故障树分析篇1

关键词：可靠性理论；发动机附件；故障树分析法（FTA）；可靠性指标；可靠度

0引言

Cessna172R型飞机采用的是由莱康明公司生产的IO-360-L2A活塞式航空发动机，其各个附件系统（如滑油系统、点火起动系统、燃油系统和传动系统等）工作的正常与否，对发动机的正常运行以及飞机的飞行安全有着至关重要的作用。同时，可靠性理论也在机务维修工作中得到充分运用，为发动机附件可靠性分析提供了扎实的理论基础和指导。本文收集了某训练单位飞机机队发动机2006年9月至2009年10月间的大量故障数据，以可靠性分析为切入点，对典型故障部件进行可靠度数学方法计算得出其故障发生规律，最终得到该部件平均故障间隔时间这样的可靠性指标。

1发动机附件系统

发动机的主要附件系统包括：滑油系统、燃油系统、点火起动系统以及传动系统等。其中航空发动机上滑油系统为发动机主轴轴承、径向驱动轴轴承、变速箱齿轮和轴承的和冷却；起动系统帮助高压转子增速到接近慢车转速大约50%后脱开从而起动发动机；燃油系统是一个液压机械式系统，主要包括燃油分配系统、燃油控制系统和燃油指示系统；点火系统的作用是确定点火电嘴点火的时刻和点火能量；附件传动装置的功用就是将涡轮的轴功率传递给各个附件，并满足各附件对转速、转向和功率的要求。

2附件典型故障树分析

故障树分析法就是在装备系统设计过程中，通过对可能造成系统故障的各种因素进行分析，画出逻辑框图（即故障树），其主要步骤包括：故障树的建立、故障树的数学描述、进行定性分析和定量分析。

对于燃油系统，喷嘴的损伤和堵塞都会造成燃油雾化效果，造成发动机汽缸间的燃烧不平衡；同理分配器的堵塞和渗漏；导管松动或密封圈破损引起进气系统空气渗漏或者燃油在导管或分配器内汽化；燃调系统的内部故障而引起的发动机在贫油或富油状态下工作等，都属于燃油系统故障。

对于点火系统而言，点火电嘴污染、搭铁、积炭、积铅、间隙不正确、瓷管损伤等，都会影响点火效果；而磁电机而言，由于其主要功能是提供点火电能，所以其本身性能和与其相连的高压导线等都有可能影响其点火效果，同时磁电机的点火角度控制着发动机的点火时机，也非常重要。

根据所采集数据（2006年9月1日至2009年10月6日）进行故障基本处理发现，附件中故障率最高的部件为磁电机，其故障率高达48.6%。故以磁电机故障作为典型故障分析。

图1磁电机故障

3磁电机故障定量分析

平均故障间隔时间θ的定义为：产品寿命的算术平均值，由下式给出

（1）

式中t1=母体中每个产品发生故障前的工作时间

n=母体中总产品数

将研究对象进行处理得到磁电机故障间隔时间数据，整理成故障间隔时间（表1），单位按天计量（t）。

表1故障间隔时间表

对上表数据进行可靠性评估，确定其参数类型

1）将上述记录的数据按序排列见表2.

2）根据平均秩次法求出中位秩数值，这里i=1，n=17时，中位值

（2）

各个失效数据代入式（2）其结果形成表2。

表2计算数值表

3）将表2所列的故障间隔时间ti所对应的失效概率估计值F（ti）描在正态概率坐标纸上，得到图2中各点。

4）将图2中各点人工拟合出直线AB。观察AB直线，如果第三步所描的各点基本在一条直线上，就可以认为该部件故障失效概率分布在可用正态概率密度函数来描述。

5）利用拟合的直线AB，估计该正态分布的特性参数，即均值μ与标准差σ。

图2正态概率纸检验

由图2所示的正态数值特征可以看出，在均值μ处，失效概率为0.5；因此，我们只需要在正态概率图的纵轴上0.5的地方作一条平行于横轴的直线，使它与直线AB相交于C，再由C作垂线交与横轴的E点，则E点便是μ值，本例中μ=75天。

标准正态分布有表可查。可令

（3）

则有F（t）=Φ（t）。在正态分布表上可以查到z和Φ（t）的对应关系，如表3所示。

表3z与φ（t）的对应关系表

根据上表求正态分布参数中的σ，同样在图2的纵轴上的0.159处作一条平行横轴的直线使它与直线AB交与D点，再由D点作垂直于横轴的直线交点F，则F点的值就相当于（μ-σ）的数值。因此，只要将μ的值减去（μ-σ）（本组处理的数据此值为20天），就得到标准离差的数值。本例的标准差55天。于是，从概率上就可以估计正态分布的特征参数。

6）根据上图可以确定该正态分布的特性参数，即均值μ与标准差σ。

μ=75，σ=55

于是，从概率纸上就可以估计正态分布的特征参数，则失效概率分布函数为

（4）

上述故障数据研究的磁电机的平均故障时间间隔为75天。

4分析结果应用及展望

本文通过对起动机可靠性进行分析，并得出上述的分析结果。其结果可以为很多机务维修工作提供依据，在平时的机务维修过程中：

1）可根据其时间间隔为航材的供应和订货提供依据，节约航材成本。

2）确定维修时间间隔：即根据可靠性分析结果确定定时维修的时间间隔或者寿命件的寿命。

3）评价维修水平和质量：即可以将可靠性分析结果同其他维修单位的结果相比较，比较平均寿命、失效数据的离散程度、可靠度和失效率等指标，评价自身维修水平的高低和维修质量。

4）本文得出系统可靠度表达式，可应用于各种机械可靠性的研究领域，在今后的系统可靠性研究中，具有理论指导作用。

参考文献：

[1]发动机状态监控与故障诊断讲义.中国民航飞行学院.

[2]罗贯火，卜继兴.CFM56-3发动机MEC可靠性分析[J].南方航空航天大学学报，2001.

[3]不完全数据秩分布理论[J].航空学报，1993（11）.

[4]李应波，姚卫星.基于SFEM的结构元件疲劳可靠性分析.南方航空航天大学学报，2007.

[5]王明珠，姚卫星.随机振动载荷下缺口件疲劳寿命分析频域法.南方航空航天大学学报，2008.

[6]谬红.飞机附件监控可靠性管理[J].航空工程与维修，2002（2）.

[7]王长高.以可靠性为中心的维修研究[J].北京航空航天大学学报，1999（1）.

故障树分析篇2

本文主要结合西安煤机厂的MG300/730-WD型交流电牵引采煤机在具体工作过程中的故障停机问题进行细致拆解，同时配合变频器故障变化规律进行树模型的建设工作。将制备结果延展完全并综合鉴定变频器故障隐患的位置，沿着特定规则方向制定对应的检修方案，将过程中的重点维护对象提取完全，全面提升电牵引采煤机的工作效率。

前言

MG300/730-WD型交流电牵引采煤机主要运用高压箱结构与牵引控制设备进行组装规划。作为牵引控制箱体，其具体职责范围主要集中于采煤机械行走环节之中，变频器则安置在内部控制媒介的右侧位置，其主体功能是维持整体设备的行走速度。这种控制方案全面调整了过往液压牵引工作机理条件，稳定了操作的简单绩效水准，后期维修工作布置起来也显得轻便许多；最主要的是提升采煤机运行的稳定效能，维持相关工序的合理经济开发价值，整体符合现代高产综合开发行业的界定标准。

1.变频控制器疏导理念论述

变频器主要借助中心整流回馈机制、逆变模块和控制回路完善整体机组模型，同时将牵引变压器输出的特定电压以及频率交付给交流电能制备机械。该机械在工作面搭接调整环节中，因为左右牵引动作会沿着工作面波动效果产生一定程度的受力不均衡结果，严重时容易衍生牵引电机负载电流混乱现象。为具体稳固牵引电机在负载状态下的绩效稳定效果，技术设计人员有必要借用特定材质的平衡板进行相关调整工作布置。后期不同输入信号利用比较装置实现PLC媒介的灌输，当其中某种结构电流突破既定标准之后，比较装置会将这部分信息内容及时反馈给PLC设备之中；与此同时变频器会针对右电机电流形态调整手段进行负载平衡效能补充。疏导过程中一旦加速活动开始延展，信号经过PLC内部并借助科学计算工具进行叠加运算和数模转换处理，之后将制备结果传输到左右变频器实现速度稳定管理。过程中如若产生任何故障问题，PLC媒介会对此类信号进行封闭，并回传给监控中心审查，由其执行牵停工作，并将特定内容借助显示器全面展现。借用电牵引途径实现搭接的采煤机械是煤矿产业开放综合管控格局的主体依靠设备，变频装置作为该类设备内部系统的有机组成单元，其整体结构质量的维护和完善工作将是全面归控采煤机械合理运行状况的必要保障。

2.电牵引采煤机变频器故障分析与相关调节措施分析

2.1单向牵引故障

在单向牵引装置结构中，采煤机实现左右方向调换过程中容易限制内部动力的反应频率，但涉及具体功能和变频效果等却基本显示正常。此类变频器与功率调节媒介之间主要利用PB08插座进行连接，当机械向左行走时，有关牵引会出现停滞现象，这部分控制信号属于不正常规划研讨项目。产生这类问题，主要是采煤机进行方向转换过程中，机械振动产生线头虚接故障，并影响控制信号的流畅衔接效果，造成既定方向的牵引力度不足隐患。针对此类问题，技术检验人员首先需要认真核对联线正常状态，针对产生虚接结果的线头进行重新布置；如若端头站在方向扭转过程中产生按钮卡住结果，采煤机单向牵引速度会瞬间提升，这期间需要经过按钮装置的重复性按压，一直到其恢复具体节点位置之后，各类隐患问题便实现有效清除。在处理固定插座维护工作过程中，要注意控制线压接环节中要稳定控制力度；环节中线头压得过紧会造成断丝结果，释放线头虚接隐患能动效应。

2.2病态牵引隐患

这类现象的滋生主要是指采煤机运行环节中能够产生牵引效应，但是机械在落实行走任务环节中，经常产生无故停机现象，而后期故障显示精准效果也处于不定向状态之中。针对这类故障问题进行细化分析：首先是功率平衡板结构损坏，影响信息输出的平衡效果；再就是两类逆变向参数形态存在差异性效果，也会滋生一系列输出波动效应。

2.2.1工作现场的有机调整

对变频器上逆形态的控制线与触发信号线连接位置进行重新检验和插接，同时将左右逆变格式的参数进行有机调整，稳固相关结构能效的一致性潜力。在采煤环节中，采煤机自身负荷条件由于经受地质复杂问题的制约，会滋生一系列电压波动问题，电源模块在经受特定电压波动效应之后会带动保护电路的响应灵敏度，造成平衡板信号控制力度的延缓，影响工程相关牵引能效质量。此类电源模块主要表现为易损器件问题，需要在现场提供一定数量的备用部件，一旦类似事故发生还可及时进行更换处理，借此稳固采煤机实际工作质量效益。

2.2.2相关维护经验梳理

根据这类隐患状况，工作人员首先需要稳定阵脚，主动向采煤机控制人员进行工作情况和故障隐患信息的查询，同时仔细检查特定功能参数的显示状态；时常记录采煤机运行现象，维持故障范围的有效确定力度，接着规划从点到面的树形分析形态；之后对具体事故实现科学处理，稳定采煤机械的长期工作绩效水准。

故障树分析篇3

故障树分析又称事故树分析，是安全系统工程中最重要的分析方法，事故树分析从一个可能的事故开始，自上而下、一层层的寻找顶事件的直接原因和间接原因事件，直到基本原因事件，并用逻辑图把这些事件之间的逻辑关系表达出来。

1961年，由美国贝尔电报公司的电话实验室于开发，它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统工程的主要分析方法之一，在航空和航天的设计、维修，原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中得到了广泛的应用，目前，故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段，但其应用范围正在不断扩大，是一种很有前途的故障分析法。

（来源：文章屋网）

故障树分析篇4

关键词：民用飞机；机载设备；故障定位；排故

引言

在民用飞机研制的试飞过程中，经常会遇到一些机载设备/系统的故障，对于一些简单的设备/系统故障，我们可以运用一些常见的方法快速定位故障原因，如故障树、机上复现试验、试验室试验、仿真计算等。若故障比较复杂，难以定位时，我们可以组合运用上述的方法进行故障定位。

1故障树定位法

故障分析（FTA）技术是美国贝尔电话试验室于1962年开发的，该方法是系统安全工作的主要分析方法，通过图形演绎，故障事件在一定条件下的逻辑推理，可针对某一故障事件，作层层追踪分析（自上而下），典型的故障树如图1所示。

这种图形化的方法清楚易懂，使排故人员对与故障相关的事件之间的逻辑关系一目了然，而且便于对各种事件之间复杂的逻辑关系进行深入的定性和定量分析。故障树将系统/设备故障的各种可能因素联系起来，可有效找出系统薄弱环节和系统的故障谱。

故障树分析故障原因一般按如下步骤进行：

（1）故障树的建造；（2）故障树规范化、简化和模块分解；（3）定性分析；（4）定量分析；（5）编写故障分析报告。

通过故障树的分析，对于一些简单的系统/设备故障很容易的就可以进行定位、排除。

2机上试验

一般情况下，试飞期间若发现问题，排故人员会第一时间去机上了解故障现象，对故障进行复现。

为了定位故障原因，通常采用的方法就是对调故障设备，若故障转移，则可直接定位为相关设备故障；若故障现象不转移，则需要进一步分析故障原因。此时，可以结合故障树分析方法，确定故障原因。

3试验室试验

对于一些空中闪现，在航后无法在地面复现的故障。首先，需要详细了解故障时飞机所处的状态、故障现象等信息。其次，根据当时的现象，通过试验室的RIG台，模拟各种当时的飞行状态，进行各种设置的组合试验来复现当时的故障现象。由于民用飞机的机载设备间一般由ARINC429总线进行连接，必要时，我们需要借助429总线分析仪等相关设备进行故障分析。

4仿真计算与其他方法综合

对于一些复杂故障，通过故障树的分析、机上试验和试验室试验，最后筛选下往往只剩电磁兼容相关的故障原因，如静电放电、电磁辐射干扰等。我们可以通过仿真计算来确定相关因素对飞机或者机载设备的影响，可以更加直接的定位故障原因，并制定相关措施来解决故障。排故流程如图2所示。

5结束语

在民用飞机的试飞研制阶段，各个机载系统/设备还不稳定，会暴露出各种各样的问题。在问题暴露后，我们需要C合运用各种排故方法，多管齐下，从而可以及时、有效的定位故障原因。

参考文献

[1]《飞机设计手册》编委会.飞机设计手册第17册：航空电子系统及仪表[M].航空工业出版社，2001.

故障树分析篇5

关键词：液压舵机故障故障树分析法故障树

中图分类号：U664.41文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-02

液压舵机作为中小型船舶最重要的辅机之一，其具有体积紧凑、惯性小、运转平稳等优点，目前已被广泛应用[1]。据笔者不完全统计，北部湾地区拥有中小型船舶2～3万艘，约有八成船舶安装了液压舵机。液压舵机的质量与性能好坏直接关系到船舶安全航行，据相关资料分析，相当大比例的海损事故是与液压舵机的故障有关，因此，如何准确、快速地查找出其故障发生的原因至关重要。液压舵机融合了机械结构、液压系统和电气控制系统，故障原因繁多，该文选用故障树分析法对液压舵机的故障进行分析。在故障发生的前期做出及时、准确的判断，判明故障发生的薄弱环节，找出故障原因和排除方法，这样可大大减少修理的盲目性，提高经济性和安全性。

1故障树分析法

故障树分析法简称FTA（FaultTreeAnalysis）是一种将系统故障形成的原因作为总体至部分按树枝状逐级细化的分析方法，它可以围绕一个或一些特定的故障模式，进行层层追踪，从而在清晰的故障树下，表达了系统故障事件的内在联系，并提出了单元故障之间的逻辑关系，有利于找出系统的薄弱环节[2]。在该文中应用故障树理论对液压舵机的故障进行分析研究，绘出故障树图，从而可以看出事件的成因与形成过程，能发现潜在的问题，有利于液压舵机整个系统故障的预防、预测和控制[3]。

2液压舵机常见故障分析

2.1液压舵机常见故障分类

对于液压舵机日常比较容易出现的故障主要分为两大部分：一是软件类故障，亦即是与舵机运行有关的管理制度和船员对舵机的操作存在的问题。二是硬件类故障，是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍。

2.2液压舵机硬件故障分析

硬件类故障是舵机故障的主要原因，根据故障导致的结果分为以下8小类：

2.2.1舵不能转动导致舵不能转动的原因主要有：1）舵令信号输出，常见原因是电控线路故障和机械杠杆故障；2）主泵不能正常供液，变量机构故障、储能弹簧太软、辅泵连锁故障等都会导致到主泵不能正常供液；3）主油路故障，备用油泵反转、控制阀调整不当、接口处不密封导致的严重泄露都会形成旁通导致主油路无油；4）液压缸油路不通，检查液压缸阀、泵阀、锁舵阀是否没开，或者安全阀机械故障

2.2.2单向舵，不回舵导致单向舵和不能回舵的原因主要有：1）一侧电磁阀磁铁故障或伺服液压缸一侧泄露导致只有单向舵令信号；2）主泵只能单向供液；3）换向阀故障；4）主油路单向不通或旁通。

2.2.3转舵过慢1）转舵速度的快慢取决于供入转舵油缸的油量，所以故障多由主泵流量不足引起；2）主油路有旁通泄露，旁通阀和安全阀关闭不严，也会使转舵速度下降；3）舵令输出滞后也会影响转舵的速度。

2.2.4滞舵滞舵是指舵的转动明显滞后于操舵动作，其主要原因有：1）主油路空气过多；2）舵令输出滞后，电液式系统内有空气、机械杠杆间隙过大、激磁电流不足或反馈信号过强；3）主油路泄露严重或有旁通现象。

2.2.5冲舵造成冲舵的原因有：1）换向阀不能及时回中；2）反馈机构故障，比如机械杠杆连续松动、反馈电路故障等；3）泵变量机构不能及时回中；4）主油路锁闭不严。

2.2.6跑舵跑舵是指在没有发出操舵动作的情况下自动转舵，导致的原因主要有：1）主油路泄露；2）双泵工作时中位不一致。

2.2.7空舵空舵即舵轮空转一定角度后才来舵，主要原因是油路中有空气，转动舵轮时必须先压缩空气，带系统压力上升到一定值时才能推动舵。另一个原因是主油路泄露、旁通阀或安全阀关闭不严，也会产生空舵，管理中不可忽视。

2.2.8异常噪声与振动异常噪声分两种：一是液体噪声，主要是油位过低、吸入管漏气和换向冲击过大引起。二是机械噪声，由于联轴器不对中、管路固定差和运动件不好都会产生噪声。

3液压舵机故障树的建立

液压舵机故障树的建立按如下步骤

进行。

（1）收集资料

广泛收集液压舵机产品设计、运行、维修等技术资料。通过分析故障实例，整理出液压舵机尽可能多的故障以及故障原因。

（2）选择和确定顶事件

顶事件是系统最不希望发生的事件，就液压舵机而言最不希望的事情就是“舵机故障”，因此文中把它定为顶事件。

（3）分析顶事件

液压舵机的构成涉及到机械结构、液压系统和电气控制系统，出现故障的范围广泛，任何一部分工作不良或相互配合不协调均能产生故障，故障与症状的关系并非一一对应，多数情况下有并发症出现。寻找导致液压舵机故障发生的直接的必要和充分原因，并将它们置为顶事件的输入事件，由于成因后果的多层次性，从而形成一连串的因果链[3]。

（4）分析输入事件

像分析顶事件一样，把能继续分解的输入事件作为下一级的顶事件进行处理。

（5）建树

在故障树建立过程中，首先将顶事件作为第一行；所有导致顶事件发生的原因为第二行，重复以上步骤，逐级向下分解，直到所有导致舵机故障的原因不能再分解或不必要再分解为止。这样即建成了一棵倒置的故障树，如图1所示。

4结语

通过建立液压舵机故障的故障树，不仅能够说明液压舵机故障形成的原因、诸原因之间的层次和因果关系，还能够进一步说明诸原因之间的逻辑关系。故障树分析理论还可以进一步将常规的诊断方法、专家的经验知识和计算机技术有机地结合在一起，形成专家诊断系统。

参考文献

[1]郑士君，孙永明.船舶辅机教程[M].大连：大连海事大学出版社，2003.