故障樹分析法在船舶動力系統(tǒng)的應(yīng)用

劉昕

摘 要：故障樹分析法符合人們的常規(guī)思維，淺顯易懂，能夠適用于每一名在船艇動力部門從事工作的船員。故障樹分析法能夠應(yīng)用到質(zhì)量建設(shè)的輸入、輸出、過程的始終，能夠與質(zhì)量建設(shè)完美相容。故障樹的建立能夠累積大量的經(jīng)驗，為保障船舶動力系統(tǒng)的有效運行能夠起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：故障樹 分析法 船舶動力

中圖分類號：TK43 文獻(xiàn)標(biāo)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(jì)60年代以來，在一些復(fù)雜系統(tǒng)的故障分析中，形成和發(fā)展了一種新的故障樹分析法。這是一種從系統(tǒng)到部件再到零件的下降形式分析方法。它是從系統(tǒng)開始，通過邏輯符號與具體單元、零部件相聯(lián)系；與失效的的狀態(tài)事件相聯(lián)系；構(gòu)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(tǒng)故障事件作為第一階（即第一行—頂事件），再將導(dǎo)致該事件發(fā)生的直接原因（包括硬件故障、環(huán)境因素、人為差錯等）并列為第二階段。用適當(dāng)?shù)氖录柋硎?，用邏輯門把他們與系統(tǒng)故障事件聯(lián)結(jié)起來。其次將導(dǎo)致第二階段延長事件發(fā)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(lián)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(tǒng)發(fā)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(tǒng)的故障與引起故障的因素，用圖形比較形象的表現(xiàn)出來。用它來分析系統(tǒng)失效事件發(fā)生的概率，也可用來分析零、部件或子系統(tǒng)的失效事件對系統(tǒng)失效的影響。從故障樹圖由上往下看可知：系統(tǒng)的故障與那些單元有關(guān)系？有怎樣的關(guān)系？多大關(guān)系。從圖由下往上看：知道單元故障對系統(tǒng)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(tǒng)失效的影響，而且可以分析多機件構(gòu)成的子系統(tǒng)對系統(tǒng)影響；不僅可反映系統(tǒng)內(nèi)部單元與系統(tǒng)故障的關(guān)系，也能反映系統(tǒng)外部因素（環(huán)境因素和人為因素）對系統(tǒng)的影響。（3）故障樹分析不僅可用于指導(dǎo)設(shè)計，也可用于指導(dǎo)正確的維修管理。（4）故障樹的建造工作量十分繁重和復(fù)雜，需要較高的技術(shù)。

3 故障樹的組成

（1）頂事件的選取。它是系統(tǒng)分析的目標(biāo)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(guān)鍵一步。要由多方技術(shù)人員通力合作，經(jīng)過細(xì)致的綜合分析，找出系統(tǒng)失效事件的邏輯關(guān)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(jié)構(gòu)。

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(tǒng)故障事件。是在各種可能的系統(tǒng)故障中篩選出來的最危險的事件，對于復(fù)雜的系統(tǒng)，頂事件不是唯一的，分析的目標(biāo)、任務(wù)不同，應(yīng)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(fù)雜系統(tǒng)分解為若干相關(guān)的子系統(tǒng)，以典型的中間事件當(dāng)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(wù)簡單化，并可同時組織多人分工合作參與建樹工作。

根據(jù)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(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中的部件有數(shù)種工作狀態(tài)時，應(yīng)指明與頂事件發(fā)生有關(guān)的部件的工作狀態(tài)。（2）不容許事件。指在建樹的過程中認(rèn)為不容許發(fā)生的事件。（3）必然事件。指系統(tǒng)工作時在一定條件下必然發(fā)生在一定條件下必然發(fā)生的事件和必然不發(fā)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(tǒng)故障和導(dǎo)致該系統(tǒng)故障諸因素之間的邏輯關(guān)系，并將這種關(guān)系用故障樹的圖形符號表示，構(gòu)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(tǒng)和部件的工作狀態(tài)，是正態(tài)和故障狀態(tài)；如果是故障狀態(tài)，就應(yīng)弄清是什么故障狀態(tài)，發(fā)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(jié)果事件清楚定義，不許門的輸出不經(jīng)結(jié)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(dāng)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(fā)性的小故障事件的出現(xiàn)，所造成的危害可能遠(yuǎn)大于一些大部件或重要設(shè)備的故障后果，因此，這事件不能忽略。

5 應(yīng)用故障樹分析法應(yīng)用的注意事項

（1）建立起完善的故障采集匯編系統(tǒng)。日常要抓住時機盡量的多采集故障信息，分析故障原因，總結(jié)處理故障經(jīng)驗。（2）全員共同努力，完善故障匯編。設(shè)備故障的發(fā)生不可能設(shè)備的主要負(fù)責(zé)人都在場，這就需要全員努力，將設(shè)備故障的現(xiàn)象記錄下來，將分析處理的情況記錄下來。（3）形成制度規(guī)范，養(yǎng)成故障樹分析的良好習(xí)慣。故障樹分析法的應(yīng)用是一個持續(xù)性的分析問題解決問題的方法，也可以說它將要伴隨著我們整條船的生命周期。要建立一定的制度規(guī)范，形成一種習(xí)慣，經(jīng)常抓，勢必對經(jīng)驗的傳承，對于迅速解決故障問題起大極大的處進作用。（4）以預(yù)防為主，是故障樹分析法的另一大功能。故障書分析法經(jīng)過一段時間的累積，建立起一定的規(guī)模，我們就可以從中分析出，哪個設(shè)備，在那一階段會出現(xiàn)某一故障，從而預(yù)防設(shè)備故障的發(fā)生，確保設(shè)備運行良好。