故障樹在化學(xué)激光器故障診斷中的應(yīng)用

摘 要：故障樹分析法是一種演繹分析的方法，考慮的是基本故障事件，追溯的是系統(tǒng)失效根源，深入到故障組合之中。介紹了基于故障樹模型的故障診斷方法，以化學(xué)氧碘激光器為例創(chuàng)造出其出光功率失常故障樹模型，進(jìn)行了相應(yīng)的故障樹定性分析和定量分析。為化學(xué)氧化碘激光器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維修提供理論依據(jù)，也對提高激光器系統(tǒng)的可靠性給予參照。

關(guān)鍵詞：故障樹 定性分析 定量分析 化學(xué)氧碘激光器

中圖分類號：TN305文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（c）-0132-01

1961年，美國人提出了故障樹分析（Fault Tree Analysis簡稱FTA）法，并成功應(yīng)用于“民兵”導(dǎo)彈系統(tǒng)。我國20世紀(jì)80年代引進(jìn)故障樹分析法，在研究和應(yīng)用方面取得了許多進(jìn)展。本文就故障樹分析法在化學(xué)激光器中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)探討。

1 故障樹分析法

故障樹分析法是用故障樹做為工具，分析系統(tǒng)故障的發(fā)生地點(diǎn)，分析各個(gè)可靠性特征量，評價(jià)系統(tǒng)可靠性的方式。它的根本原則指將系統(tǒng)中最糟糕境遇的故障事件作為故障分析的錨點(diǎn)，從而順藤摸瓜追尋造成故障的所有誘因，將其作為先頭第一層事件，于是再利用這一層中的各個(gè)原因事件作為出發(fā)點(diǎn)，分別尋找造成所有事件發(fā)生的下一級的全部因素，循序漸進(jìn)，一直尋找至所有原始的、故障機(jī)理或概率分布都是已知的因素截止。

故障樹分析法流程圖如圖1所示。---

首先，創(chuàng)造故障樹的目原因旨在利用創(chuàng)造故障樹全面挖掘系統(tǒng)，追尋系統(tǒng)中的弱項(xiàng)未知項(xiàng)；對故障樹定性分析旨在追尋頂事件發(fā)生的全部因素的故障模式集合，可運(yùn)用在發(fā)現(xiàn)故障，完善使用和維護(hù)方案等；對故障樹的定量分析的核心在定量計(jì)算頂事件發(fā)生可能，從而綜合評價(jià)該系統(tǒng)的能力。

2 建立故障樹

2.1 建樹的基本原則

（1）嚴(yán)格定義故障事件，劃清邊界，合理簡化。

（2）由葉到根，循序深入。

（3）共因事件在故障樹中必須使用統(tǒng)一標(biāo)示。

2.2 建樹示例

以某化學(xué)氧碘激光器系統(tǒng)為例，該激光器由氯氣供給分系統(tǒng)、碘供給分系統(tǒng)、氦氣供給分系統(tǒng)、氧發(fā)生器分系統(tǒng)、光學(xué)諧振腔、壓力恢復(fù)分系統(tǒng)及控制分系統(tǒng)七部分組成。以激光器“激光器功率失?！弊鳛轫斒录?，經(jīng)過層層分析，得到代表各種故障形式的底事件。圖2為化學(xué)氧碘激光器功率失常故障樹，由圖2可知共有15個(gè)底事件，用X1，X2，……，Xn表示。

3 應(yīng)用故障樹進(jìn)行定性及定量分析

3.1 定性分析

故障樹定性分析首先求出故障樹割集，所謂割集是能夠使頂事件發(fā)生的底事件的集合，當(dāng)這些底事件都出現(xiàn)時(shí)，則頂事件肯定出現(xiàn)。若割集中的任何一個(gè)底事件不被激活，頂事件就不出現(xiàn)時(shí)，則該割集稱為最小割集。

采用下行法找出圖2的最小割集為X1，X2，X3，

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

由圖2可知，15個(gè)底事件中任一個(gè)發(fā)生都將引起激光器出光功率失常。

3.2 定量分析

定量分析是根據(jù)各個(gè)底事件發(fā)生的概率，計(jì)算系統(tǒng)故障樹頂事件的發(fā)生概率。

通過對該化學(xué)氧碘激光器的跟蹤實(shí)驗(yàn)，收集一定數(shù)據(jù)，得到各底事件X1，X2，……，X15的發(fā)生概率P1，P2，……，P15分別為：

未給出具體概率的底事件發(fā)生概率很小，可忽略。按式（1）計(jì)算頂事件發(fā)生的概率：

P=1- （1）

計(jì)算得出該化學(xué)氧碘激光器激光器出光功率失常發(fā)生的概率為4.17%。

4 結(jié)語

綜上所述，故障樹分析法直觀性強(qiáng)，能把系統(tǒng)的故障與其成因形象地表現(xiàn)為故障因果鏈，反映出系統(tǒng)的相應(yīng)關(guān)系，從而查找系統(tǒng)的弱項(xiàng)部分，并分析出系統(tǒng)的故障概率，可為評價(jià)和改善化學(xué)激光器設(shè)備的可靠性、提高工程化應(yīng)用水平服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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