故障树分析（汇总4篇）

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故障树分析法【第一篇】

Abstract：Based on the fault statistics of pantograph， the main fault modes were selected to build fault tree method，and the minimum cut sets leading to pantograph fault could be located through the unreliability of top events could be calculated quantitatively. Finally， the importance of minimum cut sets and how the probability of occurrence of bottom events influence the unreliability of top events were showed in results. The analysis results can provide reference for the maintainability and design of pantograph in the future.

Key Words：Pantograph；Urban rail transit；Fault tree method

受电弓作为城市轨道交通关键部件之一，由于近年来因受电弓故障导致地铁车辆失去供电，从而导致大面积延误的事件时有发生，受电弓已越来越受到地铁运营公司、专业公司和设计单位的高度关注，迫切需要对其主要故障模式进行可靠性分析，找到根本原因，从而制定相应措施。该文利用故障树分析分析方法[1]，把受电弓危害度较高的故障模式作为顶事件，通过建立该故障模式的故障树，定量分析了底事件对受电弓不可靠度，分析系统的薄弱环节，从而制定对应措施，提高受电弓的可靠性。

1 受电弓的故障树分析

受电弓故障树模型的建立

对上海地铁某线路受电弓近5年的故障模式进行统计，如表1所示，受电弓不能升起、受电弓状态与实际显示不匹配、弓网拉弧和部件损坏占到了所有受电弓故障80%左右，其中碳滑板、分流导线由于属于易损易耗件，日常维修中已对其有严格的检测要求，故该文对其不予以展开分析。该文选取受电弓不能升起该种故障模式进行详细分析，建立该故障模式下的故障树，如图1所示。

根据故障统计，确定这18个底事件发生的故障率，如表2所示。

可靠度计算

导致受电弓无法升起故障的所有最小割集为：{X1}、{X2}、{X3}、{X4}、{X5}、{X6}、{X7}、{X8}、{X9}、{X10}、{X11}、{X12}、{X13}、{X14}、{X15}、{X16}、{X17}、{X18}，共计18个。

根据式（1）可计算出底事件概率重要度为[4-5]：

为了进一步了解底事件对顶事件的影响，结合计算出的故障率和重要度，选取故障率和重要度靠前的底事件，假设这些底事件发生概率在 01～ 1之间变化，分别得到顶事件“受电弓不能升起”的底事件发生概率对顶事件不可靠度影响的变化图，如图2所示。

由图2可知，底事件X13、X14、X16、X18发生概率增大时，顶事件受电弓不能升起的不可靠度随之发生的增量较大，可见绝缘软管漏气（X13）、绝缘软管接头断裂（X14）、节流阀阀芯卡滞（X16）与电磁阀漏气（X18）对顶事件受电弓不能升起影响程度较大。因此，在受电弓检修过程中，需加强对以上底事件的关注，从而提升受电弓系统的可靠性。

故障树分析法【第二篇】

关键词：故障树分析；液压系统；同步故障；故障诊断

1 概述

故障树分析法

故障树分析是系统可靠性和安全性分析的工具之一，于1961年由美国贝尔实验室开发。它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。故障树分析法是把所研究系统的最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，找出直接导致这一故障发生的全部因素，再找出导致下一级事件发生的全部直接因素，直至不需再查的因素为止。故障树分析法以故障树为根据，分析系统发生故障的各种原因和途径，在系统使用维修阶段，可帮助故障诊断、改进使用维修方案。

节段梁架桥机

某公司用于某跨海大桥的TP50/2300型节段梁架桥机，设计吊重荷载2300吨，为该项目施工的关键设备。该架桥机由主体结构（主梁、前支腿、后支腿、前后中支腿）、起升系统（起重天车、卷扬机具）、液压系统和电控系统等组成。该架桥机有前后两个中支腿。中支腿是整个架桥机的关键部件之一，其主要起着支撑和顶升整个架桥机、驱动架桥机前移过孔等作用。它由滑动支承、回转铰座、纵移机构、主桁架支撑、旋转台、横移机构、支撑梁和顶升装置等组成。中支腿纵移机构位于主桁轨道正中的带孔槽钢滑道平面内，其工作原理是通过液压站控制液压纵移油缸伸缩，利用纵移车上的两个Φ60销子在主桁槽钢滑道上来回插拔来实现整个架桥机的前进。其液压系统工作原理见图1。图中：1-油路开关，2-油泵，3-滤油器，4-溢流阀，5-单向阀，6-换向阀，7-单向阀，8-分流集流阀，9-快速接头，10-液压油缸，11-带排气测压接头。在施工过程中发现架桥机两边主梁走行不同步，由于架桥机过孔时两边主梁走行不同步会造成整机失稳，具有极大的危害性，因此必须及时解决该故障。

2 故障树的建立

建造故障树的目的是通过建树过程更好地对系统进行了解，从中找出容易发生故障的环节，以便更好地进行维修，并为故障树定性分析提供前提。

建树的方法和步骤

在建树之前，应收集并分析相关技术资料。建树的方法有很多，对文章中的故障可以采用演绎法进行人工建树。演绎法建树应从顶事件开始由上而下，循序渐进逐级进行，步骤如下：（1）分析顶事件，寻找引起顶事件发生的直接的必要和充分的原因。将顶事件作为输出事件，将所有直接原因作为输入事件，并根据这些事件实际的逻辑关系用适当的逻辑门相联系。（2）分析每一个与顶事件直接相联系的输入事件。如果该事件还能进一步分解，则将其作为下一级的输出事件，如同（1）中对顶事件那样进行处理。（2）重复上述步骤，逐级向下分解，直到所有的输入事件不能再分解或不必要再分解为止。这些输入事件即为故障树的底事件。

构建故障树

文章针对“两主梁纵移走行不同步”这一故障采用故障树分析法进行系统分析，建造故障树，以快速发现故障原因，及时解决该故障。首先做如下假设：（1）各底事件之间相互独立；（2）事件均为二值性且不存在外界干扰因素；（3）各管路和连接接头完好。在故障树中，顶事件、中间事件、底事件分别用T、M、X符号表示，树中各符号的意义分别为：（1）顶事件T：两主梁纵移走行不同步。（2）中间事件M：M1为主梁摩擦力相差过大，M2为主梁荷载不同，M3为同步阀故障，M4为纵移油缸故障，M5为同步阀失灵，M6为纵移油缸外泄，M7为纵移油缸内泄。（3）底事件X：X1为主梁摩擦系数相差过大，X2为主梁荷载相差过大，X3为同步阀误差大，X4为固定节流孔堵塞，X5为主阀芯移动受阻，X6为系统压力不足，X7为减压阀弹簧失灵，X8为密封圈破损，X9为液压缸体变形，X10为液压缸体有划痕，X11为柱塞与缸体配合磨损严重。通过分析，建立该故障的故障树见图2。

3 故障树的分析

定性分析

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原因的组合，即寻找导致顶事件发生的所有故障模式，辨明潜在的故障。一个系统的最小割集代表一种故障模式，故障树定性分析的任务就是要寻找故障树的全部最小割集。计算最小割集的常用方法有上行法和下行法两种。针对本故障，文章采用“下行法”求最小割集。由于本故障树均由或门构成，因此它的最小割集为{X1}、{X2}、{X3}、{X4}、{X5}、{X6}、{X7}、{X8}、{X9}、{X10}、{X11}，即这些事件中只要有1个发生就会导致顶事件的发生，在诊断过程中需要根据实际工况逐个进行分析判断。

故障排查及诊断分析

由故障树可以清楚地看出造成该故障的所有因素，可以用排除法对最小割集进行排查。步骤1：对于造成M1主梁摩擦力相差过大的所有底事件X1、X2，通过观察可以发现两主梁下部与滑板接触面均平滑且良好，两边主梁荷载基本相同，故可排除{X1、X2}。步骤2：对于M6纵移油缸外泄，通过外观检查发现液压缸无漏油现象，可排除{X8、X9}。对于M7纵移油缸内泄，将两纵移油缸不通过同步阀而通过两单动阀进行联动试验，发现两油缸离一个行程还有300mm左右时，两油缸均较架桥机滞后15mm，说明两油缸同步，无内泄现象，可排除{X10、X11}。步骤3：针对M3同步阀故障，将纵移油缸通过同步阀进行过孔联动，通过测量发现，施工方向左侧油缸在伸出500mm时，较右侧油缸滞后20mm；将左右侧纵移油缸的油管对换，并通过同步阀进行过孔联动，通过测量发现，施工方向右侧油缸在伸出500mm时，较左侧油缸滞后16mm。因此，可初步判定是同步阀故障。为避免发生误判，采用“比较法”，即把同步阀卸下，换上同型号的合格的同步阀，重复上述检查过程，发现两纵移油缸伸出速度相同，两主梁纵移走行同步，从而可确定故障的真实原因在同步阀。故障原因缩小在{X3、X4、X5、X6、X7}中。步骤4：对卸下的同步阀进行解体检查，发现主阀芯被污物卡死，无法移动，使两出口流量不同，从而导致进入两纵移油缸的液压油量不同，致使两主梁走行不同步。对主阀芯进行清洗、装配好后重新安装在油路中，运行发现两主梁纵移走行同步良好，从而确定故障原因为X5。

4 结束语

文章介绍了故障树分析法，并通过发生的故障实例介绍了故障树的分析程序。通过对故障树进行定性分析，快速有效地找出故障发生的原因，减少了不必要的工作，节省了诊断时间，取得了较好的效果。

参考文献

[1]苏凡囤。基于FTA的轮式推土机液压系统故障模式研究[J].中国工程机械学报，2012（3）：21-26.

[2]史纪定，嵇光国。液压系统故障诊断及维修技术[M].北京：机械工业出版社，1990.

故障树分析法【第三篇】

关键词：故障树 定性分析 定量分析 化学氧碘激光器

中图分类号：TN305 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（c）-0132-01

1961年，美国人提出了故障树分析（Fault Tree Analysis简称FTA）法，并成功应用于“民兵”导弹系统。我国20世纪80年代引进故障树分析法，在研究和应用方面取得了许多进展。本文就故障树分析法在化学激光器中的应用进行了详细探讨。

1 故障树分析法

故障树分析法是用故障树做为工具，分析系统故障的发生地点，分析各个可靠性特征量，评价系统可靠性的方式。它的根本原则指将系统中最糟糕境遇的故障事件作为故障分析的锚点，从而顺藤摸瓜追寻造成故障的所有诱因，将其作为先头第一层事件，于是再利用这一层中的各个原因事件作为出发点，分别寻找造成所有事件发生的下一级的全部因素，循序渐进，一直寻找至所有原始的、故障机理或概率分布都是已知的因素截止。

故障树分析法流程图如图1所示。???

首先，创造故障树的目原因旨在利用创造故障树全面挖掘系统，追寻系统中的弱项未知项；对故障树定性分析旨在追寻顶事件发生的全部因素的故障模式集合，可运用在发现故障，完善使用和维护方案等；对故障树的定量分析的核心在定量计算顶事件发生可能，从而综合评价该系统的能力。

2 建立故障树

建树的基本原则

（1）严格定义故障事件，划清边界，合理简化。

（2）由叶到根，循序深入。

（3）共因事件在故障树中必须使用统一标示。

建树示例

以某化学氧碘激光器系统为例，该激光器由氯气供给分系统、碘供给分系统、氦气供给分系统、氧发生器分系统、光学谐振腔、压力恢复分系统及控制分系统七部分组成。以激光器“激光器功率失常”作为顶事件，经过层层分析，得到代表各种故障形式的底事件。图2为化学氧碘激光器功率失常故障树，由图2可知共有15个底事件，用X1，X2，……，Xn表示。

3 应用故障树进行定性及定量分析

定性分析

故障树定性分析首先求出故障树割集，所谓割集是能够使顶事件发生的底事件的集合，当这些底事件都出现时，则顶事件肯定出现。若割集中的任何一个底事件不被激活，顶事件就不出现时，则该割集称为最小割集。

采用下行法找出图2的最小割集为X1，X2，X3，

X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11， X12，X13，X14，X15。

由图2可知，15个底事件中任一个发生都将引起激光器出光功率失常。

定量分析

定量分析是根据各个底事件发生的概率，计算系统故障树顶事件的发生概率。

通过对该化学氧碘激光器的跟踪实验，收集一定数据，得到各底事件X1，X2，……，X15的发生概率P1，P2，……，P15分别为：

未给出具体概率的底事件发生概率很小，可忽略。按式（1）计算顶事件发生的概率：

P=1- （1）

计算得出该化学氧碘激光器激光器出光功率失常发生的概率为%。

4 结语

综上所述，故障树分析法直观性强，能把系统的故障与其成因形象地表现为故障因果链，反映出系统的相应关系，从而查找系统的弱项部分，并分析出系统的故障概率，可为评价和改善化学激光器设备的可靠性、提高工程化应用水平服务。

参考文献

[1] 朱继洲。故障树原理和应用[M].西安：西安交通大学出版社，1981.

故障树分析范文【第四篇】

关键词 故障树分析安全性分析

1 引言

某型飞机升降舵系统是采用液压助力系统的双余度系统，主要用于实现飞机俯仰控制机动性能，该系统的主要组成及原理可参见图1，在驾驶舱中，正副驾驶各有驾驶盘及立柱，通过上拉和下推驾驶盘及立柱对传动线系产生力和位移，再通过液压助力器放大操纵力，实现对升降舵的操纵。

故障树分析分为定性分析和定量分析。故障树定性分析的目的在于寻找顶事件发生的原因和原因组合，即识别导致顶事件发生的所有故障模式。故障树定量分析的一个重要用途是利用底事件的发生概率计算出顶事件的发生概率，以确定和调整系统的可靠性水平或安全性水平。

各组成部分可能发生以下故障：

1）驾驶盘及立柱可能发生卡滞、机械脱开等故障；

2）传感器可能发生元件故障、输入输出电路故障、机械损坏、接触不良、导线脱落、线圈老化损坏、感应线圈损坏等故障；

3）拉杆可能产生紧涩卡住、端头螺栓脱落或断裂、连接摇臂故障、拉杆断裂、安装期间造成损坏等故障；

4）摇臂可能产生摇臂紧涩卡住、旋转螺栓脱落或断裂、摇臂断裂、安装期间造成损坏等故障；

5）液压助力器可能产生液压源失效、进回油连通阀密封故障、助力器泄漏严重、滑阀卡住、活塞卡住、回中锁故障、安装期间造成助力器损坏等故障；

6）舵面可能产生卡阻、脱落等故障；

7）离合器可能产生动作失效等故障；

8）开关可能产生开关接触不良、开关内部电路断开等故障。

2 建树

“一侧助力操纵与机械操纵卡滞，同时升降舵离合器故障”是升降舵功能丧失的一个直接事件，会导致灾难性的后果，因此对此事件的失效概率要求为小于10-9，本文对此事件作为故障树的顶事件，故障树分析过程如图2。

此故障树中的各事件用相应符号代替，以便于分析，如表1。

3 确定割集及最小割集

割集是故障树的若干底事件的集合，如果这些底事件都发生则将导致顶事件发生。最小割集是底事件的数目不能再减少的割集，即在最小割集中任意去掉一个底事件之后剩下的底事件集合就不是割集。

在传统故障树中有一种比较常用的求最小割集的方法——下行法，即布尔表法，表2为下行法在升降舵故障树分析的一个应用。

通过下行法分析可以得出升降舵系统故障树的割集为7个：{x1，x2}，{x1，x3}，{x1，x4}，{x1，x5}，{x1，x6}，{x1，x7}，{x1，x8，x9}可以看出，此7个割集之间无需简化、吸收，因此，升降舵系统故障树分析有7个最小割集：{x1，x2}，{x1，x3}，{x1，x4}，{x1，x5}，{x1，x6}，{x1，x7}，{x1，x8，x9}。

4 底事件概率统计

通过统计故障树底事件发生概率并计算，可以对故障树进行定量分析，计算该系统是否满足可靠性或安全性要求。

升降舵系统故障树底事件故障概率统计表见表3。

5 故障树分析

故障树定性分析是最小割集的定性分析，通过故障树定性分析可以看出，两阶割集有6个，三阶割集有1个，在两阶割集中出现的事件相比更重要一些；在6个两阶割集和1个三阶割集中，x1事件都出现了，因此可以得出，“离合器故障”事件在顶事件“一侧助力操纵与机械操纵卡滞，同时升降舵离合器故障”下是最重要的底事件，需要加强离合器的设计。

故障树定量分析是指已知底事件发生概率通过计算得出顶事件的发生概率，通过故障树定量分析可以得知：顶事件概率为最小割集概率的和，即

p（t）=p（{x1，x2}，{x1，x3}，{x1，x4}，{x1，x5}，{x1，x6}，{x1，x7}，{x1，x8，x9}）

=p（x1x2+x1x3+x1x4+x1x5+x1x6+x1x7+x1x8x9）

=p（x1）×p（x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8x9）