FTA應(yīng)用于牽引裝備質(zhì)量故障的分析研究

1、 FTA應(yīng)用于牽引裝備質(zhì)量故障的分析研究 顧麗+肖連新+鄧蘋(píng)+祝令帥+龍?jiān)品逭?要：文章介紹了FTA及其基本原理，研究了FTA技術(shù)引入到牽引裝備質(zhì)量故障分析中的方法，介紹了牽引裝備質(zhì)量故障的建樹(shù)過(guò)程、定性分析、定量分析及其意義。Key：FTA；牽引裝備；故障分析1 概述FTA（Fault Tree Analysis，簡(jiǎn)稱FTA）稱為故障樹(shù)分析，是產(chǎn)品（系統(tǒng)）可靠性和安全性分析的工具之一，也是分析已發(fā)生事故的一種基本方法，用來(lái)尋找導(dǎo)致系統(tǒng)故障或危險(xiǎn)事件（頂事件）發(fā)生的潛在原因和原因組合，在具備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)求出頂事件發(fā)生的概率及其他定量指標(biāo)。FTA可充分應(yīng)用在牽引裝備質(zhì)量故障分析過(guò)程中，逐步找到事故

2、發(fā)生的根本原因，求出最小割集，通過(guò)降低最小割集中的底事件發(fā)生概率，從而降低產(chǎn)品故障的發(fā)生概率，提高產(chǎn)品可靠性，保證產(chǎn)品質(zhì)量。2 FTA基本原理故障樹(shù)是一種特殊的倒立樹(shù)狀邏輯因果關(guān)系圖，用事件符號(hào)、邏輯門(mén)符號(hào)和轉(zhuǎn)移符號(hào)描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系，旨在查明導(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因及原因組合的推理（自上而下的）方法。在故障樹(shù)建立的基礎(chǔ)上，可對(duì)故障原因進(jìn)行定性或定量分析。故障樹(shù)定性分析主要是確定最小割集以明確基本事件影響頂事件的方式及重要程度，在最小割集全部求出后，可對(duì)最小割集和底事件進(jìn)行分析，根據(jù)每個(gè)最小割集所含底事件的數(shù)目（稱階數(shù)）排列，在各個(gè)底事件發(fā)生概率較小、且相互差別不大的條件下，可按下列

3、原則對(duì)最小割集和底事件進(jìn)行比較：（1）階數(shù)越小的最小割集越重要。（2）在低階最小割集中出現(xiàn)的底事件比高階最小割集中的底事件重要。（3）在最小割集階數(shù)相同的條件下，在不同最小割集中重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)越多的底事件越重要。故障樹(shù)定量分析是根據(jù)低事件發(fā)生概率可計(jì)算得出頂事件的發(fā)生概率，以判斷是否滿足規(guī)定的安全性和可靠性要求，故障樹(shù)定量分析在產(chǎn)品或系統(tǒng)可靠性分析時(shí)特別有用。3 FTA在牽引裝備中的應(yīng)用研究FTA分析方法可充分應(yīng)用在牽引裝備質(zhì)量故障分析過(guò)程中，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量故障進(jìn)行可視的深入分析，層層展開(kāi)，全面、準(zhǔn)確的計(jì)算出最小割集，通過(guò)分析，得出對(duì)頂事件發(fā)生影響最大的底事件，將有限資源合理分配，以最小的投入來(lái)最

4、大化的解決問(wèn)題，降低故障發(fā)生概率，提高產(chǎn)品的可靠性。下面以我公司機(jī)車牽引電機(jī)為例，通過(guò)對(duì)頂事件的確定、故障樹(shù)的建立及定性定量分析，研究FTA應(yīng)用于牽引裝備質(zhì)量故障中的分析方法。首先對(duì)分析產(chǎn)品進(jìn)行深入的了解，熟悉運(yùn)行環(huán)境、故障影響、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)工藝等多種因素，確定轉(zhuǎn)子平衡塊脫落為頂事件，進(jìn)行故障樹(shù)分析。其建樹(shù)過(guò)程如下：第一步：以機(jī)車牽引電機(jī)轉(zhuǎn)子平衡塊脫落為故障事件，即故障樹(shù)的頂事件，寫(xiě)在故障樹(shù)的頂端，用頂事件符號(hào)（矩形）表示。第二步：需找導(dǎo)致平衡塊脫落的直接原因，經(jīng)過(guò)分析，直接原因分別有“長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，螺釘松動(dòng)”、“平衡塊緊固不到位”，這兩個(gè)原因作為故障樹(shù)的中間事件，寫(xiě)在第二行，用中間事件符號(hào)（

5、矩形）表示。“長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，螺釘松動(dòng)”與“平衡塊緊固不到位”其中一個(gè)發(fā)生就會(huì)導(dǎo)致平衡塊脫落，所以這兩個(gè)事件用或門(mén)（邏輯門(mén)）與“平衡塊脫落”頂事件相連，如圖1（a）。第三步：分析導(dǎo)致“長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，螺釘松動(dòng)”、“平衡塊緊固不到位”發(fā)生的直接原因，導(dǎo)致“長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，螺釘松動(dòng)”發(fā)生的直接原因分別有“螺紋鎖固膠固化效果下降或失效”、“螺紋鎖固膠填充不充分”，其中，“螺紋鎖固膠填充不充分”無(wú)需再分析，作為故障樹(shù)的底事件，用底事件符號(hào)（圓形）表示，“螺紋鎖固膠固化效果下降或失效”作為中間事件與“螺紋鎖固膠填充不充分”寫(xiě)在故障樹(shù)的第三行，并用或門(mén)與“長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，螺釘松動(dòng)”中間事件相連；“平衡塊緊固不到位”的分析

6、過(guò)程與“長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，螺釘松動(dòng)”類式，具體見(jiàn)圖1（b）。按照以上方法，逐步分析每個(gè)中間事件，一直追溯到引起產(chǎn)品發(fā)生故障的全部底事件為止，如圖1（c）。圖1（d）以上故障樹(shù)中的事件定義如表1。用事件標(biāo)號(hào)表示后的平衡塊脫落故障樹(shù)見(jiàn)上圖1（d）。下面對(duì)平衡塊脫落故障樹(shù)進(jìn)行定性與定量分析：根據(jù)最小割集的定義，可得平衡塊脫落故障樹(shù)的最小割集分別為：X1、X2、X3、X4、X5、X6，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，X1底事件發(fā)生概率最高，優(yōu)先利用資源解決此底事件，其他最小割集的階數(shù)都是1階，發(fā)生概率相差不大且概率較小，所以其他5個(gè)底事件的重要程度相差不大，可根據(jù)實(shí)際情況合理利用資源進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)大量收集數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析，每個(gè)

7、底事件的發(fā)生概率約為P（X1）=0.08%、P（X2）=0.01%、P（X3）=0.03%、P（X4）=0.02%、P（X5）=0.025%、P（X6）=0.009%，則平衡塊脫落此頂事件發(fā)生的概率為：P（T）=1-？裝（1-P（Xi）=1-1-P（X1）（1-P（X2）（1-P（X3）（1-P（X4）（1-P（X5）（1-P（X6）=0.17%根據(jù)故障樹(shù)結(jié)構(gòu)，也可計(jì)算出各中間事件的發(fā)生概率。4 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)平衡塊脫落進(jìn)行FTA分析，可得出影響平衡塊脫落最重要的底事件、計(jì)算出平衡塊脫落發(fā)生概率。同時(shí)，平衡塊脫落分析過(guò)程這一寶貴的經(jīng)驗(yàn)以FTA的形式得以積累，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)、故障診斷和維修方案的優(yōu)化提供可靠的輸入。Reference1廖炯生，曹晉華，梅啟智.GJB/Z 76