电梯故障检测中故障树理论的应用分析

电梯故障检测中故障树理论的应用分析

在电梯控制系统故障检测方面，很多先进的技术和理论已经应用进去，各个不同的电梯生产厂商都有自己的比较成熟的电梯控制系统故障诊断系统。对电梯控制系统故障检测的方法主要有基于规则的专家系统，模式识别等。文章主要分析故障树理论在检测电梯故障中的应用。

一、故障树分析法

故障树分析法，英文Fault Tree Analysis，简称FTA，一种将系统故障形成原因按树枝状逐级细化的图形演绎方法。通过对可能造成系统故障的各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素等)进行分析，画出逻辑框图(即故障树)，再对系统中发生的故障事件，作由总体至部分按树枝状逐级细化的分析，并对系统在方案与初步设计阶段进行可靠性安全性分析，常用于系统的故障分析、检测和诊断，找出系统的薄弱环节。

二电梯的典型故障

急停是瞬间发生的没有匀减速过程停止的故障。急停如果是较规律地出现，如外供电系统突然停电或是主保险丝熔断、空气开关跳闸，门刀碰层门锁轮引起层门触点瞬断，电子印板上的某个元件击穿损坏等，则比较容易判断故障原

因。如果属于偶然性的，即随机出现，或是差错累积到一定程度爆发一次，就比较难于诊断故障点。急停故障原因十分复杂，对于故障诊断系统来说需要首先分清是有规律的还是随机的，其次是判明大致发生在起动、运行和减速哪个阶段还是不分阶段，最后是分清大致发生在速度分离点前还是后，是减速开始点前还是后、门区外还是内等。 三、检测方法：建造电梯系统故障树 （一）建树方法

故障树的建造是FTA法的关键，故障树建造的完善程度将直接影响其定性分析和定量计算的准确性。本文采用的方法是演绎法建树。该法是先选定系统中不希望发生的故障事件为顶端事件，其后第一步是找出直接导致顶端事件发生的各种可能因素或因素组合，如硬件故障、软件故障、环境因素、人为因素等。第二步再找出第一步中各因素的直接原因。循此方法逐级向下演绎，一直追溯到引起系统发生故障的全部原因，即分析到不需要继续分析原因的底事件为止。然后，把各级事件用相应的符号和适合于它们之间逻辑关系的逻辑门与顶端事件相连接，就建成了一棵以顶事件为根，中间事件为节，底事件为叶的具有若干级的倒置故障树。 （二）建树步骤

故障树分析过程是一个对系统深入认识的过程，要求分析人员把握系统内在联系，弄清各种潜在因素对故障发生影

响的途径程度，在分析中发现问题，找出故障与系统的逻辑关系，确定薄弱环节。

（三）建树规则

故障树分析法是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法。在清晰的故障树图形下，显示出系统故障内在联系，并反映零部件故障与系统之间的逻辑关系，便于围绕某些特定的故障树状态作层层深入的分析。建树时应遵循： 1、建树前对所分析系统有深刻了解，广泛收集有关系统设计运行流程图、设备技术规范等描述系统的技术文件和资料，进行深入细致分析；

2、对故障事件应精确定义，指明故障是什么，在何种条件下发生，即应有唯一解，切忌模棱两可，含糊不清； 3、选好顶端事件，选择的顶端事件必须是能进一步分解的，即可以找出其发生的次级事件。否则，就有可能无法对事件进行分析；

4、合理确定系统的边界条件，边界条件包括：确定顶事件、确定初始条件、确定不许可事件、以及作出一些必要的假设，不考虑人为失误等均可为系统的边界条件； 5、对系统中各事件的逻辑关系及限定条件必须分清楚，不能产生逻辑关系上的紊乱和限定条件之间的矛盾。 （四）建立电梯系统急停故障树

按照建树的步骤首先要进行系统分析判明故障，即对电梯系统的正常状态和正常事件，故障状态和故障事件给出确切的定义。在此基础之上即可以方便的建立急停故障树了。 接下来是为故障树选定顶事件，顶事件是系统不希望发生的事件。因此，对系统的任务、边界、以及功能范围必须给予明确的定义，对系统的运行程序、环境条件、各部件的成功或失败准则都应有明确定义。这里顶事件是电梯急停。电梯系统顶事件不止一个，急停的顶事件可能只是许多系统失效事件之一。因为电梯系统内的每一个部件都以一种特定的方式与其他部件相联系，而完全相同的部件在不同的系统里面可以具有不同的特性。

系统边界条件的确定使得故障树的规模不会漫无边际的庞大，因此，在建树之前，边界条件必须先确定。边界条件又可分为内边界和外边界，所谓外边界，指的是将对系统的哪部分进行具体分析，因而，外边界的选择决定了分析的广度。例如，在分析电梯急停故障时，所有能够引起急停的部件或故障形式都将包括在分析范围之内，并给出它们的初始状态，因为系统中有的部件可能有数种工作状态，需要确定当顶事件发生时这些部件所处的状态，并排出掉那些与急停无关的初始条件。所谓内边界，实际上是指一种分界极限，因而，内边界的选择限制了分析深度。例如，以继电器为例，它的失效模式包括：触点断开、触点粘结、线圈断路和线圈

短路，引起触点断开的原因可能是因为触点断裂、弹簧失效或者触点表面严重氧化等等，而触点断裂又可进一步追溯到更深层次的原因，直至触点的分子结构等等，这种分析方式将会使故障树跟本无法建立下去。因此，必须在建树之前，首先确立分析过程中的分解极限，这就是内边界。 在建完树后还要对其按照建树规则进行系统，仔细的检查，确保树的完整性与正确性。 参考文献：

[1]张建民.面向机电系统状态监测与故障诊断的现代技术.北京理工大学学报. 2004,(9).

[2]许春义.电梯电气系统故障分析与检测.价值工程,2012（09）

作者简介：陈建武（1979年11月5日）性别：男，职称：助理工程师，籍贯：江苏江阴，民族：汉，学历：本科。

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