故障树分析法在船舶动力系统的应用

刘昕

摘 要：故障树分析法符合人们的常规思维，浅显易懂，能够适用于每一名在船艇动力部门从事工作的船员。故障树分析法能够应用到质量建设的输入、输出、过程的始终，能够与质量建设完美相容。故障树的建立能够累积大量的经验，为保障船舶动力系统的有效运行能够起到积极的作用。

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。

5 应用故障树分析法应用的注意事项

（1）建立起完善的故障采集汇编系统。日常要抓住时机尽量的多采集故障信息，分析故障原因，总结处理故障经验。（2）全员共同努力，完善故障汇编。设备故障的发生不可能设备的主要负责人都在场，这就需要全员努力，将设备故障的现象记录下来，将分析处理的情况记录下来。（3）形成制度规范，养成故障树分析的良好习惯。故障树分析法的应用是一个持续性的分析问题解决问题的方法，也可以说它将要伴随着我们整条船的生命周期。要建立一定的制度规范，形成一种习惯，经常抓，势必对经验的传承，对于迅速解决故障问题起大极大的处进作用。（4）以预防为主，是故障树分析法的另一大功能。故障书分析法经过一段时间的累积，建立起一定的规模，我们就可以从中分析出，哪个设备，在那一阶段会出现某一故障，从而预防设备故障的发生，确保设备运行良好。