件是门的输出。通常把仅含故障事件以及与门、或门的故障树

5、叫做正规故障树。序号名称说明1基本门与门仅当所有输入事件都发生时，输出事件才发生。与门表示了输入与输出之间的一种因果关系。2或门至少一个输入事件发生时，输出事件才发生。或门并不传递输入与输出的因果关系，输入故障不是输出故障的确切原因，只表示输入故障来源的信息。3非门输出事件是输入事件的对立关系。4修正门顺序与门仅当输入事件按规定的顺序依次发生时，输出事件才发生。5持续时间与门仅当输入事件发生并持续一定时间时，才导致输出事件发生。6表决门仅当n个输入事件中有r个或r个以上的事件发生时，输出事件才发生。7异或门（互斥或门）在或门

6、诸输入事件中，仅当单个事件发生时，输出事件才发生。8特殊门禁门仅当条件事件发生时，单个输入事件的发生才导致输出事件的发生。9其它的特殊门，如真值门、累加门、矩阵门等等，在此不一一赘述。表10-1逻辑门故障树分析法的特点是：直观、形象灵活、方便通用、可算故障树分析有定性分析和定量分析。对故障树进行定性分析的主要目的是为了找出导致顶事件发生的所有可能的故障模式，也即弄清系统（或设备）出现某种最不希望的故障事件有多少种可能性。对故障树进行定量分析的主要目的是求顶事件发生的特征量（如可靠度、重要度、故障率、累积故障概率、首次故障时间

7、等）和底事件的重要度。第二节故障模式、影响和致命度分析一、概述故障模式及影响分析（FMEA，FaultModeandEffectAnalysis）和上一节所介绍的故障树分析（FTA）都是从体系上分析系统故障的方法，但两者层次分析的方向、特点和手段是不同的。FMEA是利用表格逐一分析系统中每个可能发生的故障模式（原因）对系统所产生的影响（后果），并把每个可能发生的故障模式按其严重程度予以分级评价的一种分析方法。这种方法本质上是一种定性的归纳逻辑推理，它是研究零件、部件等下一级故障对上一级子系统和系统影响的、自下而上的正向分析方

8、法，以便对系统不同结构层次的故障模式进行预测模拟。为了能将FMEA用于定量分析，在其基础上增加了致命度分析（CA，CriticalityAnalysis）的内容，发展成为故障模式、影响和致命度分析（FMECA）。FMECA基本上包括以下内容：故障模式分析；故障影响分析；预防故障的措施和补偿