A1、A2与下一层事件B1、B2、X1、X2、X4的连结均为“与门”,所以成行排列:
下面依此类推:
整理上式得:
下面对这四组集合用布尔代数化简,根据A·A=A,则X1·X1=X1,X4·X4=X4,即?
又根据A+A·B=A,则X1·X2+X1·X2·X3=X1·X2,即
于是,就得到三个最小割集{X1,X2},{ X4,X5},{ X4,X6}。按最小割
集化简后的事故树,如图4-26所示:
2. 结构法
这种方法的理论根据是:事故树的结构完全可以用最小割集来表示。 下面再来分析图4-25事故树示意图: A1∪A2=X1·B1·X2∪X4·B2 =X1·(X1∪X3)·X2∪X4·(C∪X6)
=X1·X2∪X1·X3·X2∪X4·(X4·X5∪X6) =X1·X2∪X1·X2·X3∪X4·X4·X5∪X4·X6 =X1·X2∪X1·X2·X3∪X4·X5∪X4·X6 =X1·X2∪X4·X5∪X4·X6
这样,得到的三个最小割集{ X1,X2}、{X4,X5}、{X4,X6}完全与上例用行列法得到的结果一致。说明这种方法是正确的。
3. 布尔代数化简法
这种方法的理论依据是:上述结构法完全和布尔代数化简事故树法相似,所不同的只是“∪”与“+”的问题。实质上,布尔代数化简法中的“+”和结构式中的“∪”是一致的。这样,用布尔代数化简法,最后求出的若干事件逻辑积的逻辑和,其中,每个逻辑积就是最小割集。现在还以图4-25为例,进行化简。
T=A1+A2=X1·B1·X2+X4·B2 =X1·(X1+X3)·X2+X4·(C+X6)
=X1·X1·X2+X1·X3·X2+X4·(X4·X5+X6) =X1·X2+X1·X2·X3+X4·X4·X5+X4·X6
=X1·X2+X1·X2·X3+X4·X5+X4·X6 =X1·X2+X4·X5+X4·X6
所得的三个最小割集{ X1,X2}、{X4,X5}、{X4,X6}与第一、第二种算法的结果相同。
四.故障树在故障诊断中的应用实例
设某船在工作100 h后突然发生电力系统失电故障,现要在最短时间内排除故障,试确定故障诊断程序.根据该船的内部结构及功能关系,建立如图3所示的故障树模型。
图3 某船电力系统失电故障树模型
现求得系统的不交最小割集共有14个,分别为:{主配电板故障},{电力分电箱故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,80 A整流器故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,充放电板故障),{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,手摇泵故障,燃油泵故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关
故障,滑油泵故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,海水泵故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,淡水泵故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,热交换器故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,膨胀水箱故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,辅机蓄电池组故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,柴油机故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,发电机故障},{应急电源蓄电池组故障,电源开关故障,变压器故障}。
若已知各底事件的故障数据MTBFi (Mean Time Between Failures)及MTTDi,求得相关数据如表1所示。按R (t)由大到小排序,确定该船故障诊断的最优顺序为:主配电板——电力分电箱——电源转换开关——应急电源蓄电池组——发电机——柴油机——膨胀水箱——辅机蓄电池组——充放电板——淡水泵——海水泵——滑油泵——变压器——热交换器——80A整流器——手摇泵——燃油泵。
五.结语
采用基于故障树的故障诊断方法进行系统故障诊断时,根据底事件发生概率,可确定系统各故障模式的发生概率;对故障模式发生概率排序,可确定各 故障模式对系统故障的影响大小;对最小割集发生概率排序,可确定各故障模式下故障原因和原因组合的发生概率大小;对各底事件关键重要度排序,可确定各功能单元对系统故障的贡献大小;对故障判明效时比排序,可确定故障诊断的最优程序.一旦系统给定。故障树结构确定,底事件故障分布、发生概率及平均故障检测时间已知,就可以自动组织和生成相应故障诊断规则,并根据需要分析到指定的级别层次,因而该方法也叫智能故障诊断方法。