故障樹分析法在船舶動力系統的應用

牛其林

摘要：故障樹分析法符合人們的常規思維，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用到質量建設的輸入、輸出、過程的始終，能夠與質量建設完美相容。故障樹的建立能夠累積大量的經驗，為保障船舶動力系統的有效運行能夠起到積極的作用。

關鍵詞：故障樹;分析法 ;船舶動力

1 概述

隨著船舶老齡化的來臨，動力設備運行磨損加劇，有的已經達到極限值，甚至超過了極限值，所以故障出現高發態勢，在船舶航行中，面對這么多故障，要在盡可能短的時間內利用有限的信息和技術條件，盡可能減少拆裝設備，準確的找出故障部位和發生故障的原因并加以修理，使系統恢復正常運行，并力求今后不在發生同樣故障。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。把系統的故障與引起故障的因素，用圖形比較形象的表現出來。用它來分析系統失效事件發生的概率，也可用來分析零、部件或子系統的失效事件對系統失效的影響。從故障樹圖由上往下看可知：系統的故障與那些單元有關系？有怎樣的關系？多大關系。從圖由下往上看：知道單元故障對系統故障的影響，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。不僅可分析單一機件引起系統失效的影響，而且可以分析多機件構成的子系統對系統影響。不僅可反映系統內部單元與系統故障的關系，也能反映系統外部因素（環境因素和人為因素）對系統的影響。（3）故障樹分析不僅可用于指導設計，也可用于指導正確的維修管理。（4）故障樹的建造工作量十分繁重和復雜，需要較高的技術。

3 故障樹的組成

（1）頂事件的選取。它是系統分析的目標和對象，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鍵一步。要由多方技術人員通力合作，經過細致的綜合分析，找出系統失效事件的邏輯關系。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）故障樹的基本結構。

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故障事件。是在各種可能的系統故障中篩選出來的最危險的事件，對于復雜的系統，頂事件不是唯一的，分析的目標、任務不同，應選擇不同的頂事件。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雜系統分解為若干相關的子系統，以典型的中間事件當作若干子故障樹的頂事件進行建樹分析，最后再加以綜合。這樣可使任務簡單化，并可同時組織多人分工合作參與建樹工作。

根據選定的頂事件，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。當系統中的部件有數種工作狀態時，應指明與頂事件發生有關的部件的工作狀態。②不容許事件。指在建樹的過程中認為不容許發生的事件。③必然事件。指系統工作時在一定條件下必然發生在一定條件下必然發生的事件和必然不發生的事件。

（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，建立所研究的系統故障和導致該系統故障諸因素之間的邏輯關系，并將這種關系用故障樹的圖形符號表示，構成以頂事件為根，若干中間事件和底事件為干枝和分枝的倒樹圖形。要明確系統和部件的工作狀態，是正態和故障狀態;如果是故障狀態，就應弄清是什么故障狀態，發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果事件清楚定義，不許門的輸出不經結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作不容許事件，在建樹時可不考慮。

（3）以船舶柴油機燃油系統故障為例

船舶柴油機功率不足，甚至在工作一段時間后自動停機故障在運行中很常見，對船舶的動力系統能產生直接影響。此故障與燃油系統有關的原因是：燃油油路系統中有空氣進入或燃油油路堵塞;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閉不嚴或已損壞，導致其密封不嚴;輸油泵損壞，燃油預壓太低;噴油泵調速器發生故障;或燃油溫度太高或燃油濾芯太臟。船舶柴油機功率不足故障樹如圖1所示。

由圖1看出，邏輯關系為：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生的一種模式，只要其中一個故障原因存在，就會導致頂事件發生——船舶柴油機就會出現柴油機功率不足現象。

5 應用故障樹分析法應用的注意事項

（1）建立起完善的故障采集匯編系統。日常要抓住時機盡量的多采集故障信息，分析故障原因，總結處理故障經驗。（2）全員共同努力，完善故障匯編。設備故障的發生不可能設備的主要負責人都在場，這就需要全員努力，將設備故障的現象記錄下來，將分析處理的情況記錄下來。（3）形成制度規范，養成故障樹分析的良好習慣。故障樹分析法的應用是一個持續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范，形成一種習慣，經常抓，勢必對經驗的傳承，對于迅速解決故障問題起大極大的處進作用。（4）以預防為主，是故障樹分析法的另一大功能。故障書分析法經過一段時間的累積，建立起一定的規模，我們就可以從中分析出，哪個設備，在那一階段會出現某一故障，從而預防設備故障的發生，確保設備運行良好。

結 語：

目前，船舶上的各種系統日益復雜，許多故障常常是隨機的，以偶然方式發生，有的故障發生在航行過程中，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用價值與經濟價值 。

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