基于元件故障模式的控制系統(tǒng)故障樹的生成.pdf

1、基于元件故障模式的控制系統(tǒng)故障樹的生成摘要目前，關(guān)于提高大型過程系統(tǒng)的可靠性和安全性的研究己引起人們的極大關(guān)注，故障樹分析(FaultTreeAn吻sis)是進(jìn)行系統(tǒng)可靠性分析的常用方法之一。實行FTA的前提和必要條件是對象系統(tǒng)故障樹的生成，但是，復(fù)雜系統(tǒng)故障樹的生成是一項十分困難的工作。有關(guān)故障樹生成方法的研究己經(jīng)成為FTA研究中的一個重要分支，它的完善程度將直接影響系統(tǒng)可靠性的定性分析和定量計算。因此，故障樹及故障樹自動生成方法的開

2、發(fā)研究具有非?，F(xiàn)實和極其廣泛的應(yīng)用價值。本文在分析了已有的控制系統(tǒng)故障樹自動生成方法特點的基礎(chǔ)上，提出一種基于元件故障模式的故障樹自動生成方法。通過系統(tǒng)的流程圖確定元件的邏輯關(guān)系并通過對所建立的元件故障模式數(shù)據(jù)庫的搜索生成系統(tǒng)的故障樹。該方法給出了元件故障模式的建立、子故障樹間的關(guān)聯(lián)方法、控制回路模板的建立方法，以及故障樹自動生成算法的流程圖。最后，結(jié)合一個簡單的控制系統(tǒng)和一個復(fù)雜控制系統(tǒng)的故障樹生成實例驗證了該方法的可行性和有效性。關(guān)

3、鍵詞:控制系統(tǒng)故障樹元件故障模式控制回路基于元件故障模式的控制系統(tǒng)故障樹的生成0前言隨著現(xiàn)代工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備日趨大型化、高速化、自動化和智能化，系統(tǒng)的規(guī)模日益擴大，系統(tǒng)的復(fù)雜性迅速增加，同時系統(tǒng)的投資也越來越大。這些大型復(fù)雜系統(tǒng)，一旦發(fā)生運行事故，就會造成極大的經(jīng)濟損失，因而，人們迫切希望提高系統(tǒng)的可靠性和可維修性。目前，對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進(jìn)行檢測與診斷，即故障診斷技術(shù)，得到了廣泛的關(guān)注和深入的研究。故障檢測與診斷技術(shù)為

4、提高系統(tǒng)的可靠性與可維修性開辟了一條新的途徑。自從故障診斷技術(shù)出現(xiàn)以來，二十余年里取得了極大的豐富和發(fā)展，處理各類問題的理論與方法不勝枚舉。但在原理上，故障診斷方法可以分為三大類:基于解析模型的方法、基于信號處理的方法、基于知識的方法[1]屬于傳統(tǒng)的基于知識的故障診斷方法，是一種廣泛應(yīng)用于大型、復(fù)雜系統(tǒng)安全性及可靠性分析的強有力工具。故障樹分析(FTA)技術(shù)是一門將邏輯代數(shù)、圖論、概率論、隨機過程、數(shù)理統(tǒng)計、最優(yōu)化、算法復(fù)雜性等眾多學(xué)科

5、分支綜合應(yīng)用的技術(shù)。通過故障樹分析可以對系統(tǒng)的安全性和可靠性實施定性、定量的分析。應(yīng)用這一技術(shù)能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)、早期識別生產(chǎn)過程中的異常狀態(tài)和原因以及評價各種事故的風(fēng)險，進(jìn)而為改進(jìn)設(shè)計方案和操作條件提供有價值的信息。故障樹分析技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于確保系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的安全性，同時也有益于產(chǎn)品的質(zhì)量的提高、滿足環(huán)境保護的要求。FTA技術(shù)自六十年代初誕生至今，經(jīng)過許多工程師和可靠性專家的大力提倡和發(fā)展，特別是近年來的理論和工程應(yīng)用

6、，在過程系統(tǒng)可靠性分析和保證系統(tǒng)安全運轉(zhuǎn)方面充分顯不李下氣六戶白臺由妻書在FTA技術(shù)中故障樹的生成是最基本、是，傳統(tǒng)的手工建樹的方法比較繁瑣，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是FTA技術(shù)的核心部分。但而且樹的生成過程無規(guī)范化描述，難以避免會發(fā)生邏輯上的遺漏和錯誤，并易受到人為因素的影響。因此，故障樹的自動生成已成為可靠性工程界追求的目標(biāo)。采用計算機輔助進(jìn)行FTA分析，可以極大限度地保障故障樹的邏輯關(guān)系的正確及分析結(jié)果的可信度。此外，用計算機輔助人工繪制故

7、障樹，不僅可以大大減少繁瑣的畫圖工作量，避免了人為因素的影響，而且再現(xiàn)性好。本文在綜合分析現(xiàn)有故障樹生成方法不足的基礎(chǔ)上，提出了一種基于建立元件故障模式數(shù)據(jù)庫，利用控制系統(tǒng)元件與元件控制系統(tǒng)之間的邏輯關(guān)系，通過對元件故障模式和控制回路模板數(shù)據(jù)庫的搜索自動生成控制系統(tǒng)故障樹的建樹方法，從而有效地克服現(xiàn)右.七之士6婦習(xí)二甲今石k本文共分為五章，各章的內(nèi)容進(jìn)行如下安排:第一章故障診斷及故障樹概述，簡要介紹故障診斷、第二章故障樹的描述，介紹故障