故障树分析范文1
关键词：故障树分析；液压系统；同步故障；故障诊断
1 概述
1.1 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。
1.2 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。
2.1 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。
2.2 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
3.1 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。
3.2 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.
故障树分析范文2
关键词：采煤机；行走机构；故障树；分析
一、采煤机行走机构及其故障
采煤机行走机构包括了采煤机的齿轨轮、导向滑靴和刮板输送机的销排等。其中导向滑靴和销排配合，以此来确保采煤机的齿轨轮与销排齿形的正确啮合。在采煤工作过程中，导向滑靴承受着采煤机的重力，齿轨轮主要在采煤机与刮板输送机之间传递牵引力。由于采煤机的工作环境较为复杂，齿轨轮和导向滑靴发生的故障频率较高，进而对采煤产量有着较为严重的影响。其主要的故障有：齿轨轮齿面磨损、崩齿断齿，导向滑靴的导向面磨损等。
二、采煤机行走机构故障树模型
采煤机行走机构故障是指采煤机不能正常运行、工作。要先对引起采煤机行走机构故障的失效因子和故障模式的组和方式进行具体的分析与确定，才能进一步的创建采煤机行走机构的故障树模型。
失效因子直接影响着采煤机行走机构故障树建立的中间事件之间的逻辑关系，并且能借助于已有的失效因子来确定事件在导致故障发生过程中的重要度。在进一步确定失效因子后，开始建立相应的故障树分析模型。
（1）分析逻辑关系。在建立采煤机行走机构故障树分析模型前，相关技术人员要对采煤机系统的组成结构及其各部分之间的逻辑关系进行充分的分析与熟悉，并掌握相关的技术资料及其维修和保养的记录。对采煤机的机械结构、环境因素以及其他潜在的影响因素进行充分的考虑，进而为故障树模型的建立提供数据依据。（2）确定系统的顶事件。顶事件是指采煤机系统在进行采煤工作过程中最不希望发生的事件。而在采煤机行走机构的故障树分析模型中指的是采煤机行走机构在工作过程中发生的故障事件。顶事件对采煤机行走机构的故障树分析模型建立的后续中间事件之间的逻辑关系的确定有着重要的指导作用，因此在建立故障树分析模型之前，相关的技术人员要对行走机构中的顶事件先进行准确的确定。（3）确定系统边界条件。1）已经确定的中间事件必须要有准确定位。2）已经确定的底事件必须要有明确、合理的划分范围限定。（4）建立故障树。在充分确立采煤机行走机构的顶事件和底事件后，即可按照相应的功能流程及其中间事件的逻辑关系来建立逐级向下的顶事件故障分析模式和相互联系的故障树分析模型。（5）分析、整理简化系统。在采煤机行走机构的故障树分析模型建立以后，相关的技术人员则可根据故障树来对采煤机行走系统进行合理的分析、整理和简化，并采用定性分析来寻求最小的割集。其中边界条件的的明确是为了进一步促进底事件和系统失效因素的确定，若边界条件缺失则可能导致某些事件在分析过程中会出现故障因素无限细分，进而导致耗时量大，且难以确定导致故障发生的因素。
三、采煤机行走机构故障树定性分析
故障树的定性分析其主要目的就是为了明确系统故障起因或是导致顶事件失效因子的组合方式，进而来明确采煤机行走机构中的薄弱环节。
明确顶事件发生的最小割集是对采煤机行走机构故障树进行定性分析的首要前提。下面根据上行法对采煤机行走机构故障树进行定性分析。要根据故障树
自下而上的各项中间事件的逻辑关系，逐级带入分析、整理简化，然后再运营事件逻辑关系中的幂等律进行简化，由吸收率运算后，则最终根据顶事件的积和解算，可知采煤机行走机构的故障树分析最小割集为：[D1]、[D2]、[D3]、[D6]、[D8]、[D9]、
[D12]、[D13]、[D15]、[C1]、[C2]、[C3]、[C4]、[C5]、[C8]、[C13]、[C14]。
经统计得出的十七个导致顶事件发生的最小割集，都属于第一阶最小割集，其任何一个事件的发生都会导致顶事件的发生，进而导致采煤机行动机制的故障。如：零件强度的不足，进而导致采煤机行走机构的健、轴和销的故障，进而导致行走机构的故障；齿轮表面效果不足，使得采煤机杂进行高强度工作过程中，齿轮的摩擦力增加，且相对速度加大，进而使得齿面的温度较高，齿面油膜消失，进而导致齿轮的金属面接触发生相互黏结，长此以往则会导致齿轮磨损消失，进而引发采煤机行走机构的故障。
结束语：综上所述，采煤机的行走机构是采煤机系统的重要组成部分，其故障直接影响着采煤机系统的正常运行。本文主要分析了采煤机行走机构的故障，分析确定了行走机构顶事件的失效因素，并根据失效因素、中间事件之间的逻辑关系的联系来建立了故障树分析模型，并对其进行了定性分析，明确了采煤机行走机构顶事件的最小割集，并借此来分析、确定采煤机行走机构的故障因素，同时也能对采煤机系统的薄弱环节进行相应的识别。最后，对采煤机行走机构进行故障树分析，有利于辅助采煤机故障与导致故障产生因素的分析、确定，进而有利于相关的技术人员对采煤机故障进行定性分析，也便于技术人员对采煤机进行故障评价与改善。
参考文献：
故障树分析范文3
关健词：配电网 电力系统 可靠性
中图分类号：TM64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-00-01
配电系统一般来说在电力系统中处于最末端，直接与用户联系，主要包含配电站、馈电线路、断路器、隔离开关等设备，因此配电系统的可靠性评估不仅关系到配网规划的优劣对比而且关系到电力系统的供电能力和电能质量。随着大量分布式发电技术使用和特殊用户的接入系统，新型的供电方式加入到电力系统日益广泛。各种类型的分布式电源和非线性大量接入配电网，使得配电系统结构发生了巨大的改变，对配电系统的运行产生了重大影响。应用模糊故障树数学方法建立由大量不确定因素组成的结构层次清晰明了的配电系网具有直观表达的优势，通过计算配电系统可靠性指标，从而对配电系统进行整体综合评价。
1 配电系统可靠性指标
1.1 系统平均停电频率指标
每个由配电系统供电的使用用户在单位时间内的平均停电次数，以用户的停电次数与系统所供电的总用户数之比来表示，即：
1.2 系统平均供电可用率指标
1年内使用用户不停电的时间总数与使用用户需求供电的时间总数之比，即：
时间。
1.3 系统平均停电持续时间指标
每个由配电系统供电的使用用户在1年内的平均停电持续时间为：
1.4 用户平均停电持续时间指标
1年内被停电使用用户的平均停电持续时间为：
1.5 总电量不足
配电系统在1年中因停电而造成的使用用户总电量损失为：
2 影响配电网可靠性因素
2.1 内部因素
（1）线路：线路因素包含线路非全相运行、倒杆、瓷瓶闪络、线路接地、单相或多相、短路。
（2）配变：配电变压器主要故障主要有铁芯局部短路或烧毁，变压器绝缘损坏；配变套管对地击穿或放电；变压器分接开关触头放电或灼伤；变压器线圈间短路、对地击穿放电、断线。
（3）断路器、分段开关：开断关合类故障、操作机械性能差、绝缘性能差。
（4）电网组成：网架结构满足不了安全标准，不能可靠、快速地切除故障，保持系统稳定；当突然失去任一元件（线路或变压器）时，电力负荷转移、转供的能力差；线路间互联能力差。电源供电能力：电源不能满足负荷要求，负荷过大时需要切负荷。
2.2 外部因素
（1）气候因素：系统发生故障的概率在恶略气候下要比有利气候下高，气候因素中对配电网供电可靠性影响是大风、雨雪天气，但最主要的是雷害事故。
（2）检修因素：作业停顿时间与复杂程度，这些都与技术有关。检修计划是否合理；检修人员技术能力；检修人员与调度人员、运方人员配合是否默契。
3 配电系统评估建模步骤
本文应用模糊故障树建树步骤如图1所示。
模糊综合评价包含六个基本要素：（1）评价因素论域R.R代表模糊综合评价体系中各评价分子指标所组成的要素集合；（2）评价等级域U。U代表综合评价体系中所选评语所构成的集合，实质功能起到是对被评价物体变化区间的划分原则；（3）模糊关系矩阵X。X是对单个因素评价的结果，即单个因素的模糊向量集，模糊综合评价体系所综合的各对象组合就是矩阵X；（4）评价指标权向量S。S代表综合评价体系内各个评价的子指标在被评价物体所占的重要程度，它在物体综合评价中用来对矩阵因素X作加权处理；（5）合成算子。合成算子合成X和S所使用的综合计算方法；（6）评价结果量B，它是对每个被评价对象综合状况分等级的程度描述。
4 配电系统可靠性算例分析
以台州某10kV配电系统为实际算例，检验算法的有效性。台州某10kV配电网主线路有工业负荷6个、商业负荷1个、居民负荷11个；支路1有工业负荷3个商业负荷2个、居民负荷5；支路2有工业负荷3个、商业负荷2个。
5 结语
本文从综合分析配电网可靠性基本概念的角度切入，在对配电系统可靠性指标和选用配电系统可靠性评估的方法综合分析的基础上，比较后采用模糊故障树法建立系统可靠性评估元件数学模型。然后在研究组成配电系统设备内部故障及外部故障所服从的数学概率分布基础上，最后计算出配电网可靠性的实际指标，根据所得到的指标对配电系统可靠性进行
分析。
参考文献
[1] 陈亮.中低压配电网的自动化系统[J].中国现代教育装备，2008（6）.
故障树分析范文4
关键词：工程机械；故障树分析法；维修；应用
中图分类号：TU607 文献标识码：A
在工程机械维修中采用故障树分析法查找原因，可以对工程机械进行全面分析，从而寻找出存在的问题，进行维修。工程机械维修工作本身就是一项较大的工程，出现的故障也多种多样，如果在诊断的过程中出现失误，就会损失大量的人力、物力、财力，还达不到维修的目的。在一些大型工程中，一旦工程机械设备的维修工作没有做好，将会直接影响到工程的施工质量与进度，这将会对企业造成无法挽救的经济损失。
一、故障树分析法概述
1.特点
在工程机械故障中采用故障树分析法进行维修，是因为故障树分析法具有显著的优势。（1）故障树分析法能够进行定性和定量故障分析，既可以分析出工程机械中的单因素故障，也可以分析出工程机械中的多因素故障；（2）故障树分析法可以进行全面性、系统性的故障分析，从机械整体到局部零件，从总控制系统到子系统；（3）故障树分析法能够通过计算机实现逻辑图，从而增加故障分析的逻辑性；除此之外，故障树分析法能够简单、直接地分析出系统的故障，高效地完成故障分析工作。
2.流程
故障树分析法能够在短时间内分析出工程机械的故障，是因为故障树分析法具有科学、合理的分析流程。如图1所示，故障树分析法的流程主要分为5个步骤，定义边界条件初始条件：主要是为了分析出故障的相关问题以及故障的难点和弱点；定义顶事件：主要是分析工程机械中的故障，也就是故障分析的主要方向，这样可以有效确定故障范围，减少拆卸工序；构建故障树：也就是完成相关的故障分析，从而将机械设备的所有故障进行罗列；定性分析：对故障树中的故障进行单因素故障分析；通过以上流程从而确定最终的故障。故障树分析法的分析流程对维修工作具有重要的作用，能够有效、高效地分析出故障。
3.作用
3.1 逻辑性强
故障树分析法主要是通过图形展示的方法将工程机械设备的故障展演绎出来，直观的表达出故障与机械设备系统的关系，从而准确的定位出故障部位。故障树分析法的逻辑性非常强，在寻找出故障范围之后，会对该范围进行层层深入，从而将机械中所有的故障寻找出来，确定故障的薄弱环节进行维修。
3.2 定位分析
故障树分析法相对来说具有人性化的特点，在分析的过程中考虑到各种因素，不仅是机械系统内部的因素，还能够考虑到软件、人为、环境等方面的因素，因此相对于别的故障分析法来说，是比较具有人性化的。
3.3 指引作用
当通过故障树分析之后，会形成一个故障树展示图，有利于维修工作的开展。因为维修人员不一定懂得机械设备的系统设计，在维修的过程中会受到一些影响。而故障树却能对维修人员进行管理和指引，帮助维修人员快速的排查出故障的原因。
二、应用
1.柴油机故障维修
我国许多生产企业当中都有一些柴油机设备，通过柴油机为工程机械提供动足够的动力，保证工程施工的顺利进行。我国工程机械故障维修工作中，有很大一部分故障原因是发生在柴油机上，因此本次研究的实例为柴油机的故障分析。
本次研究的柴油机是C6.6ACERT型柴油发动机，而柴油机的主要故障是发动机无法转动，因此可以确定柴油机故障的顶事件为发动机不转动。当顶事件确定之后，维修人员就可以减小故障的范围，不会盲目地拆卸机械，而是针对发动机不转动进行深入地分析，因此故障树顶事件的定义非常重要。而柴油机对应的底事件则有以下17个类型，如图1所示。
通过对柴油机的故障进行顶事件的定位，从而确定出发动机不转动的主要原因有4类，一是因为发动机的飞轮齿环损坏，无法正常转动；二是因为啮合齿套受到损坏，从而导致柴油机的发动机无法转动；三是因为发动机卡住无法转动；四是发动机电源失效，无法启动发动机，导致发动机无法转动；而发动机卡住无法转动的原因有活塞气缸烧结、曲轴轴瓦烧结、燃烧室中存有异物、啮合齿套损坏等4种因素；发动机电源失效的主要原因有点火开关失效、启动电机烧毁、继电器损坏、电源电压低、电源断电安全开关短路、操作失误等6种类型，电源断电的因素有蓄电池损坏、电源线松脱、搭铁丝断裂等3种原因；电源电压低则是因为极板损坏、电液面低、充电电量低等3类因素，由此可以判断电动机无法转动是因为有这17类故障因素。
2.装载机故障维修
2.1 故障树
在施工现场，经常会碰到工程机械设备出现故障的问题，下面就以施工现场的ZL50装载机为例子进行分析。装载机在工地施工的过程中，会出现发动机正常运行，但是机器无法行驶的现象，下面就通过故障树分析法对装载机的故障进行分析。按照故障树分析法进行分析，装载机无法正常行驶的主要因素分为三大方向：多以变矩器故障，变速箱内摩擦片磨损，变速泵不正常，柱塞磨损、密封失效为主。而变速部分故障因素还可以分为变速泵、变速箱油位低、变速操纵阀故障等三大原因；油品变坏则是以齿轮油、液力传动油变质、污染等问题导致失效；而变矩器故障的因素则是温度过高或受到损坏两大方面的因素；油位低则是因为没有及时加油或油箱漏油。
通过故障树分析法在装载机故障维修中的应用，从而分析出导致装载机不能正常行驶的11类故障因素，为维修的工作人员提供准确的维修方向，从而提高装载机的维修效率，为装载机的正常工作提供保障。
2.2 检修过程
通过采用故障树分析法对装载机进行分析，从而确定出了故障维修的方向。通过对故障的分析，可以发现统一故障中有很多因素的存在，一旦维修方式或者部位不准确，则会对维修工作带来极大的困难。因此，应该对机械故障进行人工检测，对产生故障的原因进行低成本的检测，确定其是否为故障的主要因素，以免造成经济损失，浪费不必要的维修费用与零件。在检测维修的过程中，并不一定要按照固定的顺序进行，而是根据装载机的实际状况进行维修，先对异常较为明显的部位进行维修，这样就可以有效避免检查项目，从而缩短装载机维修时间。通过故障树分析法的分析，还可以检测出装载机日常的维修与养护工作效率与质量。
结语
我国机械工程管理对我国工程建设项目具有重要的作用，能够带动工程企业发展的速度，为我国经济发展做出巨大的贡献。因此，工程机械维修工作就非常的重要，应该高度重视维修工作开展，采用科学、合理的故障树分析法对工程机械故障进行分析，提高机械的维修效率。同时，应该不断融入新的思维，对故障树分析法进行创新和完善，从而满足社会发展的需求。
参考文献
故障树分析范文5
当前，工程机械得到了广泛的应用，作为大型项目施工的工具和设备，其在我国的各地的基础设施建设等方面发挥着极其重要的作用，但也常常发生故障，对于施工质量和施工进度造成影响，基于此，对发生故障的工程机械进行及时维修很重要，针对此，基于工程机械维修可靠性方面的考虑，本文探讨了故障树分析法在工程机械维修中的应用。
1 故障树分析法及其特点、流程
FTA即故障树分析法，最早由美国贝尔电话研究所H.A.Watson于1961年提出，借助于分析可能造成系统故障的各个因素，将其对应的故障树画出来，继而对系统失效原因及组合方式进行确定，得出其具体的发生概率，在此基础上，将系统故障概率计算出来，实施针对性纠正，促使对应机械系统的可靠性得以提高，即为故障树分析法[1]。
从其特点看来，主要表现为以下方面[2]：
①对单因素和多因素故障都可分析，且可对故障实施定量、抑或是定性分析；
②从整体各系统到零件，从大系统到小系统，都可进行分析；
③可借助计算机实现，因为是基于逻辑门构成的逻辑图，具备了诊断高效、简单直观及、易更新知识库的特点。
就其运用的流程来看，首要的是对边界条件初始条件的定义，在此基础上，对顶事件进行定义，并结合此进行故障树构建，完善后，即可实施针对性的定性分析，最终的步骤是输出诊断结果，结合此实施对应维修等。
2 故障树基本事件和符号、定性分析
基本事件及对应意义，见表1。
对应的故障树基本符号及意义方面，见表2。
3 定性分析
综合看来，当同时发生几个底事件的前提下，方能引发顶事件发生，对应的，定义这几个底事件构成的集合为的割集，基于此定义，每个割集对应的一种故障情况。
上述情况外，存在某一个割集去掉任意一个底事件的基础上，将不再是割集的情况，需针对性定义此割集为最小割集。基于此，可看出系统故障树包含的所有最小割集，皆为系统发生故障所有模式或种类的代表。
基于此，寻找系统的全部最小割集，显然是故障树定性分析的目标，借此来完善工程机械故障诊断[3]。
与割集和最小割集相反，还可进行路集和最小路集的定义。顶事件会因为几个底事件集合均不发生而不发生，这样可设定多个底事件的集合即为路集，与上述相似，去掉某路集中一个底事件，将会出现该路集不再是路集的路集的情况，则称其为最小路集，类似于上述的最小割集，系统保证顶事件正常工作时的全部可能途径，即为其意义，是研究的重点。
4 故障树分析法的数学表达
结合分析需要，设n个底事件构成一个系统，y 为顶事件的状态变量，并定义底事件的状态变量为Xi（i=1，2，...n），这样，当事件发生时，取值对应的状态变量为0，由此可得出，y是底事件状态变量Xi的函数，表示为：
y=f（X1，X2，...Xi，...Xn）。
根据上述内容，若某底事件集合X中，Xi即其状态变量均等于1的情况下y也等于1，这样，可得X为一个割集，从而当无法找到一个割集Xi完全属于X，则可以得出其X为最小割集，并按照下式进行顶事件状态变量y值取值：
对于工程机械故障诊断而言，寻找系统的全部最小割集显然是实施定性分析的目标，所以笔者只讨论了和说明了割集和最小割集的数学表达。
5 实例应用分析
新时期基础设施建设中，作为现代工程机械的重要动力来源，柴油机运用范围较广，占据着工程机械维修总量的较大份额，本文涉及到的案例为Caterpillar C6.6 ACERT 型柴油发动机，将对其工程机械维修中运用故障树分析法进行分析。
设定发动机不转动为该柴油机故障的具体表现，继而将顶事件设立为“发动机不转动”，这样，即可建立故障树，如图1所示。
结合上图可得，共有17个顶事件对应的底事件。依次是X17，基于此，结合故障树逻辑关系，我们可得出共有16个最小割集，依次为：
[可根据故障树提供的逻辑关系，结合给出底事件的发生概率和公式（3），即可将顶事件的概率求出。
故障树分析范文6
关键词：大体积混凝土 故障树分析 裂缝 原因控制
Risk analysis and control of large volume concrete crack based on fault tree analysis
Zhu tong
Abstract: Along with our country economy development,continuous application of mass concrete in the project, the cracks of concrete has become more and more popular, become the focus of the control object in the process of construction, but because of the reasons caused the cracks are many, is always a difficult problem in the process of construction, this paper analyses the cause of the cracks, identify key the minimum cut setand calculate the importance of the base events by using the fault tree analysis method, the factors affecting the final crack to judge the degree of key importance of the sort, the corresponding control measures are put forward.
Key words:Mass concrete FTA CrackreasonContro
中图分类号：TU375 文献标识码：A
随着社会的进步和发展，混凝土在向高强度、高性能发展的同时，混凝土的裂缝控制技术难度也大大增加。所谓大体积混凝土，国内外的定义也不尽相同，美国混凝土学会(ACI)规定[1] [7]：“ 任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。我国根据《JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程》上，定义大体积混凝土为：混凝土结构物实体最小尺寸等于或大1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。从混凝土的定义中可知，影响大体积混凝土裂缝的主要原因是混凝土内外温差导致的，本文运用故障树分析法，通过实例对产生裂缝的原因分析，建立故障树，逐层进行风险分析，从而找到产生裂缝的最主要因素。
1 故障树分析法及特点
故障树分析法:它是一种逻辑演绎法,以一种树状的图形出现,。在故障树分析中，对于所研究系统的各类故障状态或不正常工作情况皆称为故障事件。故障树由一些基本的图形元素(包括逻辑门符号中间事件及底事件符号等)依据一定的逻辑关系组合成整个故障树图形，故障树图形反应了各个故障树事件之间的因果逻辑关系。
2 故障树分析法的思路
2.1 故障树分析法一般按照如下步骤进行[2] [3]：
(l)合理选择顶事件是故障树分析的关键
顶事件作为故障树分析的基础和源头,不同的顶事件,故障树也大不相同，对系统进行故障分析时,一般选择对系统影响显著的那些因素列为故障树的顶事件。
(2)建立正确地故障树是故障树分析的核心
要对系统进行正确的分析，首先得对影响系统的整个因素进行分析。所以要求建树人员必须熟悉和掌握整个系统的机理，做出接近事实的分析。
(3)故障树的定性分析
定性分析主要是研究故障树中所导致顶事件发生的最小割集，一般常用下行法和上行法。一般来说，一个故障树的最小割集都不止一个，找最小割集是非常重要的，他可以使人们发现系统的最薄弱环节，以便有目标、有针对性的进行改进设计、有效提高系统可靠性水平。
在对系统进行故障分析时,需要对系统作如下假设:
1)系统和基本单元的故障状态只取正常和失效两种。
2)基本单元的故障事件彼此独立。
设给定故障树是由n个底事件组成，Xi为描述第i个底事件的状态的布尔变量，即：
故障树顶事件的状态变量与底事件状态变量的关系可用结构函数表示：
（1）
式中k表示故障树中最小割集的数目；
(4)故障树的定量分析
针对一个具有n个最小割集x1,x2,….xi的系统故障树而言,根据故障树分析的条件假设得到各个最小割集的底事件相互独立,彼此不相交，所以该系统的故障树顶事件发生的概率为[4]:
（2）
(5)重要度分析
在系统中一个部件或最小割集对顶事件发生的贡献大小称为重要度。本文主要针对实例，通过关键重要度的分析，确定底事件对顶事件发生的影响。
定义关键重要度[2]：
（3）
因为
（4）
从而有
（5）
3 实例分析
某施工单位进行基础施工，设计坑底标高-4.210 m,开挖深度(坡高)8.52m,开挖坡度为1∶1.5,根据建设要求,现阶段进行基础底板的施工。本工程主楼基础底板厚为1200mm,主楼所在的基础底板属大体积混凝土浇筑，一次混凝土浇筑量预计在900立方米左右，作为整个工程的一个难点，整个底板均作为大体积混凝土进行专项施工。
3.1建立故障树[5][6]
由于本工程底板混凝土强度高，厚度和体积大，要降低大体积混凝土内部最高温度和控制混凝土里表温度差在规定限值(25℃)以内，主要对混凝土收缩、混凝土内外温差、结构基础变形者三个主要因素进行分析，如图1所示。
图1 大体积混凝土裂缝故障树分析图
表1 故障树事件的符号及含义
3.2确定故障树的最小割集
用求故障树的最小割集可用下行法，此案例的最小割集列于下表：
步骤
1
2
3
4
5
6
7
E1 E4 X1 X1 X1 X1 X1
E2 E5 X2 X2 X2 X2 X2
E3 E2 E5 X3 X3 X3 X3
E3 E2 X4 X4 X4 X4
E3 E2 X5 X5 X5
E3 E6 X6X7 X6X7
E3 E3 X8
X9
X10
由此可知，该故障树的最小割集为：｛X1｝｛X2｝｛X3｝｛X4｝｛X5｝｛X6X7｝｛X8｝｛X9｝｛X10｝
3.3确定关键重要度
由公式（1）及最小割集可知，此故障树的结构函数为：
又根据容斥定理：
式中ck为故障树的最小割集。
所以顶事件概率表达式为：
根据以往实际工程经验,请相关工程人员对图1的裂缝故障树中底事件发生的概率进行了打分,并通过公式（5）计算关键最重要度，其结果如表2所示。作为试探性工作,本文采用的概率值与事件发生的可能性及严重程度间的对应关系是:0.01为不可能, 0.1为可能性小,0.3为可能, 0.5为可能且严重,0.7为相当可能且严重。
表2 底事件发生概率及关键重要度
从上表可知：关键重要度的大小依次为：
通过对关键重要度的计算，可以看出内外部的温度（温差）是导致大体积混凝土产生裂缝的主要原因，其次是水灰比及选用水泥的型号，因此为了防止裂缝的发生，要做好事前控制，采取措施降低混凝土的内外温差。
4 结束语
本文通过介绍故障树分析法的原理及实例举证，讨论逐步分析了大体积混凝土产生裂缝的主要原因，通过关键重要度的计算，可以看出影响因素的重要程度，这为以后的预防控制混凝土裂缝的发生具有积极意义。
故障树的建立及底事件发生的概率都要求相关人员具有工程经验，这样才能真正把握产生裂缝的主要原因，并通过事前的准备，防止裂缝的产生。此外通过对混凝土覆盖保温、保湿材料，基础内预埋冷却水管，通入循环水等都可以防止裂缝的产生，也可以事后控制，比如设置后浇缝，采取二次抹面工艺等，减少表面收缩裂纹。
参考文献：
[1] 李海涛.铁路桥梁工程大体积混凝土裂缝的原因分析与控制措施.铁道勘测与设计，2006(5).
[2] 郭波,龚时雨等. 项目风险管理.电子工业出版社，2006（6）.
[3] 赵冬安.基于故障树法的地铁施工安全风险分析.华中科技大学博士学位论文，2011(10).
[4] 龙小梅,陈龙珠.基坑工程安全的故障树分析方法研究. 防灾减灾工程学报，2003(5).
[5] 杨和礼,基础大体积混凝土裂缝的控制. 武汉大学学报(工学版)，2007(10).
