时间：2022-06-16 13:41:59
序论：在您撰写故障树分析法时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
1、故障树分析（FTA）是由上往下的演绎式失效分析法，利用布林逻辑组合低阶事件，分析系统中不希望出现的状态。故障树分析主要用在安全工程以及可靠度工程的领域，用来了解系统失效的原因，并且找到最好的方式降低风险，或是确认某一安全事故或是特定系统失效的发生率。故障树分析也用在航空航天、核动力、化工制程、制药、石化业及其他高风险产业，也会用在其他领域的风险识别，例如社会服务系统的失效。故障树分析也用在软件工程，在侦错时使用，和消除错误原因的技术很有关系。
2、在航空航天领域中，更广泛的词语“系统失效状态”用在描述从底层不希望出现的状态到最顶层失效事件之间的故障树。这些状态会依其结果的严重性来分类。结果最严重的状态需要最广泛的故障树分析来处理。这类的“系统失效状态”及其分类以往会由机能性的危害分析来处理。
（来源：文章屋网 ）
关键词：分析法；故障判断；提高可靠性
中图分类号：U47 文献标识码：A
1南京产BRW400/31.5、BRW200/31.5液泵故障分析
1.1泵的某一吸液阀或排液阀卡住
由于长时间使用疲劳过度或锈蚀严重都可能导致弹簧断裂。吸排液阀的弹簧软或短及卸载阀坏都可以导致冲击过大使阀锥断裂。其次由于阀锥质量问题，热处理时硬度超过规定硬度也容易造成阀锥断裂。
1.2自动卸载阀主阀阀芯卡住不能动作
这一原因和人为因素有很大关系，由于没有定期更换易损件如滑套内的密封圈用的过久不更换，阀芯使用的太久磨损严重都能导致主阀阀芯卡住不动作。
1.3高压过滤器阻塞
主要原因是吸排液阀上破损的密封圈进入过滤器内。或由于长时间没有使用滤芯导致虑芯锈蚀严重，高压过滤器阻塞。
1.4自动卸载阀下部推动活塞卡住不动作
其原因是复位弹簧折断或没有复位弹簧，推力活塞磨损严重，组装不得当或导向套密封脱落导致导向套有毛刺。
1.5自动卸载阀主阀不起作用，先导阀出液小孔堵住
由于看泵人员不细心，液箱盖没有随时关闭，掉入杂物使液箱内液体变脏，堵住出液小孔。由于质量问题如开胶掉底。或没有定期更换清洗吸液过滤网，使小杂物进入先导阀堵住先导阀出液小孔。
1.6液箱内液位低
液箱内液位低泵不能吸进工作液导致不能排出高压液。由于泵箱内没有及时加入乳化液或由于泵箱开焊漏液。
1.7卸载阀未关闭
在有手动卸载阀的泵上如果手动卸载阀未关紧，导致自动卸载阀不工作，在压紧螺套未压紧的情况下卸载阀也不关闭。
1.8吸液管截止阀未打开
这一原因主要是截止阀损坏根本打不开或截止阀在打开的位置上实际是关闭的。
2乳化液泵站故障树的定性分析
对乳化液泵站进行定性分析的主要目的就是找出导致顶事件发生的所有可能的故障模式，即弄清系统（或设备）出现最不希望发生的事件（故障）有多少种可能性。
如果故障树的某几个底事件同时发生时，将引起顶事件（系统故障）的发生，把这些底事件组成一个集合的形式，这个集合称之为割集。
也就是说，一个割集代表了系统中一种故障发生的可能性，即一种失效模式。如果去掉其中任意一个底事件就不再是割集，则这个割集就叫做最小割集，最小割集发生时，顶事件必然发生。
综上所述，一棵故障树的全部最小割集的完整集合就代表了顶事件发生的所有可能性。
2.1计算此系统的最小割集
例如，该乳化液泵站的故障树中“泵的某一吸液阀或排液阀卡住”，以此树最上一级的中间事件暂做为顶事件，先将各个级的中间事件及底事件设为某些变量。
T1泵的某一吸液阀或排液阀卡住
Ga弹簧断裂
Gb 阀锥断裂
Gc 冲击过大
x1 锈蚀
x2 使用时间过长
x3 质量问题
x4 弹簧短或软
x5 卸载阀坏
处于故障树最下一级的中间事件是Gc ，对应的逻辑门为或门，所联系的底事件是x4 x5 ，因此
Gc = x4Ux5
对于上一级的中间事件Gb ，则是通过或门与底事件x3与Gc相联系，因此
Gb= x3UGc=x3Ux4Ux5
同理可知Ga= x1Ux2
最后可知顶事件T1的表达式为
T1= GaUGb = GaUx3UGc = x1Ux2U x3Ux4Ux5
2.2用最小割集表示出此系统的结构函数
在故障树中，只要任何一个最小割集发生，顶事件就会发生。
上面列举的故障树有5个最小割集K=（K1+K2+K3+K4+K5），只要任一个最小割集Kj（j=1、2…..5）发生时，顶事件必定发生。
Kj可表示为
这里将属于Kj的全部底事件用或门联结起来称作最小割或门结构。
所以该故障树的结构函数Φ（x）可以表示为：
此故障树的结构函数即为：
Φ（x）= x1Ux2Ux3Ux4Ux5
3乳化液泵站故障树的定量分析
对于给定的故障树，若已知其结构函数和底事件（即系统基本事件的发生概率），从原则上来说，应用容斥原理对事件和与事件积的概率计算公式，可以定量的评定故障树顶事件T出现的概率。
结合本故障树分析可知，底事件可定性为相容事件，设底事件x1 、x2 …xn 发生的概率各为q1、q2 …qn 则这些事件和与事件积的概率，可按下式计算：
当有n个相容事件时，积的概率
和的概率
当故障树包含两个以上同一底事件时，则必须用布尔代数整理简化后，才能使以上概率计算公式，否则会得出错误的计算结果。
用系统最小割集的表达式为K （x），系统最小割集结构函数为
式中，k是最小割集数，Kj（x）的定义为
求系统顶事件的发生概率，即是使Φ（x）=1的概率，只要对上式两端取数学期望，左端即为顶事件发生概率
如果将事件和的概率写作
继而，就可以计算该故障树顶事件的发生概率，
本故障树共有五个最小割集，以此为K1=x1 K2 =x2 K3=x3 K4=x4 K5=x5，各底事件的概率q1=q2=q3=q4=q5=0.1
利用排列组合的方式
五个底事件只有其中的一件发生时可求得
其中任意两件发生时可知共10种故障路线
=10×0.01=0.1
同理可知其中任意三件发生时也共有10种故障路线
F3=10×0.001=0.01
其中任意四件发生时共有5种故障路线
F4=0.0001×5=0.0005
其中五件底事件均发生时也是一种故障路线
F5=0.15=0.00001
则由公式
得
综上所算，顶事件为"泵的某一吸液阀或排液阀卡住"的故障树
顶事件发生的概率为0.41
4应用动态规划理论优化效果及结论
通过机采科液压车间全体职工的共同努力，乳化液泵站故障树的设计方案比原计划25天提前了5天，为车间班组人员以后下井维修提供了新的技术手段，同时也为以后车间的生产提供了保障。
参考文献
[1]于治福，韩燕，于会荣.商德勇故障树分析法在矿井提升机电动机故障诊断中的应用[J].煤矿机械，2012（11）.
【关键词】 故障树分析法 飞机维修
1 故障树分析法简介
故障树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）是一种自上而下逐层展开的图形分析方法，是通过对可能造成系统故障的硬件、软件、环境、人为因素等进行分析，画出逻辑框图，也就是故障树，再对整个系统中发生的故障事件，由总体至部分地按树状逐级进行细化分析，这样能够判明基本故障、确定故障发生的原因、故障的影响和故障发生的概率等。故障树分析法的步骤常因分析对象、分析目的等地不同而略有区别。但一般可以按以下四个步骤进行，即；
（1）建立故障树；
（2）建立故障树的数学模型；
（3）故障树的定性分析和定量分析。
故障树分析法用机各系统的故障诊断，是因为它具有如下几个特点：
（1）故障树分析法可以针对某一特定的故障作层层深入的分析，用清晰的图形直观、形象地表述系统的内在联系，指出部件故障与系统故障之间的逻辑关系。
（2）故障树可以清楚地表明，系统故障与哪些部件有关系，有什么关系，以及关系的紧密程度。同时，也可以从故障树看出元部件发生故障后，对整个系统的工作有无影响，有什么影响，有多大的影响，以及通过何种途径产生影响。
（3）故障树建成以后，对于没有参与过系统设计与试制的管理与维修人员来说，是一个形象的直观的维修指南，在实际维修应用中可以大大缩短维修人员的培训时间，节约对维修人员的培训费用[1]。
2 建立故障树的方法与步骤
先选定系统中最不希望发生的故障事件作为顶事件，接下来第一步是找出直接导致该事件发生的各种可能的因素或各因素的组合，比如硬件故障、软件故障、环境因素、人为因素等等。第二步是找出导致第一步中各因素的直接原因。按照此方法向下演绎，一直追溯到引发系统故障发生的全部原因，即分析到不需要再分析的底事件为止。然后，再把各种事件用对应的符号和适用于它们的逻辑关系的逻辑门和顶端事件相连，这样就构成了一棵以顶事件为根，中间事件为节，底事件为叶的有若干级的倒置的故障树。
3 故障树分析的数学模型
故障树是由所有底事件的“并”和“交”的逻辑关系连接构成，因此可以用结构函数作为数学工具，来建立故障树的数学表达式，以便对故障事件作出定性分析和定量计算。为了简化分析起见，假设分析的零部件和系统只有两种状态，正常或故障；且假设零部件的故障是相对独立的。以由n个相互独立的底事件构成的故障树作为研究对象。
设是表示底事件的状态变量，取值0或l，设表示顶事件的状态变量，也取值0或1，则有如下定义：
=
=
因故障树顶事件是系统所不希望发生的故障状态，即=1与此状态相对应的底事件状态为零部件故障状态，即=1。显而易见，顶事件状态完全取决于底事件，即顶事件的状态必须是底事件状态的函数，则有=（X）=（，，…，），称（X）为故障树的结构函数，它表示系统状态的一种逻辑函数，其自变量为该系统各组成单元的状态。
3.1 与门结构函数
如果一与门故障树，=1，=1，…，，则其结构函数为（x）=1，表示当全部零部件都发生故障时，系统才发生故障。反之，只要其中一个=0，则（x）=0，表示只要有一个零部件不发生故障，则顶事件不发生，即系统正常。
3.2 或门结构函数
如果一个或门故障树，=1，而其它=0，则其结构函数为（x）=1，表示当一个零部件发生故障，则系统就发生故障。反之，全部=0，则（x）=0，表示所有零部件不发生故障，则顶事件不会发生，即系统正常。
4 故障树的定性分析和定量计算
4.1 定性分析
对故障树定性分析的主要目的是：寻找导致与系统有关的不希望事件发生的原因和各种原因的组合，即寻找导致顶事件发生的所有故障模式。从中确定系统的最薄弱的环节，从而采取相应的措施，予以补救。比如对关键的零部件采取故障监测与诊断的措施就可以减少排除故障的时间。
割集是导致故障树顶事件发生的若干底事件集合。一个割集代表了系统故障发生的一种可能性，即一种失效模式。若将割集中含底事件任意去掉一个就不成为割集，则称此为最小割集。路集是故障树中一些底事件的集合。若将路集中所含底事件任意去掉一个就不能称为路集，而称为最小路集。由于一个最小割集是包含有最少数量而又最必须的底事件的集合，而全部最小割集的完整集合则代表了给定系统的全部故障。因此，最小割集的意义在于它描述出处于故障状态的系统中所必须排除的故障，显示出系统中最薄弱环节。对故障树进行定性分析的主要目的是查清系统出现某种故障有多少种可能性，从而确定系统的最小割集，以便发现系统的最薄弱环节[2]。
4.2 故障树的定量计算
故障树的定量计算就是利用故障树这一逻辑图形作为模型，计算或估计顶事件发生的概率及系统的可靠性指标，从而对系统的可靠性及其故障进行定量分析。
一般情况下，故障分布假定为指数分布，根据底事件的发生概率，按照故障树的逻辑结构逐渐向上运算，即可计算出顶事件的发生概率。假设事件，，…，的发生概率为，，，由这些底事件组成的不同逻辑门结构及其顶事件发生的概率可按照下列公式进行计算：
（1） 与门结构事件发生概率
（2） 或门结构事件发生概率
（3） 顶事件发生概率
如果某故障树的全部最小割集，，…，，并假设不考虑同时发生两个或两个以上零部件故障，各最小割集中没有重复出现的底事件。在此前提下，顶事件发生概率为：
式中，为在t时刻第j个最小割集存在的概率；为t时刻第j个最小割集中第t个部件的故障概率；为最小割集数；为顶事件的发生概率，即系统的不可靠度。
5 故障树分析法分析飞机故障举例
5.1 PACK出口超温故障分析
当PACK组件出口温度传感器探测到PACK的出口温度大于 95℃时，此故障就会被激发。此故障出现时，一般只有ECAM的警告信息和ECS报告。和压气机超温故障一样，在出现此类故障时，都应该先检查CFDS上有无相关信息，如果有，直接根据CFDS上的提供的信息进行排故。当CFDS上没有信息时，也要检查ECS的报告。PACK出口超温故障会导致空调系统中区域温度控制部分出现问题，因此出现此类故障时，必须马上排除。下面就针对PACK出口超温故障进行故障树的分析[3]。
5.2 故障树的建立
（1）顶事件。在空调系统中，PACK出口超温故障会导致客舱或驾驶舱的温度不能调节，飞机客舱不能进行正常的增压，飞机驾驶舱的仪表和电子设备舱的设备得不到正常的冷却，在故障等级中属于危险性的故障，要求飞机设计时发生此类故障的概率为10-7每飞行小时。一旦发生此类故障，将极大地降低飞机的安全裕度，极大地加重了机组的负担与压力，使其无法正确完成操作，有可能引起飞机损坏或人员伤亡。建立此故障树的边界条件为：不考虑导线故障、环境因素和人为因素造成的故障，只考虑空调系统自身的故障。
（2）中间事件。参考A320ASM手册21-61-00（PACK组件温度控制）可以看出，PACK出口温度超温故障的触发要使PACK出口温度传感器感受到95℃才会激发警告。因此，除了PACK出口温度传感器本身故障以外，只有可能是从防冰活门或旁通活门出来的热引气才会使PACK出口温度出现超温。
（3）底事件。根据A320的ASM手册21-61-00可以知道，如果旁通活门位置非正常的打开，那么引起此现象的原因是旁通活门机械故障或控制它的PACK 控制器发出错误的控制信号。如果是防冰活门非正常打开造成，那么引起防冰活门不正常打开的原因一般有两个，一个是防冰活门本身故障，二是控制防冰活门的气动传感器有故障。
5.3 定性分析
通过以上的PACK出口温度传感器、防冰活门机械故障、旁通活门机械故障的分析，可以得出PACK组件出口超温的故障树如下图1所示。表1列出了故障树中各符号的具体含义。
6 结语
故障树分析法是系统可靠性研究中常用的一种分析方法。故障树分析法是在弄清基本失效模式的基础上，通过建立故障树的方法，找出系统故障原因，分析系统薄弱环节，以改进原有设备，指导维修，防止事故的发生。故障树分析法本身作为故障分析的一种行之有效的方法与飞机现有的故障监控系统相结合，可以弥补飞机内部故障监控系统无法将环境因素与人为因素计算在内的缺陷，提高维修能力，为提高航空公司的竞争力提供了强有力的技术支持。
参考文献：
[1]虞和济.故障诊断的基本原理.北京：冶金工业出版社，1991.
关键词：液压舵机 故障 故障树分析法 故障树
中图分类号：U664.41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-02
液压舵机作为中小型船舶最重要的辅机之一，其具有体积紧凑、惯性小、运转平稳等优点，目前已被广泛应用[1]。据笔者不完全统计，北部湾地区拥有中小型船舶2～3万艘，约有八成船舶安装了液压舵机。液压舵机的质量与性能好坏直接关系到船舶安全航行，据相关资料分析，相当大比例的海损事故是与液压舵机的故障有关，因此，如何准确、快速地查找出其故障发生的原因至关重要。液压舵机融合了机械结构、液压系统和电气控制系统，故障原因繁多，该文选用故障树分析法对液压舵机的故障进行分析。在故障发生的前期做出及时、准确的判断，判明故障发生的薄弱环节，找出故障原因和排除方法，这样可大大减少修理的盲目性，提高经济性和安全性。
1 故障树分析法
故障树分析法简称FTA（Fault Tree Analysis）是一种将系统故障形成的原因作为总体至部分按树枝状逐级细化的分析方法，它可以围绕一个或一些特定的故障模式，进行层层追踪，从而在清晰的故障树下，表达了系统故障事件的内在联系，并提出了单元故障之间的逻辑关系，有利于找出系统的薄弱环节[2]。在该文中应用故障树理论对液压舵机的故障进行分析研究，绘出故障树图，从而可以看出事件的成因与形成过程，能发现潜在的问题，有利于液压舵机整个系统故障的预防、预测和控制[3]。
2 液压舵机常见故障分析
2.1 液压舵机常见故障分类
对于液压舵机日常比较容易出现的故障主要分为两大部分：一是软件类故障，亦即是与舵机运行有关的管理制度和船员对舵机的操作存在的问题。二是硬件类故障，是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍。
2.2 液压舵机硬件故障分析
硬件类故障是舵机故障的主要原因，根据故障导致的结果分为以下8小类：
2.2.1 舵不能转动导致舵不能转动的原因主要有：1）舵令信号输出，常见原因是电控线路故障和机械杠杆故障；2）主泵不能正常供液，变量机构故障、储能弹簧太软、辅泵连锁故障等都会导致到主泵不能正常供液；3）主油路故障，备用油泵反转、控制阀调整不当、接口处不密封导致的严重泄露都会形成旁通导致主油路无油；4）液压缸油路不通，检查液压缸阀、泵阀、锁舵阀是否没开，或者安全阀机械故障
2.2.2 单向舵，不回舵导致单向舵和不能回舵的原因主要有：1）一侧电磁阀磁铁故障或伺服液压缸一侧泄露导致只有单向舵令信号；2）主泵只能单向供液；3）换向阀故障；4）主油路单向不通或旁通。
2.2.3 转舵过慢1）转舵速度的快慢取决于供入转舵油缸的油量，所以故障多由主泵流量不足引起；2）主油路有旁通泄露，旁通阀和安全阀关闭不严，也会使转舵速度下降；3）舵令输出滞后也会影响转舵的速度。
2.2.4 滞舵滞舵是指舵的转动明显滞后于操舵动作，其主要原因有：1）主油路空气过多；2）舵令输出滞后，电液式系统内有空气、机械杠杆间隙过大、激磁电流不足或反馈信号过强；3）主油路泄露严重或有旁通现象。
2.2.5 冲舵造成冲舵的原因有：1）换向阀不能及时回中；2）反馈机构故障，比如机械杠杆连续松动、反馈电路故障等；3）泵变量机构不能及时回中；4）主油路锁闭不严。
2.2.6 跑舵跑舵是指在没有发出操舵动作的情况下自动转舵，导致的原因主要有：1）主油路泄露；2）双泵工作时中位不一致。
2.2.7 空舵空舵即舵轮空转一定角度后才来舵，主要原因是油路中有空气，转动舵轮时必须先压缩空气，带系统压力上升到一定值时才能推动舵。另一个原因是主油路泄露、旁通阀或安全阀关闭不严，也会产生空舵，管理中不可忽视。
2.2.8 异常噪声与振动异常噪声分两种：一是液体噪声，主要是油位过低、吸入管漏气和换向冲击过大引起。二是机械噪声，由于联轴器不对中、管路固定差和运动件不好都会产生噪声。
3 液压舵机故障树的建立
液压舵机故障树的建立按如下步骤
进行。
（1）收集资料
广泛收集液压舵机产品设计、运行、维修等技术资料。通过分析故障实例，整理出液压舵机尽可能多的故障以及故障原因。
（2）选择和确定顶事件
顶事件是系统最不希望发生的事件，就液压舵机而言最不希望的事情就是“舵机故障”，因此文中把它定为顶事件。
（3）分析顶事件
液压舵机的构成涉及到机械结构、液压系统和电气控制系统，出现故障的范围广泛，任何一部分工作不良或相互配合不协调均能产生故障，故障与症状的关系并非一一对应，多数情况下有并发症出现。寻找导致液压舵机故障发生的直接的必要和充分原因，并将它们置为顶事件的输入事件，由于成因后果的多层次性，从而形成一连串的因果链[3]。
（4）分析输入事件
像分析顶事件一样，把能继续分解的输入事件作为下一级的顶事件进行处理。
（5）建树
在故障树建立过程中，首先将顶事件作为第一行；所有导致顶事件发生的原因为第二行，重复以上步骤，逐级向下分解，直到所有导致舵机故障的原因不能再分解或不必要再分解为止。这样即建成了一棵倒置的故障树，如图1所示。
4 结语
通过建立液压舵机故障的故障树，不仅能够说明液压舵机故障形成的原因、诸原因之间的层次和因果关系，还能够进一步说明诸原因之间的逻辑关系。故障树分析理论还可以进一步将常规的诊断方法、专家的经验知识和计算机技术有机地结合在一起，形成专家诊断系统。
参考文献
[1] 郑士君，孙永明.船舶辅机教程[M].大连：大连海事大学出版社，2003.
关键词：故障树 分析法 船舶动力
中图分类号：TK43 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-01
1 故障树分析法简介
从20世纪60年代以来，在一些复杂系统的故障分析中，形成和发展了一种新的故障树分析法。这是一种从系统到部件再到零件的下降形式分析方法。它是从系统开始，通过逻辑符号与具体单元、零部件相联系；与失效的的状态事件相联系；构成一幅树状分支图，称为故障树。故障树分析法首先将分析的系统故障事件作为第一阶（即第一行―顶事件），再将导致该事件发生的直接原因（包括硬件故障、环境因素、人为差错等）并列为第二阶段。用适当的事件符号表示，用逻辑门把他们与系统故障事件联结起来。其次将导致第二阶段延长事件发生的原因列出为第三阶段。两阶之间同样用事件符号和逻辑门联系。这样逐段展开，直到把最基本的原因都分析出来为止，这样的逻辑图便是故障树。利用故障树去分析系统发生故障的各种途径和可靠性特征量，这就是故障树分析法。
2 故障树分析法主要特点
（1）它是一种直观的图形演绎法。把系统的故障与引起故障的因素，用图形比较形象的表现出来。用它来分析系统失效事件发生的概率，也可用来分析零、部件或子系统的失效事件对系统失效的影响。从故障树图由上往下看可知：系统的故障与那些单元有关系？有怎样的关系？多大关系。从图由下往上看：知道单元故障对系统故障的影响，什么影响？影响途径怎样？程度有多大？（2）故障树分析可作定性分析还可作定量分析；不仅可分析单一机件引起系统失效的影响，而且可以分析多机件构成的子系统对系统影响；不仅可反映系统内部单元与系统故障的关系，也能反映系统外部因素（环境因素和人为因素）对系统的影响。（3）故障树分析不仅可用于指导设计，也可用于指导正确的维修管理。（4）故障树的建造工作量十分繁重和复杂，需要较高的技术。
3 故障树的组成
（1）顶事件的选取。它是系统分析的目标和对象，要选择一个具有明确意义，可用概率度量，能够向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障树的建造。这是故障树分析中的关键一步。要由多方技术人员通力合作，经过细致的综合分析，找出系统失效事件的逻辑关系。首先分析事故链确定主流程，然后确定边界条件，给出故障树的范围，最后利用事件符号和逻辑符号画出故障树。（3）故障树的图形符号。有两种图形符号，即：逻辑符号和事件符号。他们都有各自的具体图形符号和意义。（4）故障树的基本结构。
4 故障树的建造
4.1 确定顶事件和边界条件
顶事件是针对所研究对象的系统故障事件。是在各种可能的系统故障中筛选出来的最危险的事件，对于复杂的系统，顶事件不是唯一的，分析的目标、任务不同，应选择不同的顶事件。在很多情况下，顶事件就选定故障模式和影响分析中识别出来的致命度高的事件。必要时还可把大型复杂系统分解为若干相关的子系统，以典型的中间事件当作若干子故障树的顶事件进行建树分析，最后再加以综合。这样可使任务简单化，并可同时组织多人分工合作参与建树工作。
根据选定的顶事件，合理地确定建树的边界条件，以确定故障树的建树范围，故障树的边界条件包括：（1）初始状态。当系统中的部件有数种工作状态时，应指明与顶事件发生有关的部件的工作状态。（2）不容许事件。指在建树的过程中认为不容许发生的事件。（3）必然事件。指系统工作时在一定条件下必然发生在一定条件下必然发生的事件和必然不发生的事件。
4.2 逐层展开建树
从顶事件开始，逐级向下演绎分解展开，一直追踪至底事件，建立所研究的系统故障和导致该系统故障诸因素之间的逻辑关系，并将这种关系用故障树的图形符号表示，构成以顶事件为根，若干中间事件和底事件为干枝和分枝的倒树图形。要明确系统和部件的工作状态，是正态和故障状态；如果是故障状态，就应弄清是什么故障状态，发生某个特定故障事件的条件是什么。建树时不允许门―门直接相连。门的输出必须用一个结果事件清楚定义，不许门的输出不经结果事件符号便直接和另一门连接。在确定边界条件时，一般允许把小概率事件当作不容许事件，在建树时可不考虑。但是，允许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，这是两个不同的概念。有些小部件故障或多发性的小故障事件的出现，所造成的危害可能远大于一些大部件或重要设备的故障后果，因此，这事件不能忽略。
【关键词】飞机氧气系统 故障树分析法 可靠性
对民用飞机而言，氧气系统一旦发生故障就有可能导致航班延误影响正点率，更严重的可能会危及飞行安全以及机组人员与乘客生命安全。因此，对飞机氧气系统的常见故障进行分析，提高飞机氧气系统的可靠性、安全性和有效性就具有非常重要的现实意义。
一、A320氧气系统
飞机的氧气系统作为飞机主要系统之一，它的任务就是在飞机座舱增压失效时为机组，乘务员和乘客提供生命活动所必需的氧气，保障生命安全。飞机氧气系统可分为机组氧气系统，旅客氧气系统和便携式氧气系统。如果驾驶舱压力突然减少或者有烟雾以及危险气体时，机长，副驾驶和观察员可以在任意时刻根据自身的需要选择是否使用氧气面罩；而只有在座舱失压时，乘务人员和旅客才能允许使用氧气面罩。便携是氧气系统主要用于急救和一些特殊需求的人员。下图为A320机组氧气系统原理图。
二、故障树分析法
故障树分析法（Fault Tree Analysis）简称FTA，是目前我们在研究系统可靠性中一种比较常用的方法。1961年由美国贝尔电话研究室的华特先生提出，其后在航空领域，原子反应堆等复杂动态系统中得到了充分利用。FTA是一种从系统到部件，再到零件的分析方法。它将系统失效和各种硬件软件因素用恰当的逻辑符号连接起来，构成一幅倒立树状图形，来分析系统失效发生的概率。FTA不仅可以对系统失效做出定性分析同时也可以做定量的分析，定性分析即找出各种底事件对系统失效的传播途径，而定量分析则是根据底事件对整个系统影响的轻重程度来计算系统失效的概率。
首先要确定顶事件，即导致系统失效的故障状态。确立好顶事件后，对其进行分析从而找出引起它发生的直接原因，并将所有找出的直接原因与顶事件用恰当的逻辑符号联系起来。然后分析每一个造成系统失效的直接原因，若还能进行进一步分解，则将其作为下一级的输入事件，如果对顶事件那样进行分析处理寻找其间接原因。循环往复逐级向下分解直到所有输入事件不能再分解为止，就构成了一幅完整的故障树图。
三、A320飞机氧气系统典型故障的分析
本文以A320的氧气系统为例，来进一步说明故障树分析法在飞机氧气系统失效时排除故障的具体方法。通过对A320氧气系统的工作原理和故障原因进行综合分析后，总结出氧气系统故障可以分为下列几种情况：首先，故障可分为机组氧气系统故障和旅客氧气系统故障；其次，机组氧气系统故障又可分为机组氧气系统丧失供氧能力和氧气管道压力低且警告系统失效两种情况：而旅客氧气系统故障可分为座舱失压氧气系统无法供氧和单个旅客服务组件（PSU）故障。机组氧气系统丧失供氧能力故障树见图1。
如图1所示，该故障树清晰明了的表达在机组氧气系统丧失供氧能力和两个中部时间以及四个底事件之间的逻辑关系。此时，对飞机而言，会导致其失去控制而损毁；对于机组而言，飞行员可能由于高空缺氧造成晕厥，甚至窒息死亡；而对于乘客来说，绝大多数无法幸免。从上图可以看出，造成该故障的主要原因为氧气渗漏及氧气瓶组件故障，对于驾驶舱氧气面罩无法使用的问题，其发生的概率是比较小的，所以应根据AMM35-12-41PB401中的规定排除故障。
图2显示为飞机氧气管道压力低且警告功能失效，这种情况与机务在航前检查时没有仔细检查氧气管路是否渗漏有关，会降低紧急情况下机组的工作能力，直接影响了安全飞行裕度。对于渗漏和氧气瓶组件故障，可以按照图1方法进行排故；对于低压开关故障，应按IPC35-32-09-10检查开关，重新安装后，测试是否正常。
故障树图3显示，单个PSU故障是由氧气面罩不能收放，氧气化学发生器故障和输送电缆及连接器故障造成的。氧气化学发生器故障通常是旅客在使用完氧气面罩后，机务人员应及时参考IPC35-32-09-33更换新氧气瓶及面罩，依据AMM35-32-42-210-001/002对氧气瓶以及压力检查，对其充氧使其压力达到规定水平；对于面罩不能收放，应依据AMM35-21-00重新整理和收纳氧气面罩，并检查其容器。对于A320来说，全机共有54套PSU，其中26套有3个氧气面罩，28套有4个氧气面罩，总共有190个氧气面罩可供使用，而A320客舱座位数为150个，根据CCAR25（运输类飞机适航标准）规定的客舱氧气面罩的总数必须比座位数多10%以上。也就是说在A320客舱中，比规定值10%还要富裕17%，即不会造成灾难性或危险事件的发生。
四、结束语
通过对飞机氧气的典型失效形式用故障树的方法进行分析，显而易见，故障树分析法与传统的排故方法相比，具有其独特的优势。传统的维修方法是在其发生故障后，一一检查所有可能失效的部件，而故障树分析法则是根据故障形式及故障原因直接找出最根本的失效事件，节约了维修的时间和成本，提高了排除故障的速度和精度。综合故障树分析在飞机氧气系统中实践的成功性，建议可以将这种分析方法用在更多的复杂动态系统中。
参考文献：
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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.
关键词：故障树；发动机系统故障；柴油发动机
Key words: fault tree；failure of engine system；diesel engines
中图分类号：TM31文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）13-0042-02
0 引言
故障树分析法简称FTA（Failure Tree Analysis），是1961年为可靠性及安全情况，由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。其后，在航空和航天的设计、维修，原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中得到了广泛的应用。目前，故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段，但其应用范围正在不断扩大，是一种很有前途的故障分析法。故障树分析（FAT）是一种适用于复杂系统可靠性和安全性分析的有效工具，是一种在提高系统可靠性的同时又最有效的提高系统安全性的方法。当前，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，故障树分析法已经广泛的应用到宇航，核能，化工，电子，机械和采矿等各个领域。
1 故障树分析法的特点
它是一种从系统到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它从系统开始，通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图，来分析故障事件（又称顶端事件）发生的概率。同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响，其中包括人为因素和环境条件等在内。它对系统故障不但可以做定性的而且还可以做定量的分析；不仅可以分析由单一构件所引起的系统故障，而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情况。因为故障树分析法使用的是一个逻辑图，因此，不论是设计人员或是使用和维修人员都容易掌握和运用，并且由它可派生出其他专门用途的“树”。例如，可以绘制出专用于研究维修问题的维修树，用于研究经济效益及方案比较的决策树等。
2 故障树的建立
故障树是实际系统故障的组合和传递关系正确而抽象的表达，建树是否完整会直接影响定性，定量分析的结果，是关键的一步。建树方法分为人工建树和计算机辅助建树，建树就是按照严格的演绎逻辑，从顶事件开始，向下逐级追溯事件的直接原因，直至找出全部底事件为止。根据故障树分析方法确定顶事件是发动机无法正常运转。而引起的原因主要为：飞车故障，缸体故障，烧瓦故障，曲轴故障，飞轮碎裂，气门落缸等（其中任意原因都可导致发动机故障）。以这几项作为次要事件，逐渐往下分析其原因，层层深入，最终建立起柴油发动机的失效故障图。见图1。
图1中，方框的事件代表结果事件，它又分为顶事件和中间事件，是由其它事件或事件组合导致的事件。圆圈事件表示底事件，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，是导致其他事件发生的原因事件。
其中，各个数字和字母代表的含义为：①“飞车”故障，②“粘缸”故障，③“烧瓦”故障，④“曲轴”故障，⑤“活塞敲缸”故障，⑥飞轮碎裂，⑦“拉缸”故障，⑧气门落缸。
A：燃油超供 a1：喷油泵柱塞被卡，a2：拉杆及调速器的活动部位卡滞，a3：调速器系统故障
B：窜烧机油 b1：空气滤清器油盘油面过高，b2：曲轴箱，b3：回游孔堵塞
C：散热系统工作不良
D：机油压力过大 d1：机油质量不好，d2：油流动磨损，d3：轴瓦卸油，d21：机油泵磨损，d22：曲轴油道工艺脱落
E：轴瓦预金紧高度不合要求
F：机油问题f1：机油品质不佳，f2：机油压力过低，f3：机油滤清器使用不当
G：轴瓦和轴颈装配间隙过小
H：曲轴问题h1：曲轴轴颈两端圆角过小，h2：曲轴自身质量差，h3：曲轴装配间隙过大，h4：曲轴不良
I：供油时间和供油量出错
J：主轴瓦不同轴
K：活塞的装配问题k1：活塞与汽缸配合间隙过大，k2：活塞方向装反或活塞变，k3：汽缸垫过薄，k4：连杆装配不好或连杆弯曲
L：燃烧不良l1：燃烧室内积碳严重，l2：可燃气体燃烧过快
M：喷油提前角过大
N：制造加工或装配不当 n1：飞轮壳紧固螺栓松动，n2：曲轴轴向或径向间隙过大，n3：曲轴与飞轮壳同轴度较差
O：传动组件平衡超差
P：使用不当因素p1：油使用不当，p2：发动机温度过高，p3：填压器窜油，p4：严重超载，p21：冷却添加不足，p22：点火时机不正确，p23：节温器工作不良
Q：装配和加工因素q1：活塞装配间隙过小，q2：活塞环开口间隙太小，q3：活塞纬度影响
R：气门杆折断
S：气门弹簧折断
T：气门弹簧座开裂
U：气门锁靠拢夹脱落
3 定性分析
故障树的定性分析主要任务是寻找导致顶事件发生的所有可能的失效形式，也就是要找到故障树的最小割集或全部最小割集。割集代表了该系统发生故障的可能性，最小割集（MCS）是底事件不能再减少的割集。一个最小割集代表引起故障树顶事件发生的一种模式，最小割集发生时，顶事件必然发生。最小割集指出了处于故障状态的系统所必须修理的基本故障，指出了系统的最薄弱环节。求解最小割集的方法有上行法，质数法和下行法。这里主要介绍下行法。下行法（fussell-vesely法）特点是从顶事件开始从下逐级进行，遇到与门就把与门下面的所有输入事件均排列成同一行;遇到或门就把或门下面的所有输入事件均排列于一列。往下一直到不能分解为止。从而找出全部最小割集。最小割集是包含了最小数量而又必须的事件的集合，其含义在于它描述了处于故障状态的柴油发动机系统所必须修理的基本故障。通过对最小集合的分析，可以找到发动机系统的薄弱环节以提高工作的可靠性。
4 结论
4.1 文中给出的柴油发动机机故障书能够较全面清晰的反映发动机系统故障成因，故障之间关系，以及各种可能故障传递途径。
4.2 故障树为设计，检测，维护和维修柴油发动机提供了一种形象图解，指导人们去查找故障，改进和强化系统的关键部分。为柴油发动机系统的可靠行提供了有效的定性分析和定量评价方法。
4.3 在柴油发动机的实际工作中，经常遇到不同故障程度的底事件，将其计算并求出最小割集，有助于掌握柴油发动机故障的规律和特征。故障树分析理论可以进一步将常规的故障诊断方法和计算机程序技术有机的结合起来，形成专家系统，这样可以方便和快捷的进行故障诊断。
参考文献：
