故障樹分析法在船舶動力系統(tǒng)的應(yīng)用

牛其林

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

1 概述

隨著船舶老齡化的來臨，動力設(shè)備運行磨損加劇，有的已經(jīng)達(dá)到極限值，甚至超過了極限值，所以故障出現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢，在船舶航行中，面對這么多故障，要在盡可能短的時間內(nèi)利用有限的信息和技術(shù)條件，盡可能減少拆裝設(shè)備，準(zhǔn)確的找出故障部位和發(fā)生故障的原因并加以修理，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行，并力求今后不在發(fā)生同樣故障。在實際的工作中我們的工作面對的壓力巨大，因此迫切需要一種行之有效的分析解決方法。

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(jī)件引起系統(tǒng)失效的影響，而且可以分析多機(jī)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 故障樹的建造及實例分析

（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(jìn)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。

（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。

（3）以船舶柴油機(jī)燃油系統(tǒng)故障為例

船舶柴油機(jī)功率不足，甚至在工作一段時間后自動停機(jī)故障在運行中很常見，對船舶的動力系統(tǒng)能產(chǎn)生直接影響。此故障與燃油系統(tǒng)有關(guān)的原因是：燃油油路系統(tǒng)中有空氣進(jìn)入或燃油油路堵塞;噴油泵柱塞和出油閥漏油、噴油泵供油壓力低，供油量不足;噴油器霧化不良、滴油、噴油嘴損壞或噴油器密封銅墊片厚度不合適;燃油低壓油路壓力不足，噴油泵低壓油路回油螺釘單向閥關(guān)閉不嚴(yán)或已損壞，導(dǎo)致其密封不嚴(yán);輸油泵損壞，燃油預(yù)壓太低;噴油泵調(diào)速器發(fā)生故障;或燃油溫度太高或燃油濾芯太臟。船舶柴油機(jī)功率不足故障樹如圖1所示。

由圖1看出，邏輯關(guān)系為：T=M1+M2;M1=M3+B1+B2;M2=M4+M5+B3+B4+B5;M3=B6+B7+B8; M4=B9+B10+B11;M5=B12+B13+B14。

通過分析推論，故障樹的最小割集為：B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，B8，B9，B10，B11，B12，B13，B14。上述最小割集之間都是相互獨立、互不相容的，一個最小割集代表引起故障樹頂事件發(fā)生的一種模式，只要其中一個故障原因存在，就會導(dǎo)致頂事件發(fā)生——船舶柴油機(jī)就會出現(xiàn)柴油機(jī)功率不足現(xiàn)象。

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(jī)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(jìn)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。

結(jié) 語：

目前，船舶上的各種系統(tǒng)日益復(fù)雜，許多故障常常是隨機(jī)的，以偶然方式發(fā)生，有的故障發(fā)生在航行過程中，要求迅速排除。采用故障樹分析法可以快速定位故障，節(jié)省了診斷時間，減少了不必要的拆裝，對提高船舶在海上安全運行具有良好的應(yīng)用價值與經(jīng)濟(jì)價值 。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建新.淺談現(xiàn)代船舶輪機(jī)的安全管理[J].中國設(shè)備工程， 2018（07）：43-44.

[2]卓震東.試述如何做好船舶機(jī)械設(shè)備維修和保養(yǎng)工作[J].智能城市， 2017，3（11）：185.

[3]廖光偉.第四代管理在船舶輪機(jī)管理中的應(yīng)用分析[J].中國水運（ 下半月 ），2016，16（06）：137-138.