基于故障树的故障诊断全解27页PPT

示相似子树 用布尔代数法简化，去掉明显的逻辑多余事件和明
显的逻辑多余门
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4. 故障树的简化和模块分解
布尔代数常用规则
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4. 故障树的简化和模块分解
第三十三页，共96页。
4. 故障树的简化和模块分解
故障树的模块分解
模块：故障树中至少两个底事件的集合，向上可到达同一逻辑 门，而且必须通过此门才能到达顶事件 按模块的定义，找出故障树中尽可能大的模块 每个模块构成一个模块子树，可单独地进行定性分析和定 量分析 对每个模块子树用一个等效的虚设底事件来代替，将顶事件与 各模块之间的关系，转换为顶事件与底事件之间的关系，从而 使原故障树得以简化
3. 故障树的规范化
在对故障树进行分析之前应首先对故障树进行规范化 处理，使之成为规范化故障树，以便进行定性和定量 分析
规范化故障树是指仅含有“顶事件、中间事件、基 本事件” 三类事件，以及“与”、“或”、“非” 三种逻辑门的故障树
为此需要对故障树中的特殊事件和特殊逻辑门进行 处理和变换
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5) 用直接事件代替间接事件
使事件具有明确的定义且便于进一步向下发展
6) 重视共因事件
共同的故障原因会引起不同的部件故障甚至不同的系统故 障
共因事件对系统故障发生概率影响很大，故建树时必须妥善处 理共因事件
若某个故障事件是共因事件，则对故障树的不同分支中出现该事 件必须使用同一事件符号
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A B 1 B 2 B 3 B n
或门 当输入事件中至少有一个发生时，输出事件A发生，
称为事件并
A
用逻辑“或门”描述，逻辑表达式为
B1 Bn
A B 1 B 2 B 3 B n

顶事件是故障树分析的出发点， 通常是系统故障或事故的最终结 果。
顶事件选择原则
选择具有重大影响的故障或事故 作为顶事件，能够为分析提供明 确的目标和方向。
故障树的编制
编制步骤
从顶事件开始，逐级向下分析导致顶 事件发生的直接原因和间接原因，直 到基本事件。
编制方法
采用演绎法，从结果追溯原因，逐层 深入分析。
03
事件
在系统中发生或可能发生 的状态变化，如设备故障 、人员失误等。
门
表示事件之间的逻辑关系 ，如与门、或门等。
树
表示事件之间的层次关系 ，从顶事件到底事件的层 次结构。
故障树分析的步骤
确定顶事件
顶事件是导致系统故障的最终 结果事件，通常是系统中最不
希望发生的事件。
软件将分析结果以图形、表格等形式输出 ，方便用户查看和解读。
故障树软件的应用实例
航空航天领域
在航空航天领域，故障树软件广 泛应用于航天器的故障诊断和可 靠性分析，为航天器的安全运行
提供保障。
核能工业领域
在核能工业领域，故障树软件用于 分析核反应堆的故障模式和影响， 为核设施的安全运行提供决策支持 。
故障树分析(上)课件
• 故障树分析简介 • 故障树的建立 • 故障树的分析技术 • 故障树的软件应用 • 故障树的局限性及未来发展
目录
01
故障树分析简介
定义与目的
定义
故障树分析是一种系统工程技术，用于分析系统故障的原因和机理，识别系统 中的薄弱环节，并采取相应的改进措施。
目的
通过故障树分析，可以确定导致系统故障的各种可能因素，评估它们对系统可 靠性的影响，并制定相应的预防和改进措施，提高系统的可靠性和安全性。

定性分析 定量分析
FTA目的
目的
帮助判明可能发生的故障模式和原因； 发现可靠性和安全性薄弱环节，采取改进措施，
以提高产品可靠性和安全性； 计算故障发生概率； 发生重大故障或事故后，FTA是故障调查的一
种有效手段，可以系统而全面地分析事故原因， 为故障“归零”提供支持； 指导故障诊断、改进使用和维修方案等。
A
B1
B2
A
+
B1 B2
不同时发生
表决门：n个输入中至少有r个发生，则输出事件发生；否则 输出事件不发生。
异或门：输入事件B1，B2中任何一个发生都可引起输出事件 A发生，但B1，B2不能同时发生。相应的逻辑代数表达
式为
A B1 B2 B1 B2
双发电机 电站丧失部分电力
+
不同时发生
发电机I故障
根据最小割集含底事件数目(阶数)排序，在各个 底事件发生概率比较小，且相互差别不大的条件 下，可按以下原则对最小割集进行比较：
阶数越小的最小割集越重要 在低阶最小割集中出现的底事件比高阶最小割集中的
底事件重要 在最小割集阶数相同的条件下，在不同最小割集中重
复出现的次数越多的底事件越重要
案例一：故障树分析法在化学生产上的应用
4.依据基本事件结构重要度系数确定安全控制优选方案
由FTA分析得出的各基本事件的结构重要度系数知，各基本事件对 顶上事件影响重要程度的相对大小，籍此可以找出系统的最薄弱环节， 从而确定所应采取相应安全措施的优先顺序，实现对生产安全进行科学 、合理、有效的控制。
力”和“控制系统故障”三者中，第一、第二原因同时发生且在第三原因存在的条件下，反应釜爆
炸事故才可能发生，因此第一层逻辑门为件与门。

图1-5 故障树简化实例
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4.故障树的定性分析
对故障树作定性分析的主要目的是为了弄清系统（或设备）。
出现某种故障（顶事件）可能性有多少，亦即分析有哪些因素会引
发系统的某种故障。定性分析首先必须确定系统的最小割集。
⑴割集和最小割集 割集是引起系统故障发生的几个故障底事
件的集合，即一个割集代表了系统发生故障的一种可能性或一种故
（1110）、（1111）共6个，再找出底事件1不发生而顶事件发生
的集合，即
有（0011）、（0101）、（0111）共3个，
于是可得底事件1的结构重要度为
同时可得 即在此例中，底事件4的结构重要度最高：
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②概率重要度 底事件 发生概率的变化引起顶事件发生概率 的变化程度定义为该底事件的概率重要度，记作 其数学表达 式为
（1-9）
由此得到8个割集。 可用逻辑代数对上式进行简化得到最小割集为
即该故障树有4个最小割集，为 时可得其等价故障树如图1-7所示。
（1-10 ） ，同
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图1-6 故障树举例
图1-7 图1-6的等价故障树
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②富赛尔（Fussell）算法（下行法） 求故障树最小割集的另 一种算法是富赛尔（Fussell）根据范斯莱（Vesely）编制的计算机 程序MOCUS（获得割集的方法）于1972年提出的一种手工算法。 它根据故障树中逻辑或门会增大割集容量的性质，从故障树的顶事 件开始，由上到下，顺次把上一级事件置换为下一级事件，遇到与 门将输入 横向并列写出，遇到或门则将输入事件竖向串列写出， 直至把全部逻辑门都置换为底事件为止，由此可得该故障树的全部 割集。

带 、Ｖ 管 、 纹 管 、 水 热 缩 管 ， 及 Ｐ Ｃ 波 防 以
一
些辅 助性 材料 ， ： 装物 ， 护材 料 如 包 防
等 组 成 。 为 了便 于 安 装 维 修 ， 确 保 电 并
气设 备 能在 最 恶劣 的条件 下 工作 ， 全 将
车 各 电气 设 备 所 用 的 不 同 规 格 、 同 颜 不 色 的 电 线 通 过 合 理 的 安 排 ，合 为 一 体 ， 并 用 绝 缘 材 料 把 电线 捆 扎 成 束 ， 样 既 这
前 面。 导线 的颜 色均 用字 母 表 示 ， 代 其
表 的 颜 色 在 各 线 路 图 中均 有 附 注 。 汽 在 车 线 束 安 装 图 中 能 够 清 楚 表 达 出 导 线 颜 色 ， 于安 装 图的绘 制非 常 重要 。 对 导 线 颜 色 的 选 用 ，应 优 先 选 用 单
（ 者 单 位 ：无 锡 商 业 作 职 业技 术学院 ）
供油拉杆是否卡滞 卜 检 ： ： 修 叫
否
四 、 障诊 断 与排 除方 故
法
首先应确定 故障 出 自 低 压 油路还 是 高压 油路 。
一
、
线束的组成及 电线截面积与色
ｒ
色 ， 选 用 双 色 。 外 ， 汽 车 线 束 安 装 再 此 在 图 中 ， 种 汽 车 电 器 的 搭 铁 线 应 选 用 黑 各 色 导 线 ， 色 导 线 除 作 搭 铁 外 ， 有 其 黑 没
标
汽 车 线 束 是 电路 中 连 接 各 电 器 设 备 的接 线 部件 ， 电线 、 子 、 套 、 由 端 护 胶
查士
调 节臂是 否脱 落
预 热 装置 失效 ， 动机 气缸 发

④ 等幂律 A＋A＝A A ·A＝A
⑤ 吸收律 A＋A ·B＝A A ·〔A＋B〕＝A
⑥ 互补律 A＋A´＝１ A ·A´＝０
⑦ 对合律 〔A´〕´＝A ⑧ 德·莫根律 〔A＋B〕´＝A´·B´
〔A ·B〕´＝A´＋B´
练习1：写出如下事故树的结构函数
T
·
A
B
+
+
X1
C
X3
X4
·
X2
X3
练习2：写出如下事故树的结构函数
二、事故树的数学〔X1+X2)·X1·X3
1 表示单元i 6、进行布尔等幂、吸收运算，求得最小割集
美国贝尔 实验室——维森〔〕〔创立〕
发生（即元、部件故障）
各根本领件发生概率分别为：q1 ，q2 ，…，q4 ，求顶上事件发生概率。
叶片雷击断裂M1、叶片强度不（足Mi=2（1达,到2断,…裂极,n限））
a
限制门，表示B事件发生〔输 入〕且满足条件a时，A事件 才能发生〔输出〕。
• 转移符号
转入符号，表示在别处的局部树，由该处 转入〔在三角形内标出从何处转入〕；
转出符号，表示这局部树由此处转移至他 处〔在三角形内标出向何处转移〕。
2、事故树的建造方法
顶上事件
中间事件
基本事件
直接原因事件可以从以下三个方面考虑： 机械〔电器〕设备故障或损坏； 人的过失〔操作、管理、指挥〕； 环境不良。
练习2：化简该事故树，并做出等效图
F=〔X1+X2·X3) ·〔X4+X1·(X2+X4)) = 〔X1+X2·X3) ·〔X4+X1·X2+X1·X4) = 〔X1+X2·X3) ·〔X4+X1·X2)