故障树分析法在船舶动力系统的应用

牛其林

摘要：故障树分析法符合人们的常规思维，浅显易懂，能够适用于每一名在船艇动力部门从事工作的船员。故障树分析法能够应用到质量建设的输入、输出、过程的始终，能够与质量建设完美相容。故障树的建立能够累积大量的经验，为保障船舶动力系统的有效运行能够起到积极的作用。

关键词：故障树;分析法 ;船舶动力

1 概述

随着船舶老龄化的来临，动力设备运行磨损加剧，有的已经达到极限值，甚至超过了极限值，所以故障出现高发态势，在船舶航行中，面对这么多故障，要在尽可能短的时间内利用有限的信息和技术条件，尽可能减少拆装设备，准确的找出故障部位和发生故障的原因并加以修理，使系统恢复正常运行，并力求今后不在发生同样故障。在实际的工作中我们的工作面对的压力巨大，因此迫切需要一种行之有效的分析解决方法。

2 故障树分析法主要特点

（1）它是一种直观的图形演绎法。把系统的故障与引起故障的因素，用圖形比较形象的表现出来。用它来分析系统失效事件发生的概率，也可用来分析零、部件或子系统的失效事件对系统失效的影响。从故障树图由上往下看可知：系统的故障与那些单元有关系？有怎样的关系？多大关系。从图由下往上看：知道单元故障对系统故障的影响，什么影响？影响途径怎样？程度有多大？（2）故障树分析可作定性分析还可作定量分析。不仅可分析单一机件引起系统失效的影响，而且可以分析多机件构成的子系统对系统影响。不仅可反映系统内部单元与系统故障的关系，也能反映系统外部因素（环境因素和人为因素）对系统的影响。（3）故障树分析不仅可用于指导设计，也可用于指导正确的维修管理。（4）故障树的建造工作量十分繁重和复杂，需要较高的技术。

3 故障树的组成

（1）顶事件的选取。它是系统分析的目标和对象，要选择一个具有明确意义，可用概率度量，能够向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障树的建造。这是故障树分析中的关键一步。要由多方技术人员通力合作，经过细致的综合分析，找出系统失效事件的逻辑关系。首先分析事故链确定主流程，然后确定边界条件，给出故障树的范围，最后利用事件符号和逻辑符号画出故障树。（3）故障树的图形符号。有两种图形符号，即：逻辑符号和事件符号。他们都有各自的具体图形符号和意义。（4）故障树的基本结构。

4 故障树的建造及实例分析

（1）确定顶事件和边界条件

顶事件是针对所研究对象的系统故障事件。是在各种可能的系统故障中筛选出来的最危险的事件，对于复杂的系统，顶事件不是唯一的，分析的目标、任务不同，应选择不同的顶事件。在很多情况下，顶事件就选定故障模式和影响分析中识别出来的致命度高的事件。必要时还可把大型复杂系统分解为若干相关的子系统，以典型的中间事件当作若干子故障树的顶事件进行建树分析，最后再加以综合。这样可使任务简单化，并可同时组织多人分工合作参与建树工作。

根据选定的顶事件，合理地确定建树的边界条件，以确定故障树的建树范围，故障树的边界条件包括：①初始状态。当系统中的部件有数种工作状态时，应指明与顶事件发生有关的部件的工作状态。②不容许事件。指在建树的过程中认为不容许发生的事件。③必然事件。指系统工作时在一定条件下必然发生在一定条件下必然发生的事件和必然不发生的事件。

（2）逐层展开建树

从顶事件开始，逐级向下演绎分解展开，一直追踪至底事件，建立所研究的系统故障和导致该系统故障诸因素之间的逻辑关系，并将这种关系用故障树的图形符号表示，构成以顶事件为根，若干中间事件和底事件为干枝和分枝的倒树图形。要明确系统和部件的工作状态，是正态和故障状态;如果是故障状态，就应弄清是什么故障状态，发生某个特定故障事件的条件是什么。建树时不允许门—门直接相连。门的输出必须用一个结果事件清楚定义，不许门的输出不经结果事件符号便直接和另一门连接。在确定边界条件时，一般允许把小概率事件当作不容许事件，在建树时可不考虑。

（3）以船舶柴油机燃油系统故障为例

船舶柴油机功率不足，甚至在工作一段时间后自动停机故障在运行中很常见，对船舶的动力系统能产生直接影响。此故障与燃油系统有关的原因是：燃油油路系统中有空气进入或燃油油路堵塞;喷油泵柱塞和出油阀漏油、喷油泵供油压力低，供油量不足;喷油器雾化不良、滴油、喷油嘴损坏或喷油器密封铜垫片厚度不合适;燃油低压油路压力不足，喷油泵低压油路回油螺钉单向阀关闭不严或已损坏，导致其密封不严;输油泵损坏，燃油预压太低;喷油泵调速器发生故障;或燃油温度太高或燃油滤芯太脏。船舶柴油机功率不足故障树如图1所示。

由图1看出，逻辑关系为：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。

通过分析推论，故障树的最小割集为：B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，B8，B9，B10，B11，B12，B13，B14。上述最小割集之间都是相互独立、互不相容的，一个最小割集代表引起故障树顶事件发生的一种模式，只要其中一个故障原因存在，就会导致顶事件发生——船舶柴油机就会出现柴油机功率不足现象。

5 应用故障树分析法应用的注意事项

（1）建立起完善的故障采集汇编系统。日常要抓住时机尽量的多采集故障信息，分析故障原因，总结处理故障经验。（2）全员共同努力，完善故障汇编。设备故障的发生不可能设备的主要负责人都在场，这就需要全员努力，将设备故障的现象记录下来，将分析处理的情况记录下来。（3）形成制度规范，养成故障树分析的良好习惯。故障树分析法的应用是一个持续性的分析问题解决问题的方法，也可以说它将要伴随着我们整条船的生命周期。要建立一定的制度规范，形成一种习惯，经常抓，势必对经验的传承，对于迅速解决故障问题起大极大的处进作用。（4）以预防为主，是故障树分析法的另一大功能。故障书分析法经过一段时间的累积，建立起一定的规模，我们就可以从中分析出，哪个设备，在那一阶段会出现某一故障，从而预防设备故障的发生，确保设备运行良好。

结 语：

目前，船舶上的各种系统日益复杂，许多故障常常是随机的，以偶然方式发生，有的故障发生在航行过程中，要求迅速排除。采用故障树分析法可以快速定位故障，节省了诊断时间，减少了不必要的拆装，对提高船舶在海上安全运行具有良好的应用价值与经济价值 。

参考文献：

[1]李建新.浅谈现代船舶轮机的安全管理[J].中国设备工程， 2018（07）：43-44.

[2]卓震东.试述如何做好船舶机械设备维修和保养工作[J].智能城市， 2017，3（11）：185.

[3]廖光伟.第四代管理在船舶轮机管理中的应用分析[J].中国水运（ 下半月 ），2016，16（06）：137-138.