基于故障树分析法的某控制系统故障与可靠性研究

针对复杂卫星载荷控制系统高可靠性提升问题,聚焦系统故障潜在原因,提出一种基于量化底事件与顶事件重要度解析的故障树分析方法。以卫星载荷控制系统设计原理及功能为基础,利用故障树分析法定义故障树顶事件,查找故障原因,确定与底事件之间的逻辑关系,构建故障树;利用布尔代数方法确定故障树最小割集,对故障树底事件进行定性分析;通过最小割集失效率对顶事件进行定性分析,调整单一底事件的质量参数,对底事件与顶事件重要度依赖关系进行量化。研究结果表明,故障树能直观显示系统存在的故障原因,主控芯片故障、时钟信号异常、上位机复位通道故障等为影响系统可靠性的主要故障因素,可根据量化底事件对顶事件故障的影响程度,实现对产品设计、生产、调试、运行过程中潜在故障的预先排查。

基于模糊综合评价的水下采油树结构可靠性分析

针对水下采油树结构可靠性分析,提出一种基于模糊综合评价理论的水下采油树结构可靠性分析方法。首先,通过分析不同厂家水下采油树构型,确定水下采油树的典型结构构型及组成,分析水下采油树在运行过程中所受的外载荷;其次,采用专家打分以及模糊综合评价法求得故障树底事件失效率,通过定量分析求解顶事件失效率、可靠度及可靠寿命曲线等可靠性指标;最后,对故障树进行重要度分析及失效率变化对系统结构可靠性的影响,结果表明:“树本体内磨损”的关键重要度最高,对系统结构可靠性的影响最大,是结构中的薄弱环节,应予以关注。研究成果可为水下采油树结构的风险评估提供技术参考,对水下采油树的设计制造提供一定的指导意义。

基于故障树和蒙特卡罗方法的地铁车门可靠性分析

[目的]车门系统是车辆运行过程中使用频率最高的关键系统,故有必要对其可靠性和故障特性进行研究,以保障城市轨道交通安全运行。[方法]基于上海轨道交通2021年2月至2022年2月间各线路车门的故障状况的数据,在给定的状态转移规则下,建立了基于FTA(故障树分析)的门系统仿真模型。在此模型的基础上,采用蒙特卡罗方法对未知故障模式进行可靠性模拟:进行静态仿真,利用线性全等法产生伪随机数来代替真实随机数,计算顶事件的失败率和基本事件的重要度;进行动态仿真,通过多次分布拟合,得到其可靠性分布和各部分寿命的采样值;由仿真试验绘制出系统的密度分布曲线和可靠性曲线。[结果及结论]数值结果表明,因为服从指数分布和韦布尔分布的基本事件在某些时间区间内失效概率很高,故系统在运行到该时间区间时很可能发生故障。

耦合信息物理系统的虚拟电厂可靠性评估

为分析信息系统和物理系统失效率对虚拟电厂可靠性的影响,提出耦合信息物理因素的虚拟电厂可靠性评估方法。首先分析了虚拟电厂的可靠性影响因素,再依据故障树分析方法建立了可靠性模型,并结合蒙特卡罗法提出了虚拟电厂的可靠性分析方法。最后算例表明,信息物理系统磨合完成后的虚拟电厂稳定性较高,各可靠性参数重要度一致;由物理系统失效引起的虚拟电厂失效次数较多。

基于动态故障树的CTCS-3级ATP系统可靠性分析

针对传统的可靠性分析方法分析CTCS-3级ATP系统动态失效问题的不足,提出采用动态故障树分析其可靠性.首先,分析系统的结构和功能建立动态故障树模型;其次,采用深度优先最左遍历算法搜索动态故障树模型,得到独立的子树;最后,在引入可修系统可靠性指标基础上,采用解析法和马尔科夫矩阵迭代法求解子树,结合分层迭代方法对动态故障树分析法改进,以减小运算量,使得上述可靠性指标能用于CTCS-3级ATP系统的可靠性评估.计算所得可靠性指标与可靠性框图分析得到的结果对比表明:动态故障树能够更好地描述系统的冗余性和容错性等特点,提高了可靠性指标的精度.

高压直流输电系统可靠性灵敏度分析模型

为从元件层面刻画高压直流输电系统可靠性影响程度,提出了直流系统元件可靠性灵敏度指标,结合故障树法及频率和持续时间法建立了高压直流输电系统元件可靠性灵敏度分析的组合模型,提出了直流系统可靠性评估概率灵敏度和关键重要度的定义。最后通过2个算例,对单/双12脉高压/特高压直流输电系统进行可靠性评估及灵敏度分析,基于计算结果对各元件或子系统对系统可靠性的影响及元件备用的影响进行了全面探讨。该方法对于识别系统的薄弱环节,对系统的增强措施分析及系统运行维修决策具有参考意义。

基于故障树分析法的供应链可靠性诊断方法及仿真研究

为研究供应链中各因素对供应链运营造成的影响,提出了一种基于故障树分析法的供应链可靠性诊断方法。该方法以供应商、制造商和分销商组成的三级供应链为研究对象,分析供应链失效的原因,借鉴机器零部件失效诊断分析的方法,运用故障树分析法的原理,将供应链诊断这一抽象问题予以具体化处理,建立供应链失效诊断的一般模型。针对模型的复杂性特点,采取蒙特卡罗仿真的方法,求解相关可靠性指标和诊断关键因素。仿真实例验证了该方法的可行性和有效性。

基于DFTA的地铁车站级综合监控系统可靠性分析

地铁综合监控系统是整个地铁系统可靠安全运行的重要保障,由于其具有可修性、功能相关性、顺序相关性、容错性及冗余性等特点,本文采用动态故障树分析法(DFTA)对其进行可靠性分析。在引入新的动态可靠性指标的基础上,采用直接计算法和Markov矩阵迭代法求解,最后引入分层迭代方法对DFTA进行改进,可减小运算量,使得这些动态指标可应用于地铁综合监控系统整个动态故障树的可靠性评估。本文建立某典型地铁综合监控系统的车站级综合监控系统(SMCS)及其3个子系统的DFTA模型,研究3个子监控系统互联对整个车站级监控系统可靠性的影响。研究分析结果表明,动态故障树分析法在对地铁综合监控系统可靠性的分析中能够考察各子系统互联对系统可靠性的影响,具有较强的实用性。

故障树与蒙特卡罗法在起重机主梁可靠性分析中的应用

针对传统的断裂力学和疲劳强度分析方法在起重机械主梁安全性评估中存在考虑因素不全面的问题,提出了故障树分析和蒙特卡罗仿真技术相结合的方法对起重机械主梁进行可靠性分析.以某起重机主梁为例,通过故障树分析建立了主梁的失效模型,应用蒙特卡罗抽样对其可靠性进行了仿真计算,结果证明了该方法的可行性与有效性,为起重机械主梁的可靠性分析和安全性设计提供了一定的借鉴和参考.

非计划孤岛下的微电网供电可靠性评估

微电网作为一种新型配电网结构,其最大的特点就在于可以在并网运行与离网运行之间灵活切换。这一特点使得微电网用户可以获得更高质量的电能供应,并且在地震、雪灾、大电网崩溃等极端条件下保证重要负荷的电力供应。文中应用故障树图法建立微电网离网运行模式下的可靠性模型,并用蒙特卡洛模拟法计算固定时间内微电网离网运行故障率,评估微电网在极端条件下的持续供电能力。以实际微电网系统为例,分析微电网各元件对其离网持续运行能力的影响程度,为微电网的架设提供了建议。

基于结构重要度的AGREE软件可靠性分配方法

软件可靠性分配是软件可靠性设计的一项重要任务。软件可靠性分配中的AGREE法的关键在于重要度和复杂度的计算。采用故障树中的结构重要度分析方法,构造重要度因子。并结合单元规模估计值及故障树结构,构造复杂度因子。实例计算表明,该方法能够有效地进行软件可靠性指标分配。

城市埋地燃气管网失效树的研究

城市埋地燃气(主要包括天然气、煤气)管网在运行中会受到复杂环境因素和人为因素的影响,如果发生失效,就会直接威胁着管道沿线附近人员生命和国家财产的安全,因此有必要对燃气管道进行可靠性分析。失效树分析(Fault Tree Analysis)是一种已被广泛应用的可靠性分析方法。文章选取失效树分析法对引起城市埋地燃气管网失效的各方面因素进行了全面地系统分析,建立了以燃气管网失效为顶事件,包含了116个基本事件的城市埋地燃气管网失效树。通过逻辑运算,得到了失效树的287个最小割集,并通过实例计算与分析对上述失效树进行了验证。通过对最小割集的分析,得到了影响城市埋地燃气管网可靠性的各影响因素的逻辑关系。结果表明,第三方破坏、腐蚀、制造缺陷等是影响城市埋地燃气管网可靠性最主要的因素,并提出了相应的措施以提高燃气管网的可靠性。

计算机辅助FMECA与FTA正向综合分析方法研究

FMECA(FailureModeEffectandCriticalityAnalysis)和FTA(FaultTreeAnalysis)是分析系统故障因果关系的两种常用技术 .大量工程实践表明 ,它们在用于系统安全性、可靠性分析时取得了显著的效益 .这两种技术分别独立应用时 ,既有各自的优点 ,也存在着一定的缺陷和不足 ,为此综合了FMECA与FTA的优点 ,阐述了复杂动态系统FMECA与FTA综合的思路 ,着重阐述了由计算机辅助FMECA向FTA正向综合建立故障子树的推理算法 ,通过三余度舵机系统的应用 ,证明该方法效果良好 .

基于条件规则与故障树法的燃气轮机故障诊断

针对燃气轮机各类故障的诊断问题,将条件规则与故障树法相综合的诊断技术应用到燃气轮机的故障诊断研究中。在建立燃气轮机失效故障树的基础上,通过归纳总结典型的故障案例和维修经验,构建了基于条件规则的逻辑推理模型,利用基于信号处理技术的燃气轮机故障分析原理,在故障树的中间事件和底端事件上,增加了具体故障分析的条件规则,并进行了物理和逻辑判断,以确定故障树每个分支的诊断选择,从而明确了每一步的故障诊断分析,最终得出了精确的故障原因和故障部位。结合某海上石油作业区燃气轮机发电机组的转子振动故障实例,在进行燃气轮机发电机组在线监测的基础上,运用基于条件规则的故障树法快速而准确地分析出了故障的根本原因。研究结果表明,该诊断方法简单易行,便于维修技术人员掌握,可广泛运用于燃气轮机发电机组的可靠性维护。

基于故障树的油气管道泄漏模糊可靠性评估

基于油气管道泄漏故障树,建立了油气管道泄漏事故及其影响因素不可靠度求解模型,实现了对油气管道可靠性的定量评估。采用左右模糊排序法将代表专家意见的模糊数转化为模糊可能性分数FPS,并在整合专家意见时,引入专家权重对其进行修正。专家权重与故障树基本事件权重,是通过建立不同的模糊层次分析结构模型,依据模糊互补判断矩阵的性质确定的,并通过相容性和一致性检验,确保专家决策的可靠性。各事件的故障概率求解结果可以定量反映其对管道不发生泄漏可靠性的影响程度,据此对实际算例进行了分析。

抽油泵故障树及模糊综合评判组合分析研究

故障树分析可以描绘出系统失效和零部件失效的逻辑因果关系,能够给出抽油泵中影响可靠性的一些共性因素。对于实际运行的抽油泵系统,又有一些特殊的个性因素(不确定因素)影响其可靠性。作为研究不确定信息手段的模糊理论可以弥补故障树分析和评估中的不足。文中将故障树分析和模糊综合评判分析相结会,建立了组合分析法,并对抽油泵进行了可靠性分析。根据有关文献中给出的故障树分析结果,进行了实际分析计算。实际应用表明,将故障树及模糊综合评判用于抽油泵的可靠性分析及评价是可行的,其分析评判结果可作为制定提高抽油泵可靠性的依据。

基于故障树理论的不精确推理方法研究

推理机是专家系统的重要组成部分,直接影响专家系统的实用性和判断的正确性。文章探讨了农机液压系统故障诊断专家系统的推理机实现问题,研究了基于故障树理论的不精确推理方法,经过系统开发验证,该推理方法应用于故障诊断专家系统中,具有较高的诊断效率和准确性。

油气管道腐蚀可靠性的贝叶斯评价法

对油气管道腐蚀危害因素进行分析,建立其失效故障树。根据故障树分析原理,找出导致管道腐蚀穿孔破坏的23个因素。通过对故障树的定性分析,采用下行法求出油气管道腐蚀失效故障树的96个全部最小割集,并确定失效的主要影响因素。结合最小割集不相交化法和贝叶斯可靠性评定法对管道腐蚀失效进行定量分析,通过某油气管道事故统计数据,利用贝叶斯可靠性评定方法求出油气管道腐蚀可靠性的一阶矩和二阶矩。对一阶矩和二阶矩进行拟合,求出油气管道腐蚀可靠性的第一近似下限和第二近似下限。结果表明:得出的油气腐蚀管道贝叶斯可靠性评价结果可以指导管道系统的维护和维修,降低管道运行的风险。

基于蒙特卡罗法的高压直流输电系统可靠性评估

针对故障树分析法在高压直流输电系统可靠性评估中的不足,提出一种以蒙特卡罗法为基础并结合故障树分析,对直流输电系统进行可靠性评估的方法.首先根据引起直流输电系统失效的原因,建立高压直流输电系统的故障树结构,建树过程中考虑了元件的维修与备用相关性;然后采用改进的蒙特卡罗仿真技术对该故障树进行模拟分析,并对一实际直流输电系统进行了仿真,结果表明所提方法是合理和有效的.

失效树分析的矩阵化方法

研究了布尔代数运算的矩阵化表示方法，并在此基础上，基于上行法提出了一种求解失效树顶事件失效概率及元件重要度的矩阵化方法，使得系统可靠性分析的失效树方法能够简便、容易地在计算机上自动进行。算例表明，本文方法正确、可靠。