故障树分析在故障诊断中的应用概述.doc

设备状态监测与故障诊断作业

标题：故障树分析在故障诊断中的应用概述

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故障树分析在故障诊断中的应用概述
摘要:在介绍故障树分析基本理论的基础上，分析和总结了故障树分析方法在故障诊断的应用现状，提出了目前故障树分析的主要发展方向。
关键词：故障树分析，故障诊断，模糊故障树
ABSTRACT:Basedontheintroductionofthebasictheoryoffaulttreeanalysis,thepresentsituationoffaulttreeanalysisinfaultdiagnosisisanalyzedandsummarized;themaindevelopingdirectionoffaulttreeanalysisisgiven.
KEYWORDS：faulttreeanalysis(FTA),faultdiagnosis,fuzzyfaulttree
前言
故障树分析(FaultTreeAnalysis，简称FTA)方法，利用故障树将系统故障原因自顶向下逐级进行分析，估计顶事件的发生概率和底事件重要度，是系统可靠性分析、故障检测与诊断常用的一种分析方法。这种方法通过把系统可能发生或已经发生的事故(即顶事件)作为分析起点，将导致事故的原因事件按因果关系逐层列出，用树形图表示出来，构成一种逻辑模型。找出事件发生的各种可能途径及发生概率，找出避免事故发生的各种方案并优选出最佳安全对策REF_Ref294282596\r\h\*MERGEFORMAT[1]。
故障树分析既可用定性模型也可以用定量模型。故障树的果因关系清晰、形象，对导致事故的各种原因及逻辑关系能做出全面、简洁、形象地描述，因而在各行业故障诊断中得到广泛而重要的应用。
故障树分析的基本理论
故障树分析的原理及步骤
故障树(FT)模型是一个基于被诊断对象结构、功能特征的行为模型，是一种定性的因果模型，以系统最不希望事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树状结构。它反映了特征向量与故障向量(故障原因)之间的全部逻辑关系。图1即为一个简单的故障树。图中顶事件：系统故障，由部件A或部件B引发，而部件A的故障又是由两个元件1，2中的一个失效引起，部件B的故障是在两个元件3，4同时失效时发生。

图SEQ图\*ARABIC1简单故障树
故障树分析诊断法步骤如下：
调查事故。收集事故案例，进行事故统计，设想给定系统可能发生的事故。
选择合理的顶事件。一般以待诊断对象故障为顶事件。
建造正确合理的故障树。这是诊断的核心与关键。
故障搜寻与诊断。根据建立的故障树，对故障进行搜寻和诊断。搜寻方法有逻辑推理诊断法和最小割集诊断法等[1～4]。
故障树生成方法
在故障树分析技术中，故障树生成是最基本、最关键的环节，也是使用故障树分析的前提条件。随着故障树分析技术的广泛应用，人工建树的费时费力问题变得日益突出，已成为工程界人士共同担心的困难。尤其对比较复杂的系统建树，往往以人年来计算。当系统的因素交错在一起时，很难避免发生逻辑上的错误和遗漏，人们不得不寻求和开拓由计算机辅助建树的途径。近年来相继出现了一些较好的算法和程序，但尚存在许多争议的困难问题，尤其是各类算法的特性和适用范围各异，其算法对部件失效模式的描述不能统一，至今未出现比较规范和系统化的算法。
文献REF_Ref294282244\r\h[5]以寻求较规范化和系统化的算法为出发点，提出了一种在建立描述元件（部件）故障模型的基础上，基于系统分析利用邻接矩阵确定系统故障树顶部结构，然后通过子要素级别分析，强连接关系识别和基本子要素的确定，最终自动生成故障树的方法。应用该方法大大增强了故障树的可读性，简化了系统故障树生成的复杂性，为故障树生成节省大量重复劳动，使生成的故障树具有更强的理论依据和可行性。
故障源搜寻与诊断方法
在建立了正确的故障树之后，要准确地分析故障，就需要对故障源进行搜寻和诊断，根据搜寻方式的不同，主要有逻辑推理诊断法和最小割集诊断法。
逻辑推理诊断法，采用从上而下的测试方法，从故障树顶事件开始，先测试最初的中间事件，根据中间事件测试结果判断测试下一级中间事件，直到测试底事件，搜寻到故障原因及部位。
最小割集诊断法。所谓割集是指故障树的一些底事件集合，当这些底事件同时发生时，顶事件必发生；而最小割集是指割集中所含底事件除去任何一个时，就不再成为割集了。一个最小割集代表系统的一种故障模式。故障诊断时，可逐个测试最小割集，从而搜寻故障源，进行故障诊断。
故障树分析是一项很复杂的工作，尤其对于大型故障树的分析，手工分析难以体现系统中复杂的逻辑关系，不但耗费