時間：2022-06-16 13:41:59
序論：在您撰寫故障樹分析法時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
1、故障樹分析（FTA）是由上往下的演繹式失效分析法，利用布林邏輯組合低階事件，分析系統中不希望出現的狀態。故障樹分析主要用在安全工程以及可靠度工程的領域，用來了解系統失效的原因，并且找到最好的方式降低風險，或是確認某一安全事故或是特定系統失效的發生率。故障樹分析也用在航空航天、核動力、化工制程、制藥、石化業及其他高風險產業，也會用在其他領域的風險識別，例如社會服務系統的失效。故障樹分析也用在軟件工程，在偵錯時使用，和消除錯誤原因的技術很有關系。
2、在航空航天領域中，更廣泛的詞語“系統失效狀態”用在描述從底層不希望出現的狀態到最頂層失效事件之間的故障樹。這些狀態會依其結果的嚴重性來分類。結果最嚴重的狀態需要最廣泛的故障樹分析來處理。這類的“系統失效狀態”及其分類以往會由機能性的危害分析來處理。
（來源：文章屋網 ）
關鍵詞：分析法；故障判斷；提高可靠性
中圖分類號：U47 文獻標識碼：A
1南京產BRW400/31.5、BRW200/31.5液泵故障分析
1.1泵的某一吸液閥或排液閥卡住
由于長時間使用疲勞過度或銹蝕嚴重都可能導致彈簧斷裂。吸排液閥的彈簧軟或短及卸載閥壞都可以導致沖擊過大使閥錐斷裂。其次由于閥錐質量問題，熱處理時硬度超過規定硬度也容易造成閥錐斷裂。
1.2自動卸載閥主閥閥芯卡住不能動作
這一原因和人為因素有很大關系，由于沒有定期更換易損件如滑套內的密封圈用的過久不更換，閥芯使用的太久磨損嚴重都能導致主閥閥芯卡住不動作。
1.3高壓過濾器阻塞
主要原因是吸排液閥上破損的密封圈進入過濾器內?；蛴捎陂L時間沒有使用濾芯導致慮芯銹蝕嚴重，高壓過濾器阻塞。
1.4自動卸載閥下部推動活塞卡住不動作
其原因是復位彈簧折斷或沒有復位彈簧，推力活塞磨損嚴重，組裝不得當或導向套密封脫落導致導向套有毛刺。
1.5自動卸載閥主閥不起作用，先導閥出液小孔堵住
由于看泵人員不細心，液箱蓋沒有隨時關閉，掉入雜物使液箱內液體變臟，堵住出液小孔。由于質量問題如開膠掉底?；驔]有定期更換清洗吸液過濾網，使小雜物進入先導閥堵住先導閥出液小孔。
1.6液箱內液位低
液箱內液位低泵不能吸進工作液導致不能排出高壓液。由于泵箱內沒有及時加入乳化液或由于泵箱開焊漏液。
1.7卸載閥未關閉
在有手動卸載閥的泵上如果手動卸載閥未關緊，導致自動卸載閥不工作，在壓緊螺套未壓緊的情況下卸載閥也不關閉。
1.8吸液管截止閥未打開
這一原因主要是截止閥損壞根本打不開或截止閥在打開的位置上實際是關閉的。
2乳化液泵站故障樹的定性分析
對乳化液泵站進行定性分析的主要目的就是找出導致頂事件發生的所有可能的故障模式，即弄清系統（或設備）出現最不希望發生的事件（故障）有多少種可能性。
如果故障樹的某幾個底事件同時發生時，將引起頂事件（系統故障）的發生，把這些底事件組成一個集合的形式，這個集合稱之為割集。
也就是說，一個割集代表了系統中一種故障發生的可能性，即一種失效模式。如果去掉其中任意一個底事件就不再是割集，則這個割集就叫做最小割集，最小割集發生時，頂事件必然發生。
綜上所述，一棵故障樹的全部最小割集的完整集合就代表了頂事件發生的所有可能性。
2.1計算此系統的最小割集
例如，該乳化液泵站的故障樹中“泵的某一吸液閥或排液閥卡住”，以此樹最上一級的中間事件暫做為頂事件，先將各個級的中間事件及底事件設為某些變量。
T1泵的某一吸液閥或排液閥卡住
Ga彈簧斷裂
Gb 閥錐斷裂
Gc 沖擊過大
x1 銹蝕
x2 使用時間過長
x3 質量問題
x4 彈簧短或軟
x5 卸載閥壞
處于故障樹最下一級的中間事件是Gc ，對應的邏輯門為或門，所聯系的底事件是x4 x5 ，因此
Gc = x4Ux5
對于上一級的中間事件Gb ，則是通過或門與底事件x3與Gc相聯系，因此
Gb= x3UGc=x3Ux4Ux5
同理可知Ga= x1Ux2
最后可知頂事件T1的表達式為
T1= GaUGb = GaUx3UGc = x1Ux2U x3Ux4Ux5
2.2用最小割集表示出此系統的結構函數
在故障樹中，只要任何一個最小割集發生，頂事件就會發生。
上面列舉的故障樹有5個最小割集K=（K1+K2+K3+K4+K5），只要任一個最小割集Kj（j=1、2…..5）發生時，頂事件必定發生。
Kj可表示為
這里將屬于Kj的全部底事件用或門聯結起來稱作最小割或門結構。
所以該故障樹的結構函數Φ（x）可以表示為：
此故障樹的結構函數即為：
Φ（x）= x1Ux2Ux3Ux4Ux5
3乳化液泵站故障樹的定量分析
對于給定的故障樹，若已知其結構函數和底事件（即系統基本事件的發生概率），從原則上來說，應用容斥原理對事件和與事件積的概率計算公式，可以定量的評定故障樹頂事件T出現的概率。
結合本故障樹分析可知，底事件可定性為相容事件，設底事件x1 、x2 …xn 發生的概率各為q1、q2 …qn 則這些事件和與事件積的概率，可按下式計算：
當有n個相容事件時，積的概率
和的概率
當故障樹包含兩個以上同一底事件時，則必須用布爾代數整理簡化后，才能使以上概率計算公式，否則會得出錯誤的計算結果。
用系統最小割集的表達式為K （x），系統最小割集結構函數為
式中，k是最小割集數，Kj（x）的定義為
求系統頂事件的發生概率，即是使Φ（x）=1的概率，只要對上式兩端取數學期望，左端即為頂事件發生概率
如果將事件和的概率寫作
繼而，就可以計算該故障樹頂事件的發生概率，
本故障樹共有五個最小割集，以此為K1=x1 K2 =x2 K3=x3 K4=x4 K5=x5，各底事件的概率q1=q2=q3=q4=q5=0.1
利用排列組合的方式
五個底事件只有其中的一件發生時可求得
其中任意兩件發生時可知共10種故障路線
=10×0.01=0.1
同理可知其中任意三件發生時也共有10種故障路線
F3=10×0.001=0.01
其中任意四件發生時共有5種故障路線
F4=0.0001×5=0.0005
其中五件底事件均發生時也是一種故障路線
F5=0.15=0.00001
則由公式
得
綜上所算，頂事件為"泵的某一吸液閥或排液閥卡住"的故障樹
頂事件發生的概率為0.41
4應用動態規劃理論優化效果及結論
通過機采科液壓車間全體職工的共同努力，乳化液泵站故障樹的設計方案比原計劃25天提前了5天，為車間班組人員以后下井維修提供了新的技術手段，同時也為以后車間的生產提供了保障。
參考文獻
[1]于治福，韓燕，于會榮.商德勇故障樹分析法在礦井提升機電動機故障診斷中的應用[J].煤礦機械，2012（11）.
【關鍵詞】 故障樹分析法 飛機維修
1 故障樹分析法簡介
故障樹分析法（Fault Tree Analysis，FTA）是一種自上而下逐層展開的圖形分析方法，是通過對可能造成系統故障的硬件、軟件、環境、人為因素等進行分析，畫出邏輯框圖，也就是故障樹，再對整個系統中發生的故障事件，由總體至部分地按樹狀逐級進行細化分析，這樣能夠判明基本故障、確定故障發生的原因、故障的影響和故障發生的概率等。故障樹分析法的步驟常因分析對象、分析目的等地不同而略有區別。但一般可以按以下四個步驟進行，即；
（1）建立故障樹；
（2）建立故障樹的數學模型；
（3）故障樹的定性分析和定量分析。
故障樹分析法用機各系統的故障診斷，是因為它具有如下幾個特點：
（1）故障樹分析法可以針對某一特定的故障作層層深入的分析，用清晰的圖形直觀、形象地表述系統的內在聯系，指出部件故障與系統故障之間的邏輯關系。
（2）故障樹可以清楚地表明，系統故障與哪些部件有關系，有什么關系，以及關系的緊密程度。同時，也可以從故障樹看出元部件發生故障后，對整個系統的工作有無影響，有什么影響，有多大的影響，以及通過何種途徑產生影響。
（3）故障樹建成以后，對于沒有參與過系統設計與試制的管理與維修人員來說，是一個形象的直觀的維修指南，在實際維修應用中可以大大縮短維修人員的培訓時間，節約對維修人員的培訓費用[1]。
2 建立故障樹的方法與步驟
先選定系統中最不希望發生的故障事件作為頂事件，接下來第一步是找出直接導致該事件發生的各種可能的因素或各因素的組合，比如硬件故障、軟件故障、環境因素、人為因素等等。第二步是找出導致第一步中各因素的直接原因。按照此方法向下演繹，一直追溯到引發系統故障發生的全部原因，即分析到不需要再分析的底事件為止。然后，再把各種事件用對應的符號和適用于它們的邏輯關系的邏輯門和頂端事件相連，這樣就構成了一棵以頂事件為根，中間事件為節，底事件為葉的有若干級的倒置的故障樹。
3 故障樹分析的數學模型
故障樹是由所有底事件的“并”和“交”的邏輯關系連接構成，因此可以用結構函數作為數學工具，來建立故障樹的數學表達式，以便對故障事件作出定性分析和定量計算。為了簡化分析起見，假設分析的零部件和系統只有兩種狀態，正?；蚬收?；且假設零部件的故障是相對獨立的。以由n個相互獨立的底事件構成的故障樹作為研究對象。
設是表示底事件的狀態變量，取值0或l，設表示頂事件的狀態變量，也取值0或1，則有如下定義：
=
=
因故障樹頂事件是系統所不希望發生的故障狀態，即=1與此狀態相對應的底事件狀態為零部件故障狀態，即=1。顯而易見，頂事件狀態完全取決于底事件，即頂事件的狀態必須是底事件狀態的函數，則有=（X）=（，，…，），稱（X）為故障樹的結構函數，它表示系統狀態的一種邏輯函數，其自變量為該系統各組成單元的狀態。
3.1 與門結構函數
如果一與門故障樹，=1，=1，…，，則其結構函數為（x）=1，表示當全部零部件都發生故障時，系統才發生故障。反之，只要其中一個=0，則（x）=0，表示只要有一個零部件不發生故障，則頂事件不發生，即系統正常。
3.2 或門結構函數
如果一個或門故障樹，=1，而其它=0，則其結構函數為（x）=1，表示當一個零部件發生故障，則系統就發生故障。反之，全部=0，則（x）=0，表示所有零部件不發生故障，則頂事件不會發生，即系統正常。
4 故障樹的定性分析和定量計算
4.1 定性分析
對故障樹定性分析的主要目的是：尋找導致與系統有關的不希望事件發生的原因和各種原因的組合，即尋找導致頂事件發生的所有故障模式。從中確定系統的最薄弱的環節，從而采取相應的措施，予以補救。比如對關鍵的零部件采取故障監測與診斷的措施就可以減少排除故障的時間。
割集是導致故障樹頂事件發生的若干底事件集合。一個割集代表了系統故障發生的一種可能性，即一種失效模式。若將割集中含底事件任意去掉一個就不成為割集，則稱此為最小割集。路集是故障樹中一些底事件的集合。若將路集中所含底事件任意去掉一個就不能稱為路集，而稱為最小路集。由于一個最小割集是包含有最少數量而又最必須的底事件的集合，而全部最小割集的完整集合則代表了給定系統的全部故障。因此，最小割集的意義在于它描述出處于故障狀態的系統中所必須排除的故障，顯示出系統中最薄弱環節。對故障樹進行定性分析的主要目的是查清系統出現某種故障有多少種可能性，從而確定系統的最小割集，以便發現系統的最薄弱環節[2]。
4.2 故障樹的定量計算
故障樹的定量計算就是利用故障樹這一邏輯圖形作為模型，計算或估計頂事件發生的概率及系統的可靠性指標，從而對系統的可靠性及其故障進行定量分析。
一般情況下，故障分布假定為指數分布，根據底事件的發生概率，按照故障樹的邏輯結構逐漸向上運算，即可計算出頂事件的發生概率。假設事件，，…，的發生概率為，，，由這些底事件組成的不同邏輯門結構及其頂事件發生的概率可按照下列公式進行計算：
（1） 與門結構事件發生概率
（2） 或門結構事件發生概率
（3） 頂事件發生概率
如果某故障樹的全部最小割集，，…，，并假設不考慮同時發生兩個或兩個以上零部件故障，各最小割集中沒有重復出現的底事件。在此前提下，頂事件發生概率為：
式中，為在t時刻第j個最小割集存在的概率；為t時刻第j個最小割集中第t個部件的故障概率；為最小割集數；為頂事件的發生概率，即系統的不可靠度。
5 故障樹分析法分析飛機故障舉例
5.1 PACK出口超溫故障分析
當PACK組件出口溫度傳感器探測到PACK的出口溫度大于 95℃時，此故障就會被激發。此故障出現時，一般只有ECAM的警告信息和ECS報告。和壓氣機超溫故障一樣，在出現此類故障時，都應該先檢查CFDS上有無相關信息，如果有，直接根據CFDS上的提供的信息進行排故。當CFDS上沒有信息時，也要檢查ECS的報告。PACK出口超溫故障會導致空調系統中區域溫度控制部分出現問題，因此出現此類故障時，必須馬上排除。下面就針對PACK出口超溫故障進行故障樹的分析[3]。
5.2 故障樹的建立
（1）頂事件。在空調系統中，PACK出口超溫故障會導致客艙或駕駛艙的溫度不能調節，飛機客艙不能進行正常的增壓，飛機駕駛艙的儀表和電子設備艙的設備得不到正常的冷卻，在故障等級中屬于危險性的故障，要求飛機設計時發生此類故障的概率為10-7每飛行小時。一旦發生此類故障，將極大地降低飛機的安全裕度，極大地加重了機組的負擔與壓力，使其無法正確完成操作，有可能引起飛機損壞或人員傷亡。建立此故障樹的邊界條件為：不考慮導線故障、環境因素和人為因素造成的故障，只考慮空調系統自身的故障。
（2）中間事件。參考A320ASM手冊21-61-00（PACK組件溫度控制）可以看出，PACK出口溫度超溫故障的觸發要使PACK出口溫度傳感器感受到95℃才會激發警告。因此，除了PACK出口溫度傳感器本身故障以外，只有可能是從防冰活門或旁通活門出來的熱引氣才會使PACK出口溫度出現超溫。
（3）底事件。根據A320的ASM手冊21-61-00可以知道，如果旁通活門位置非正常的打開，那么引起此現象的原因是旁通活門機械故障或控制它的PACK 控制器發出錯誤的控制信號。如果是防冰活門非正常打開造成，那么引起防冰活門不正常打開的原因一般有兩個，一個是防冰活門本身故障，二是控制防冰活門的氣動傳感器有故障。
5.3 定性分析
通過以上的PACK出口溫度傳感器、防冰活門機械故障、旁通活門機械故障的分析，可以得出PACK組件出口超溫的故障樹如下圖1所示。表1列出了故障樹中各符號的具體含義。
6 結語
故障樹分析法是系統可靠性研究中常用的一種分析方法。故障樹分析法是在弄清基本失效模式的基礎上，通過建立故障樹的方法，找出系統故障原因，分析系統薄弱環節，以改進原有設備，指導維修，防止事故的發生。故障樹分析法本身作為故障分析的一種行之有效的方法與飛機現有的故障監控系統相結合，可以彌補飛機內部故障監控系統無法將環境因素與人為因素計算在內的缺陷，提高維修能力，為提高航空公司的競爭力提供了強有力的技術支持。
參考文獻：
[1]虞和濟.故障診斷的基本原理.北京：冶金工業出版社，1991.
關鍵詞：液壓舵機 故障 故障樹分析法 故障樹
中圖分類號：U664.41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-02
液壓舵機作為中小型船舶最重要的輔機之一，其具有體積緊湊、慣性小、運轉平穩等優點，目前已被廣泛應用[1]。據筆者不完全統計，北部灣地區擁有中小型船舶2～3萬艘，約有八成船舶安裝了液壓舵機。液壓舵機的質量與性能好壞直接關系到船舶安全航行，據相關資料分析，相當大比例的海損事故是與液壓舵機的故障有關，因此，如何準確、快速地查找出其故障發生的原因至關重要。液壓舵機融合了機械結構、液壓系統和電氣控制系統，故障原因繁多，該文選用故障樹分析法對液壓舵機的故障進行分析。在故障發生的前期做出及時、準確的判斷，判明故障發生的薄弱環節，找出故障原因和排除方法，這樣可大大減少修理的盲目性，提高經濟性和安全性。
1 故障樹分析法
故障樹分析法簡稱FTA（Fault Tree Analysis）是一種將系統故障形成的原因作為總體至部分按樹枝狀逐級細化的分析方法，它可以圍繞一個或一些特定的故障模式，進行層層追蹤，從而在清晰的故障樹下，表達了系統故障事件的內在聯系，并提出了單元故障之間的邏輯關系，有利于找出系統的薄弱環節[2]。在該文中應用故障樹理論對液壓舵機的故障進行分析研究，繪出故障樹圖，從而可以看出事件的成因與形成過程，能發現潛在的問題，有利于液壓舵機整個系統故障的預防、預測和控制[3]。
2 液壓舵機常見故障分析
2.1 液壓舵機常見故障分類
對于液壓舵機日常比較容易出現的故障主要分為兩大部分：一是軟件類故障，亦即是與舵機運行有關的管理制度和船員對舵機的操作存在的問題。二是硬件類故障，是指與舵機相關的機器、設備發生了功能性的障礙。
2.2 液壓舵機硬件故障分析
硬件類故障是舵機故障的主要原因，根據故障導致的結果分為以下8小類：
2.2.1 舵不能轉動導致舵不能轉動的原因主要有：1）舵令信號輸出，常見原因是電控線路故障和機械杠桿故障；2）主泵不能正常供液，變量機構故障、儲能彈簧太軟、輔泵連鎖故障等都會導致到主泵不能正常供液；3）主油路故障，備用油泵反轉、控制閥調整不當、接口處不密封導致的嚴重泄露都會形成旁通導致主油路無油；4）液壓缸油路不通，檢查液壓缸閥、泵閥、鎖舵閥是否沒開，或者安全閥機械故障
2.2.2 單向舵，不回舵導致單向舵和不能回舵的原因主要有：1）一側電磁閥磁鐵故障或伺服液壓缸一側泄露導致只有單向舵令信號；2）主泵只能單向供液；3）換向閥故障；4）主油路單向不通或旁通。
2.2.3 轉舵過慢1）轉舵速度的快慢取決于供入轉舵油缸的油量，所以故障多由主泵流量不足引起；2）主油路有旁通泄露，旁通閥和安全閥關閉不嚴，也會使轉舵速度下降；3）舵令輸出滯后也會影響轉舵的速度。
2.2.4 滯舵滯舵是指舵的轉動明顯滯后于操舵動作，其主要原因有：1）主油路空氣過多；2）舵令輸出滯后，電液式系統內有空氣、機械杠桿間隙過大、激磁電流不足或反饋信號過強；3）主油路泄露嚴重或有旁通現象。
2.2.5 沖舵造成沖舵的原因有：1）換向閥不能及時回中；2）反饋機構故障，比如機械杠桿連續松動、反饋電路故障等；3）泵變量機構不能及時回中；4）主油路鎖閉不嚴。
2.2.6 跑舵跑舵是指在沒有發出操舵動作的情況下自動轉舵，導致的原因主要有：1）主油路泄露；2）雙泵工作時中位不一致。
2.2.7 空舵空舵即舵輪空轉一定角度后才來舵，主要原因是油路中有空氣，轉動舵輪時必須先壓縮空氣，帶系統壓力上升到一定值時才能推動舵。另一個原因是主油路泄露、旁通閥或安全閥關閉不嚴，也會產生空舵，管理中不可忽視。
2.2.8 異常噪聲與振動異常噪聲分兩種：一是液體噪聲，主要是油位過低、吸入管漏氣和換向沖擊過大引起。二是機械噪聲，由于聯軸器不對中、管路固定差和運動件不好都會產生噪聲。
3 液壓舵機故障樹的建立
液壓舵機故障樹的建立按如下步驟
進行。
（1）收集資料
廣泛收集液壓舵機產品設計、運行、維修等技術資料。通過分析故障實例，整理出液壓舵機盡可能多的故障以及故障原因。
（2）選擇和確定頂事件
頂事件是系統最不希望發生的事件，就液壓舵機而言最不希望的事情就是“舵機故障”，因此文中把它定為頂事件。
（3）分析頂事件
液壓舵機的構成涉及到機械結構、液壓系統和電氣控制系統，出現故障的范圍廣泛，任何一部分工作不良或相互配合不協調均能產生故障，故障與癥狀的關系并非一一對應，多數情況下有并發癥出現。尋找導致液壓舵機故障發生的直接的必要和充分原因，并將它們置為頂事件的輸入事件，由于成因后果的多層次性，從而形成一連串的因果鏈[3]。
（4）分析輸入事件
像分析頂事件一樣，把能繼續分解的輸入事件作為下一級的頂事件進行處理。
（5）建樹
在故障樹建立過程中，首先將頂事件作為第一行；所有導致頂事件發生的原因為第二行，重復以上步驟，逐級向下分解，直到所有導致舵機故障的原因不能再分解或不必要再分解為止。這樣即建成了一棵倒置的故障樹，如圖1所示。
4 結語
通過建立液壓舵機故障的故障樹，不僅能夠說明液壓舵機故障形成的原因、諸原因之間的層次和因果關系，還能夠進一步說明諸原因之間的邏輯關系。故障樹分析理論還可以進一步將常規的診斷方法、專家的經驗知識和計算機技術有機地結合在一起，形成專家診斷系統。
參考文獻
[1] 鄭士君，孫永明.船舶輔機教程[M].大連：大連海事大學出版社，2003.
關鍵詞：故障樹 分析法 船舶動力
中圖分類號：TK43 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（a）-00-01
1 故障樹分析法簡介
從20世紀60年代以來，在一些復雜系統的故障分析中，形成和發展了一種新的故障樹分析法。這是一種從系統到部件再到零件的下降形式分析方法。它是從系統開始，通過邏輯符號與具體單元、零部件相聯系；與失效的的狀態事件相聯系；構成一幅樹狀分支圖，稱為故障樹。故障樹分析法首先將分析的系統故障事件作為第一階（即第一行―頂事件），再將導致該事件發生的直接原因（包括硬件故障、環境因素、人為差錯等）并列為第二階段。用適當的事件符號表示，用邏輯門把他們與系統故障事件聯結起來。其次將導致第二階段延長事件發生的原因列出為第三階段。兩階之間同樣用事件符號和邏輯門聯系。這樣逐段展開，直到把最基本的原因都分析出來為止，這樣的邏輯圖便是故障樹。利用故障樹去分析系統發生故障的各種途徑和可靠性特征量，這就是故障樹分析法。
2 故障樹分析法主要特點
（1）它是一種直觀的圖形演繹法。把系統的故障與引起故障的因素，用圖形比較形象的表現出來。用它來分析系統失效事件發生的概率，也可用來分析零、部件或子系統的失效事件對系統失效的影響。從故障樹圖由上往下看可知：系統的故障與那些單元有關系？有怎樣的關系？多大關系。從圖由下往上看：知道單元故障對系統故障的影響，什么影響？影響途徑怎樣？程度有多大？（2）故障樹分析可作定性分析還可作定量分析；不僅可分析單一機件引起系統失效的影響，而且可以分析多機件構成的子系統對系統影響；不僅可反映系統內部單元與系統故障的關系，也能反映系統外部因素（環境因素和人為因素）對系統的影響。（3）故障樹分析不僅可用于指導設計，也可用于指導正確的維修管理。（4）故障樹的建造工作量十分繁重和復雜，需要較高的技術。
3 故障樹的組成
（1）頂事件的選取。它是系統分析的目標和對象，要選擇一個具有明確意義，可用概率度量，能夠向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障樹的建造。這是故障樹分析中的關鍵一步。要由多方技術人員通力合作，經過細致的綜合分析，找出系統失效事件的邏輯關系。首先分析事故鏈確定主流程，然后確定邊界條件，給出故障樹的范圍，最后利用事件符號和邏輯符號畫出故障樹。（3）故障樹的圖形符號。有兩種圖形符號，即：邏輯符號和事件符號。他們都有各自的具體圖形符號和意義。（4）故障樹的基本結構。
4 故障樹的建造
4.1 確定頂事件和邊界條件
頂事件是針對所研究對象的系統故障事件。是在各種可能的系統故障中篩選出來的最危險的事件，對于復雜的系統，頂事件不是唯一的，分析的目標、任務不同，應選擇不同的頂事件。在很多情況下，頂事件就選定故障模式和影響分析中識別出來的致命度高的事件。必要時還可把大型復雜系統分解為若干相關的子系統，以典型的中間事件當作若干子故障樹的頂事件進行建樹分析，最后再加以綜合。這樣可使任務簡單化，并可同時組織多人分工合作參與建樹工作。
根據選定的頂事件，合理地確定建樹的邊界條件，以確定故障樹的建樹范圍，故障樹的邊界條件包括：（1）初始狀態。當系統中的部件有數種工作狀態時，應指明與頂事件發生有關的部件的工作狀態。（2）不容許事件。指在建樹的過程中認為不容許發生的事件。（3）必然事件。指系統工作時在一定條件下必然發生在一定條件下必然發生的事件和必然不發生的事件。
4.2 逐層展開建樹
從頂事件開始，逐級向下演繹分解展開，一直追蹤至底事件，建立所研究的系統故障和導致該系統故障諸因素之間的邏輯關系，并將這種關系用故障樹的圖形符號表示，構成以頂事件為根，若干中間事件和底事件為干枝和分枝的倒樹圖形。要明確系統和部件的工作狀態，是正態和故障狀態；如果是故障狀態，就應弄清是什么故障狀態，發生某個特定故障事件的條件是什么。建樹時不允許門―門直接相連。門的輸出必須用一個結果事件清楚定義，不許門的輸出不經結果事件符號便直接和另一門連接。在確定邊界條件時，一般允許把小概率事件當作不容許事件，在建樹時可不考慮。但是，允許忽略小概率事件并不等于可以忽略小部件的故障或小部件事件，這是兩個不同的概念。有些小部件故障或多發性的小故障事件的出現，所造成的危害可能遠大于一些大部件或重要設備的故障后果，因此，這事件不能忽略。
【關鍵詞】飛機氧氣系統 故障樹分析法 可靠性
對民用飛機而言，氧氣系統一旦發生故障就有可能導致航班延誤影響正點率，更嚴重的可能會危及飛行安全以及機組人員與乘客生命安全。因此，對飛機氧氣系統的常見故障進行分析，提高飛機氧氣系統的可靠性、安全性和有效性就具有非常重要的現實意義。
一、A320氧氣系統
飛機的氧氣系統作為飛機主要系統之一，它的任務就是在飛機座艙增壓失效時為機組，乘務員和乘客提供生命活動所必需的氧氣，保障生命安全。飛機氧氣系統可分為機組氧氣系統，旅客氧氣系統和便攜式氧氣系統。如果駕駛艙壓力突然減少或者有煙霧以及危險氣體時，機長，副駕駛和觀察員可以在任意時刻根據自身的需要選擇是否使用氧氣面罩；而只有在座艙失壓時，乘務人員和旅客才能允許使用氧氣面罩。便攜是氧氣系統主要用于急救和一些特殊需求的人員。下圖為A320機組氧氣系統原理圖。
二、故障樹分析法
故障樹分析法（Fault Tree Analysis）簡稱FTA，是目前我們在研究系統可靠性中一種比較常用的方法。1961年由美國貝爾電話研究室的華特先生提出，其后在航空領域，原子反應堆等復雜動態系統中得到了充分利用。FTA是一種從系統到部件，再到零件的分析方法。它將系統失效和各種硬件軟件因素用恰當的邏輯符號連接起來，構成一幅倒立樹狀圖形，來分析系統失效發生的概率。FTA不僅可以對系統失效做出定性分析同時也可以做定量的分析，定性分析即找出各種底事件對系統失效的傳播途徑，而定量分析則是根據底事件對整個系統影響的輕重程度來計算系統失效的概率。
首先要確定頂事件，即導致系統失效的故障狀態。確立好頂事件后，對其進行分析從而找出引起它發生的直接原因，并將所有找出的直接原因與頂事件用恰當的邏輯符號聯系起來。然后分析每一個造成系統失效的直接原因，若還能進行進一步分解，則將其作為下一級的輸入事件，如果對頂事件那樣進行分析處理尋找其間接原因。循環往復逐級向下分解直到所有輸入事件不能再分解為止，就構成了一幅完整的故障樹圖。
三、A320飛機氧氣系統典型故障的分析
本文以A320的氧氣系統為例，來進一步說明故障樹分析法在飛機氧氣系統失效時排除故障的具體方法。通過對A320氧氣系統的工作原理和故障原因進行綜合分析后，總結出氧氣系統故障可以分為下列幾種情況：首先，故障可分為機組氧氣系統故障和旅客氧氣系統故障；其次，機組氧氣系統故障又可分為機組氧氣系統喪失供氧能力和氧氣管道壓力低且警告系統失效兩種情況：而旅客氧氣系統故障可分為座艙失壓氧氣系統無法供氧和單個旅客服務組件（PSU）故障。機組氧氣系統喪失供氧能力故障樹見圖1。
如圖1所示，該故障樹清晰明了的表達在機組氧氣系統喪失供氧能力和兩個中部時間以及四個底事件之間的邏輯關系。此時，對飛機而言，會導致其失去控制而損毀；對于機組而言，飛行員可能由于高空缺氧造成暈厥，甚至窒息死亡；而對于乘客來說，絕大多數無法幸免。從上圖可以看出，造成該故障的主要原因為氧氣滲漏及氧氣瓶組件故障，對于駕駛艙氧氣面罩無法使用的問題，其發生的概率是比較小的，所以應根據AMM35-12-41PB401中的規定排除故障。
圖2顯示為飛機氧氣管道壓力低且警告功能失效，這種情況與機務在航前檢查時沒有仔細檢查氧氣管路是否滲漏有關，會降低緊急情況下機組的工作能力，直接影響了安全飛行裕度。對于滲漏和氧氣瓶組件故障，可以按照圖1方法進行排故；對于低壓開關故障，應按IPC35-32-09-10檢查開關，重新安裝后，測試是否正常。
故障樹圖3顯示，單個PSU故障是由氧氣面罩不能收放，氧氣化學發生器故障和輸送電纜及連接器故障造成的。氧氣化學發生器故障通常是旅客在使用完氧氣面罩后，機務人員應及時參考IPC35-32-09-33更換新氧氣瓶及面罩，依據AMM35-32-42-210-001/002對氧氣瓶以及壓力檢查，對其充氧使其壓力達到規定水平；對于面罩不能收放，應依據AMM35-21-00重新整理和收納氧氣面罩，并檢查其容器。對于A320來說，全機共有54套PSU，其中26套有3個氧氣面罩，28套有4個氧氣面罩，總共有190個氧氣面罩可供使用，而A320客艙座位數為150個，根據CCAR25（運輸類飛機適航標準）規定的客艙氧氣面罩的總數必須比座位數多10%以上。也就是說在A320客艙中，比規定值10%還要富裕17%，即不會造成災難性或危險事件的發生。
四、結束語
通過對飛機氧氣的典型失效形式用故障樹的方法進行分析，顯而易見，故障樹分析法與傳統的排故方法相比，具有其獨特的優勢。傳統的維修方法是在其發生故障后，一一檢查所有可能失效的部件，而故障樹分析法則是根據故障形式及故障原因直接找出最根本的失效事件，節約了維修的時間和成本，提高了排除故障的速度和精度。綜合故障樹分析在飛機氧氣系統中實踐的成功性，建議可以將這種分析方法用在更多的復雜動態系統中。
參考文獻：
[1] AMM操作手冊[M]. ATA-35.2004.
[2] 陳，王曉春. A320 飛機機組氧氣系統[J].科技資訊，2012（27）：44-45.
[3] 李洪寧.基于CBR與FTA的飛機故障診斷專家系統的研究與設計[D].山東：青島科技大學，2012.
[4] 湯旭. 民用飛機氧氣系統故障樹分析[J]. 民用飛機設計與研究，2012（S1）：174-177.
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.
關鍵詞：故障樹；發動機系統故障；柴油發動機
Key words: fault tree；failure of engine system；diesel engines
中圖分類號：TM31文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）13-0042-02
0 引言
故障樹分析法簡稱FTA（Failure Tree Analysis），是1961年為可靠性及安全情況，由美國貝爾電話研究室的華特先生首先提出的。其后，在航空和航天的設計、維修，原子反應堆、大型設備以及大型電子計算機系統中得到了廣泛的應用。目前，故障樹分析法雖還處在不斷完善的發展階段，但其應用范圍正在不斷擴大，是一種很有前途的故障分析法。故障樹分析（FAT）是一種適用于復雜系統可靠性和安全性分析的有效工具，是一種在提高系統可靠性的同時又最有效的提高系統安全性的方法。當前，超大型工程的建設，對可靠性，安全性提出了更高的要求，因此，故障樹分析法已經廣泛的應用到宇航，核能，化工，電子，機械和采礦等各個領域。
1 故障樹分析法的特點
它是一種從系統到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它從系統開始，通過由邏輯符號繪制出的一個逐漸展開成樹狀的分枝圖，來分析故障事件（又稱頂端事件）發生的概率。同時也可以用來分析零件、部件或子系統故障對系統故障的影響，其中包括人為因素和環境條件等在內。它對系統故障不但可以做定性的而且還可以做定量的分析；不僅可以分析由單一構件所引起的系統故障，而且也可以分析多個構件不同模式故障而產生的系統故障情況。因為故障樹分析法使用的是一個邏輯圖，因此，不論是設計人員或是使用和維修人員都容易掌握和運用，并且由它可派生出其他專門用途的“樹”。例如，可以繪制出專用于研究維修問題的維修樹，用于研究經濟效益及方案比較的決策樹等。
2 故障樹的建立
故障樹是實際系統故障的組合和傳遞關系正確而抽象的表達，建樹是否完整會直接影響定性，定量分析的結果，是關鍵的一步。建樹方法分為人工建樹和計算機輔助建樹，建樹就是按照嚴格的演繹邏輯，從頂事件開始，向下逐級追溯事件的直接原因，直至找出全部底事件為止。根據故障樹分析方法確定頂事件是發動機無法正常運轉。而引起的原因主要為：飛車故障，缸體故障，燒瓦故障，曲軸故障，飛輪碎裂，氣門落缸等（其中任意原因都可導致發動機故障）。以這幾項作為次要事件，逐漸往下分析其原因，層層深入，最終建立起柴油發動機的失效故障圖。見圖1。
圖1中，方框的事件代表結果事件，它又分為頂事件和中間事件，是由其它事件或事件組合導致的事件。圓圈事件表示底事件，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，是導致其他事件發生的原因事件。
其中，各個數字和字母代表的含義為：①“飛車”故障，②“粘缸”故障，③“燒瓦”故障，④“曲軸”故障，⑤“活塞敲缸”故障，⑥飛輪碎裂，⑦“拉缸”故障，⑧氣門落缸。
A：燃油超供 a1：噴油泵柱塞被卡，a2：拉桿及調速器的活動部位卡滯，a3：調速器系統故障
B：竄燒機油 b1：空氣濾清器油盤油面過高，b2：曲軸箱，b3：回游孔堵塞
C：散熱系統工作不良
D：機油壓力過大 d1：機油質量不好，d2：油流動磨損，d3：軸瓦卸油，d21：機油泵磨損，d22：曲軸油道工藝脫落
E：軸瓦預金緊高度不合要求
F：機油問題f1：機油品質不佳，f2：機油壓力過低，f3：機油濾清器使用不當
G：軸瓦和軸頸裝配間隙過小
H：曲軸問題h1：曲軸軸頸兩端圓角過小，h2：曲軸自身質量差，h3：曲軸裝配間隙過大，h4：曲軸不良
I：供油時間和供油量出錯
J：主軸瓦不同軸
K：活塞的裝配問題k1：活塞與汽缸配合間隙過大，k2：活塞方向裝反或活塞變，k3：汽缸墊過薄，k4：連桿裝配不好或連桿彎曲
L：燃燒不良l1：燃燒室內積碳嚴重，l2：可燃氣體燃燒過快
M：噴油提前角過大
N：制造加工或裝配不當 n1：飛輪殼緊固螺栓松動，n2：曲軸軸向或徑向間隙過大，n3：曲軸與飛輪殼同軸度較差
O：傳動組件平衡超差
P：使用不當因素p1：油使用不當，p2：發動機溫度過高，p3：填壓器竄油，p4：嚴重超載，p21：冷卻添加不足，p22：點火時機不正確，p23：節溫器工作不良
Q：裝配和加工因素q1：活塞裝配間隙過小，q2：活塞環開口間隙太小，q3：活塞緯度影響
R：氣門桿折斷
S：氣門彈簧折斷
T：氣門彈簧座開裂
U：氣門鎖靠攏夾脫落
3 定性分析
故障樹的定性分析主要任務是尋找導致頂事件發生的所有可能的失效形式，也就是要找到故障樹的最小割集或全部最小割集。割集代表了該系統發生故障的可能性，最小割集（MCS）是底事件不能再減少的割集。一個最小割集代表引起故障樹頂事件發生的一種模式，最小割集發生時，頂事件必然發生。最小割集指出了處于故障狀態的系統所必須修理的基本故障，指出了系統的最薄弱環節。求解最小割集的方法有上行法，質數法和下行法。這里主要介紹下行法。下行法（fussell-vesely法）特點是從頂事件開始從下逐級進行，遇到與門就把與門下面的所有輸入事件均排列成同一行;遇到或門就把或門下面的所有輸入事件均排列于一列。往下一直到不能分解為止。從而找出全部最小割集。最小割集是包含了最小數量而又必須的事件的集合，其含義在于它描述了處于故障狀態的柴油發動機系統所必須修理的基本故障。通過對最小集合的分析，可以找到發動機系統的薄弱環節以提高工作的可靠性。
4 結論
4.1 文中給出的柴油發動機機故障書能夠較全面清晰的反映發動機系統故障成因，故障之間關系，以及各種可能故障傳遞途徑。
4.2 故障樹為設計，檢測，維護和維修柴油發動機提供了一種形象圖解，指導人們去查找故障，改進和強化系統的關鍵部分。為柴油發動機系統的可靠行提供了有效的定性分析和定量評價方法。
4.3 在柴油發動機的實際工作中，經常遇到不同故障程度的底事件，將其計算并求出最小割集，有助于掌握柴油發動機故障的規律和特征。故障樹分析理論可以進一步將常規的故障診斷方法和計算機程序技術有機的結合起來，形成專家系統，這樣可以方便和快捷的進行故障診斷。
參考文獻：
