基于故障树的故障诊断.pdf

基于故障树的智能故障诊断方法 一．故障树理论基础 故障树分析法 (fault tree analysis，FTA) 是分析系统可靠性和安全性的一种重 要方法， 现己广泛应用于故障诊断。 基于故障的层次特性， 其故障成因和后果的 关系往往具有很多层次并形成一连串的因果链， 加之一因多果或一果多因的情况 就构成故障树。故障树 (FT)模型是一个基于被诊断对象结构、功能特征的行为模 型，是一种定性的因果模型， 以系统最不希望事件为顶事件， 以可能导致顶事件 发生的其他事件为中间事件和底事件， 并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树 状结构。它反映了特征向量与故障向量 ( 故障原因 ) 之间的全部逻辑关系。 故障树法对故障源的搜寻直观简单，它是建立在正确故障树结构的基础上 的。因此建造正确合理的故障树是诊断的核心与关键。 但在实际诊断中这一条件 并非都能得到满足，一旦故障树建立不全面或不正确， 则此诊断方法将失去作用。 二．基于故障树的故障诊断方法 故障树分析法 (Fault Tree Analysis，FTA)又叫因果树分析法．它是目前国际 上公认的一种简单、有效的可靠性分析和故障诊断方法， 是指导系统最优化设计、 薄弱环节分析和运行维修的有力工具。 故障树分析法首先要在一定环境与工作条件下， 找到一个系统最不希望发生 的事件，通常以人们所关心的影响人员、 装备使用安全和任务完成的系统故障为 分析目标，再按照系统的组成、结构及功能关系，由上而下，逐层分析导致该系 统故障发生的所有直接原因， 并用一个逻辑门的形式将这些故障和相应的原因事 件连接起来， 建立分析系统的故障树模型， 从而，形象地表达出系统各功能单元 故障和系统故障之间的内在逻辑因果关系。 这种方法既能分析硬件本身的故障影 响，又能分析人为因素、 环境以及软件的影响． 不仅能对故障产生的原因进行定 性分析，找出导致系统故障的原因和原因组合， 确定最小割集和最小路集， 识别 出系统的薄弱环节及所有可能失效模式， 还能进行相关评价指标的定量计算。 根 据各已知单元的故障分布及发生概率， 求得单元概率重要度， 结构重要度、 关键 重要度和系统失效概率等定量指标。 将 FTA 用于系统的故障诊断中，把系统故障作为故障树分析的顶事件，既 能通过演绎分析， 直接探索出系统的故障所在， 指出故障原因和原因组合， 帮助 . 人们加深对系统故障和故障原因的理解， 并加以排除； 又能清晰表达出与人们所 关注的失效模式有重要关系的系统状态， 为系统可靠性定性分析和定量计算提供 依据。此外，还能直观勾画系统的原理、结构及功能关系，为系统使用、管理和 维护提供指南， 并能自动生成系统改进建议。 图 1 所示为基于故障树的故障诊断 流程。 确定系统 建 立 故 求 出 系 统 最 小 割 确定故障诊 故障类型 障 树 模 集、顶事件发生概 断程序 型 率及单元关键重要