船舶主机系统故障诊断中故障树分析法的应用

摘 要：近年来，随着我国经济及贸易的快速发展，水上运输行业同样取得了广泛的应用；由于船舶的常处于水上作业，各类维修工作及救援工作较陆地存在较大的难度，而一旦船舶在运输过程中发生任何细小的安全事故，带来的各类损失和危害将会十分严重，因此为了保证各类用途船支的行驶稳定性及安全性，对船舶进行日常的故障诊断是必不可少的工作，而船舶主机系统作为整体船舶的核心部件，经历了长时间的工作而产生各类安全隐患是很难避免的，而故障诊断分析方法的出现，能够保证对船舶主机系统存在的细小隐患第一时间进行科学、全面、高效的发现与诊断，从而及时采用相关措施对其出现的各类问题进行针对性的处理和完善，从而为船舶主机系统的平稳健康运行保驾护航。

关键词：船舶主机系统；故障诊断；故障树分析法；应用

中图分类号：U672 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0171-02

Abstract： In recent years， with the rapid development of economy and trade in our country， the water transportation industry has also obtained the widespread application； because the ships are often in the water operation， each kind of maintenance work and the rescue work has the bigger difficulty than the land. And once the ship in the process of transportation any small safety incidents， the various losses and hazards will be very serious， so in order to ensure the stability and safety of the various uses of the vessel， it is necessary to make daily fault diagnosis for ships， and it is difficult to avoid all kinds of hidden dangers caused by the long time work of the ship"s main engine system， which is the core part of the whole ship， and the main engine system of the ship is the core part of the whole ship. The fault diagnosis is the emergence of the analysis method， which can ensure the scientific， comprehensive and efficient detection and diagnosis of the small hidden dangers of the ship"s main engine system at the first time， so as to timely make use of relevant measures to deal with and improve the various problems that appear in order to protect the smooth and healthy operation of the ship"s main engine system.

Keywords： ship main engine system； fault diagnosis； Fault Tree Analysis； application

近年来我国水上运输行业得到了快速的发展，国内船舶的数量也在快速增多，而影响各类船舶运行状态及使用寿命的核心部件就是船舶的主机系统，一旦船舶主机系统运行中出现任何事故，带来的危害是难以估量的；同时由于船舶主机系统的工作原理较为繁琐，运行机制相对复杂，同时组成机构包含的设备、部件种类繁多，任何一个环节出现隐患都会对船舶的整体主机系统的正常运行产生严重影响，因此船舶主机系统故障诊断成为了制约水上运输行业发展的重要问题之一；故障树分析法能够为船舶主机系统故障诊断提供科学的措施和方法，通过画出故障树形图，其中划分为树干与分枝，把各类问题以及故障出现的原因清晰的在树形图中体现出来，对船舶主机系统进行全方位、准确化的故障分析；本文首先阐述了船舶主机系统常见的故障及故障分析的重要性，然后分析故障树分析法的基概念，最后就船舶主机系统故障诊断中故障树分析法的应用进行了讨论与研究。

1 船舶主机系统故障诊断的重要性

船舶主机作为保证船舶在水上平稳正常行驶而安置的核心动力设备，其重要性不言而喻，其主机系统的故障诊断工作格式重中之重，这就导致了主机系统的组成结构相对复杂繁琐，而我国国内现有的船舶很大一部分都是运用内燃机中的往复式柴油机作为船舶的主体动力，其中有少部分军用船舶如航空母舰等使用核动力主机和电动主机，目前船舶主机系统主要有三个结构組成，分别是主动力装置、辅助动力装置以及其他各类辅机和设备。其中每一个设备细小的故障都会对出其他结构的运行埋下安全隐患，影响到整体船舶的正常运行，而其中常见的隐患主要求海水循环系统故障、管低温淡水系统故障、滑油及燃油系统故障、启动系统故障、近气及排气系统故障等都会对船舶主机系统的正常运行产生重要影响，任何一种故障的出现都会引发船舶及船上工作人员的生命财产安全。

2 故障树分析法的概念

（1）故障树分析法的定义。故障树分析法是对各类系统工程进行安全监测、问题分析、故障诊断的重要手段，由于各类系统功能的组成结构层层递进、环环相扣，各类问题十分复杂且联系紧密，而故障树分析法是以一个系统的核心问题为出发点，将整体问题分为各种细小问题层层分化，分析各个问题之间的联系和原因，追根溯源从而发现整体问题的核心隐患，同时通过树状的逻辑谱图把各个问题之间存在的联系进行直观、清晰、全面的体现。（2）故障树分析法的一般步骤。故障树分析方法最核心的环节就是以事件的主要问题作为树状图的主干，事前要对该时间的实际需求或问题源头进行科学合理的提出与确立；然后可以采用定性或定量两种方法进行分析，定性分析就是将树状图的主干进行拆分，把复杂的问题分为众多细小的问题，以众多细小问题为突破口，从而使困难问题得到简化；而定量分析则是为了科学、准确的分析主干问题出现的概率，通过分析主干问题的组成事件发生的概率以及分枝问题和主干问题的联系程度，最终分析出主干问题可能发生的概率，以树状图的主干为出发点，全面解析引发此问题的各种影响因素和成因，把各种成因作为主干的枝干，再以枝干问题的产生原因及影响因素为出发点，进行层层解析、简化从而分析出问题的源头；但这一过程中，要明确树状图的边界时间的限定，通过对分析问题的囊括性确定树状图的深度与广度，然后再分析各类细小事件中存在的不足与隐患，从而发现问题出现的源头，最后通过有针对性的手段，高效、准确对树状图中出现的问题及隐患层层突破，从而保证整体时间的科学性、合理性及安全性。（3）故障树分析法在故障诊断中的优越性。故障树分析法作为当下先进的故障诊断及风险评估方法，在我国各个行业都能看到起身影，如在化工、机械设计、运输行业等行业得到广泛应用，为各类机械系统的安全隐患的发现、排查、解决提供了极大的保证；故障树分析法可以把復杂系统科学、全面的分化为各个细小的子系统，并根据系统之间的相互联系构建出清晰、明了的数学模型，通过树形机构对整体系统进行清晰全面地审核、考证和故障检测，不仅如此，还可以凭借各种设备在运行过程中反馈出的信息以及主机系统的实际运行状态进行层层分析，对每一个层面的隐患进行检测和排查，从而科学、合理的发现并反馈出整体过程存在的漏洞及隐患，并以问题出现的根本原因为参考依据准确得出故障可能出现的概率，然后凭借引发问题的原因选择正确合理的措施第一时间排除隐患，把问题扼杀在摇篮中；故障树分析法为故障诊断提供了科学、合理的处理方法，保证了诊断结果的准确性与及时性，有利于提高处理方法的针对性和有效性。

3 船舶主机系统故障诊断中故障树分析法的应用

（1）船舶主机系统故障树分析法树形图的构建。船舶主机系统是整体船舶正常运行的动力源头，因此对船舶主机系统进行故障诊断工作不得有丝毫怠慢，而通过故障树分析方法对船舶主机进行故障诊断能够准确、全面的发现故障的起因及问题发生的概率，并确定科学、准确的防范、解决措施，而故障树分析法的重要任务就是树形图的建立，由于船舶主机系统和其他简单的电器设备在功能上存在极大差异，使得船舶主机系统机构工作原理极为复杂，整体系统中包含了各类设备及辅助装置，任何一个细小的问题都会存在不同的几率引发整体主机系统的瘫痪，因此在此过程中的树形图就应该以船舶主机的常见故障为主干，分析其中的各类问题，如海水系统问题、喷油器冷却淡水系统问题等二级问题，然后再以二级问题为出发点，分析出发动机出口高温淡水温度升高或降低等原因产生的影响，把实际运行中的工作状态及问题与树形图的理论做到科学合理的结合，并根据职工的工作经验及设备之间的联系构建清晰、准确的树形图，通过树形图反馈出的信息把问题的起因层层分析与把船舶主机系统分化为各种单一的结构，从而深入、直观的发现船舶主机系统运行中可能发生的隐患。（2）高低温淡水系统故障树分析。高低温淡水系统作为船舶主机系统的重要组成系统，其安全性和稳定性将对船舶主机系统的正常运行产生直接影响，而对该系统通过故障树诊断法进行故障诊断时，海水、空气、淡水水温等因素都会对该系统产生影响，可以将该问题分为几个分支，而引发高低温淡水系统无法正常运行的主要原因在于下列几点：首先是船舶发动机的出水口高温的影响，无论是温度升高或者是减低，都可能引发系统无法正常运行；其次是发动机进水口高温淡水压力过低会对整体产生影响，同时海水、空气、滑油冷却器低温淡水出口处的温度变化也是该系统诊断的重要因素，通过树形图之间的关系进行很好的分化，能够对其中的各个影响因素进行排查，保证船舶的高低温淡水系统出现隐患的概率降到最低。（3）船舶润滑系统的故障树分析。船舶主机系统引起功能的复杂性使得其各类组成机构也十分庞大，而其中与各个系统都存在着密切联系的一个机构就是润滑系统，该系统是船舶运行过程中能源转化及设备运行的前提保障，而船舶主机中一些常见问题都可能引发润滑系统出现运行事故，而为了很好排查该系统的隐患，根据故障树分析法可以分析出发动机进口润滑油的温度变化、压力变化对该系统产生的影响，然后以温度、压力为分枝点，分别分析出温度升高、减低对该系统运行状态的影响以及压力下降上升使得各类设备运行情况发生的变化，根据实际工作中的各种变化，分析得出可能引发润滑系统出现故障的原因，通过有效的方法进行排除，从而保证其正常运行。（4）起动机系统的故障树分析。起动机系统作为船舶主机系统的动力来源，而船舶长时间处于水上运输，对船舶起动机的各种维护及保养工作很难落实到位，同时在水上一旦起动机发生故障，抢修的难度及带来的不良影响可想而知，其各种隐患带来的影响十分严重，应用故障树分析法对其进行层层排查，从而保证其高效、安全，首先需要检测发动机的运行情况，而其常见的问题就是发动机的旋转状态，现实运行中常出现发动机慢转然后就停止工作，或者发动机单纯的旋转但无法启动，这两种现象产生的原因及引发的不良影响，在源头上针对各种问题制定解决方案，从而保证起动机系统处于安全状态下健康运行。

参考文献：

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