故障树分析法在门式起重机维修中的应用分析

摘 要：随着现代物流与建筑、工业、机械的飞速发展，门式起重机的应用扩展到广泛的领域。但是在设备长期运行的同时，门式起重机故障发生的概率也比较高。实践证明，将故障树分析法应用于门式起重机故障诊断中是非常有效的。本文对故障树分析法在门式起重机维修中的应用进行探讨。

关键词：故障树分析法；门式起重机；分析

引言

门式起重机是现在最常见的吊装设备，它主要应用于铁路货运、港口货运等吊装货物的地方，主要起卸妆作用。之所以称作门式起重机，就是因为它的金属框架像门形，起载时主要依靠两个支架，这样就能实现在地面上行走，起重机上的主梁具有往回伸缩的功能，所以可以自由吊装货物。门式起重机的边框加大，但是其结构简单，所以在实际的应用中能够得到广泛的使用，基于它的安全性、可靠性、经济性，它的使用越来越受到重视。对于其他的起重机而言，由于自身结构的复杂性，在实际的使用过程中不能够准确地、及时地查清故障的原因，所以不能及时地解决故障，这样就会给企业带来不可挽回的损失，同时面对复杂的起重机，机械维修师很难对故障进行检修，不能对起重机的故障进行有效地维护，所以在实际中门式起重机的使用比较广泛。

1 门式起重机概述

起重机是起重机械的一种，是一种不断循环、间歇运动的机械。他的循环工作包括：取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行一个反方向的运动，使得所取物品位置返回，以便有效的进行下一次循环。起重机的设计、外在工艺、管理和使用等都有着非常特殊的技术要求。起重机主要包括的种类机构有运行机构、变幅机构、回转机构、起升机构和金属机构等等。根据起重机结构的不同，也可以分为桥架型起重机和臂架型起重机。机架型起ฏ重机中的门式起重机是减轻体力劳动，提高劳动生产率、实行现代化物流运输、物料装卸机械化、自动化必不可少的设备之一。

门式起重机是桥式起重机中的一种变形，主要用港口货运、铁路货运等物流运输。包括室外散货、货场的装卸作业。门式起重机的金属框架像门形框架，承载主梁下安装两条支脚，可以直接在地面上的轨道上行走，主梁两端可以具有外伸悬臂梁。门式起重机具有通用性强、作业范围大、适应面广、场地利用率高等特点，在一些港口货场等地得到了广泛的使用。门式起重机已是历史悠久的传统生产产品，主要的配件相当的成熟，产品的标准化 ，系列化、通用化对制造单位的经济效益有重要的影响。门式起重机具有结构简单、可靠、的特点，随着人类生产里的发展，对门式起重机的使用频率、起重量的增大对门式起重机的安全性能、经济性能、效率等问题，也越来越引起人们的重视。门式起重机分为普通门式起重机、水电站门式起重机、造船门式起重机、集装箱门式起❥重机，以上是根据其用途以及工作特点分的。

普通门式起重机主要是指吊钩、抓斗、电磁、葫芦门式起重机，同时也包括半门式起重机。

2故障树分析法概述

近年来在现代化生产中复杂系统的故障诊断技术越来越受到重视，故障诊断技术已成为一个十分活跃的研究领域。如果系统由于某一零部件的原因出现故障而又未能及时发现和排除，不仅可能导致设备的损坏，影响任务的按时完成，降低工作效率，更严重的将会造成机毁人亡的重大事故。故障诊断与检测的目的就是及时发现故障并进行有效的处理，防止故障的扩散与恶化。近几十年来，故障诊断技术得到了深入广泛的研究，提出了包括故障树分析法（FTA）在内的众多可行的方法。故障树分析法是在建造正确合理的故障树的基础上，采用逻辑推理诊断法或最小割集诊断法进行故障诊断。逻辑推理诊断法采用从上而下的测试方法，从故障树顶事件开始，先测试最初的中间事件，根据中间事件测试结果判断测试下一级中间事件，直到测试底事件，搜寻到故障原因及部位。最小割集诊断法逐个测试最小割集，从而搜寻故障源，进行故障诊断。当系统比较简单时，故障树分析法是一个非常快速、准确的故障诊断与定位方法，可用于设备的故障预测和诊断，帮助维修人员快速准确地查找故障，分析或改进系统中的薄弱环节，故障树分析法已成为系统故障诊断技术的一个重要组成部分。故障树分析法的原理是先建立故障树模型，采集所需的故障数据。再进行故障树的定性分析，得到最小割集和定性重要度；然后进行☪定量分析，计算顶事件发生概率及重要度计算；最后对数据结果进行分析，提出相应的薄弱环节分析建议和提高可靠性的方法。

3故障树的建造

建立故障树，首先应对机械设备及系统的工作原理和组成、控制过程、基本元部件的作用、元件之间的连接情况都要很清楚，再结合维修管理经验，对原理图、接线图、逻辑流程图等进行综合分析。本文以门式起重机发生故障作为顶事件，3种常见的故障模式（轨道及主梁部分故障、制动器故障和减速器故障）为中间事件，循序渐进地找出每层事件发生的所有可能出现的原因，一直分解到基本事件为止。

4故障树的分析

4.1定性分析法与定量分析法

故障树建立的门式起重机故障树模型既可进行定性分析，又可进行定量分析。通过对其进行定性分析，能够确定最小割集和定性重要程度，定性重要度则说明了各个最小割集对系统和设备故障贡献大小。通过定量分析，能够得出系统或设备的最小割集的概率重要度。概率重要度从量上指出了最小割集对系统或设备故障的贡献大小。

4.2故障树的定性分析

故障树的顶事件发生的起因不一定是每一个基本事件，当有一组事件发生时必然导致顶事件的发生，则该组事件的集合定义为一个割集。如果去掉割集中任何一个基本事件就不再成为割集，则该割集叫最小割集。故障树定性分析的目的就是根据不同逻辑门的运算推导得到故障树的最小割集。门式起重机故障树模型从下而上采用Semanderes算法对逻辑门置换并简化吸收，可得到顶事件的布尔表达式，即可得到故障树最小割集。并可根据最小割集求出每个基本事件的结构重要度。

4.3故障树的定量计算

4.3.1顶事件概率的计算

通过输入基本事件的故障概率，经逻辑运算得到顶事件发生概率。在实际工程中，部件的失效概率≤0.1时，可将最小割集近似为独立事件，按照公式计算顶事件发生概率，可以得到系统的不可靠度。

4.3.2重要度分析

（1）概率重要度分析

为了改进设计，降低顶事件发生的概率，就要了解降低每个基本事件故障概率对降低顶事件故障概率的影响。概率重要度反映基本事件故障概率变化对顶事件故障概率变化的影响，概率重要度越大，说明底事件就越重要，对顶事件发生影响就越大。经过计算可以得到基本事件概率重要度数值，在设计时如果考虑降低较大基本事件的发生率，就可以降低顶事件这一故障的发生率。

（2）关键重要度分析

关键重要度越大，表明由基本事件触发系统失效的可能性越大。可以按照关键重要度的大小，列出系统部件诊断检查的顺序来指导系统的运行和维修，以利于用最快的速度排除系统故障。经过计算可以得到基本事件关键重要度数值。

结语

综上所述，通过上述内容的讲述，可以知道故障树分析法在对门式起重机故障的研究方面起到至关重要的作用，它可以对系统中典型的故障进行定性分析，从而判断故障发生的概率，从而判断各部件对系统的重要作用，为门式起重机的生产和使用奠定了一定的基础。

参考文献

[1]李煜，刘波峰，谭阳红，杨纯兴，陈湘林，詹国镇. 基于故障树和双向联۵想记忆神经网络的桥式起重机故障诊断方法[J]. 自动化与信息工程，2014，05：1-6+12.

[2]刘进军，陈希通. 门式起重机制动器的检查及常见故障排除[J]. 铁道货运，2009，07：42-4ღ3.

[3]王畏寒，程刚，张德坤，沈利华，顾伟. 基于故障树分析的电牵引采煤机摇臂下降故障的可靠性研究[J]. 矿山机械，2010，15：23-27.