模糊故障樹分析法在某航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

黨軍強(qiáng)

摘 要：針對傳統(tǒng)故障樹難以確定基本事件發(fā)生概率這一現(xiàn)狀，通過引入模糊集概念，用三角模糊數(shù)來描述底事件的發(fā)生概率。將傳統(tǒng)故障樹中基本事件的發(fā)生概率模糊化，對所建立的故障樹進(jìn)行定量計(jì)算分析，得到航空發(fā)動(dòng)機(jī)頂事件發(fā)生的模糊概率。然后計(jì)算各基本事件在不同截集下的概率重要度并進(jìn)行排序，得到發(fā)生概率較高的底事件。案例分析結(jié)果表明，該方法對航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷及系統(tǒng)的可靠性有積極的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞： 模糊故障樹;航空發(fā)動(dòng)機(jī);概率重要度;可靠性

0 前言

由于在其全壽命周期的前期，無法獲得大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場數(shù)據(jù)，系統(tǒng)單元失效還有一些主觀的人為因素，如操作失誤、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等因素[1]。所以，引入模糊理論不僅具有重要的理論意義，也是實(shí)際操作與實(shí)驗(yàn)的迫切需要。

考慮到航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜苛刻的工作環(huán)境，人為因素造成的影響難以用具體的數(shù)據(jù)來表示，故運(yùn)用三角模糊數(shù)來給出基本事件概率的可能性分布，實(shí)現(xiàn)故障概率的模糊化。依據(jù)故障樹對發(fā)動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)、使用中常見的故障，從現(xiàn)象到原因、排障方法進(jìn)行分析，總結(jié)出發(fā)動(dòng)機(jī)故障特性和診斷方法。

模糊故障樹分析中既有用模糊數(shù)表示的事件，又有用概率值表示的事件，如何用模糊數(shù)表示事件的概率并進(jìn)行運(yùn)算，成為此方法的關(guān)鍵問題[2]。本文的解決思路是通過非模糊化的方法將模糊數(shù)轉(zhuǎn)化為確定量，用傳統(tǒng)故障樹分析法進(jìn)行定量分析。

1模糊故障樹分析法

故障樹分析法就是把最不希望發(fā)生的故障作為分析目標(biāo)，通過邏輯演繹找出可能造成系統(tǒng)失效的各種因素，用符號和邏輯門把頂事件、中間事件、底事件連接成倒?fàn)顦湫芜壿媹D。再定性分析可能引起系統(tǒng)失效的組合方式，定量計(jì)算頂事件發(fā)生的概率和基本事件對系統(tǒng)失效的影響程度，提高系統(tǒng)的可靠性。

本文將模糊理論與傳統(tǒng)故障樹相結(jié)合，用模糊數(shù)表示底事件的發(fā)生概率，是一種評判復(fù)雜系統(tǒng)可靠性與安全性的有效方法[2-3]，即模糊故障樹分析，簡稱FFTA（Fuzzy Fault Tree Analysis）。

1.1模糊數(shù)

同理，得到其他截集下底事件發(fā)生的概率重要度系數(shù)并進(jìn)行排序，可得到對頂事件影響較大的幾個(gè)底事件，對其采取相應(yīng)的措施，可減小系統(tǒng)的故障率，提高可靠性及安全性。

2.3故障原因

通過故障樹定性分析和概率重要度系數(shù)的比較可知，頂桿卡在關(guān)小位置、活塞環(huán)故障、活塞鍥體、活塞銷斷裂的比例較大，是影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)的主要原因，須加以重視并采取必要的措施。就活塞環(huán)這一故障，主要表現(xiàn)為拉缸、磨料磨損等，其主要原因是活塞環(huán)外圓周面急速磨損致使其徑向尺寸急速減小，這不僅破壞了其外圓密封面，也導(dǎo)致環(huán)的彈力快速下降，貼合性降低，最終導(dǎo)致活塞環(huán)的密封性能失效。故在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)活塞環(huán)，并且盡可能使用推薦型號的燃油和潤滑油，避免溫度過高而使油膜破壞。

3結(jié)論

通過計(jì)算出不同截集下頂事件的失效概率，能基本確定故障發(fā)生的位置。本方法的優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算方法和估計(jì)策略簡單直觀，可用模糊語言來表述故障發(fā)生的可能性;針對復(fù)雜環(huán)境和工作條件，能提供一種較為合適的函數(shù)結(jié)構(gòu)來合成各種事件的主觀判斷結(jié)果。

模糊故障樹分析法能夠解決傳統(tǒng)故障樹難以確定底事件精確概率的故障分析問題。它采用多種模糊數(shù)、模糊語言及精確概率值表示事件發(fā)生的概率，解決了傳統(tǒng)故障樹在分析工程問題中的困難，具有較大的靈活性和適應(yīng)性。既反映了概率本身的模糊性，又容許概率值存在一定的誤差，將現(xiàn)場和少量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，使數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)得到充分利用，分析結(jié)果的可信度也會增大。不僅能達(dá)到經(jīng)典概率論的分析目的，還能在定量分析時(shí)，包容統(tǒng)計(jì)過程中各種因素的影響和專家經(jīng)驗(yàn)的局限性，反映數(shù)據(jù)本身存在著的不確定性。

4參考文獻(xiàn)

[1]趙德孜，溫衛(wèi)東，段成美.故障樹模糊分析方法的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.

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