故障树分析法

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故障树分析法范文第1篇

关键词：故障树 分析法 船舶动力

中图分类号：TK43 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-01

1 故障树分析法简介

从20世纪60年代以来，在一些复杂系统的故障分析中，形成和发展了一种新的故障树分析法。这是一种从系统到部件再到零件的下降形式分析方法。它是从系统开始，通过逻辑符号与具体单元、零部件相联系；与失效的的状态事件相联系；构成一幅树状分支图，称为故障树。故障树分析法首先将分析的系统故障事件作为第一阶（即第一行―顶事件），再将导致该事件发生的直接原因（包括硬件故障、环境因素、人为差错等）并列为第二阶段。用适当的事件符号表示，用逻辑门把他们与系统故障事件联结起来。其次将导致第二阶段延长事件发生的原因列出为第三阶段。两阶之间同样用事件符号和逻辑门联系。这样逐段展开，直到把最基本的原因都分析出来为止，这样的逻辑图便是故障树。利用故障树去分析系统发生故障的各种途径和可靠性特征量，这就是故障树分析法。

2 故障树分析法主要特点

（1）它是一种直观的图形演绎法。把系统的故障与引起故障的因素，用图形比较形象的表现出来。用它来分析系统失效事件发生的概率，也可用来分析零、部件或子系统的失效事件对系统失效的影响。从故障树图由上往下看可知：系统的故障与那些单元有关系？有怎样的关系？多大关系。从图由下往上看：知道单元故障对系统故障的影响，什么影响？影响途径怎样？程度有多大？（2）故障树分析可作定性分析还可作定量分析；不仅可分析单一机件引起系统失效的影响，而且可以分析多机件构成的子系统对系统影响；不仅可反映系统内部单元与系统故障的关系，也能反映系统外部因素（环境因素和人为因素）对系统的影响。（3）故障树分析不仅可用于指导设计，也可用于指导正确的维修管理。（4）故障树的建造工作量十分繁重和复杂，需要较高的技术。

3 故障树的组成

（1）顶事件的选取。它是系统分析的目标和对象，要选择一个具有明确意义，可用概率度量，能够向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障树的建造。这是故障树分析中的关键一步。要由多方技术人员通力合作，经过细致的综合分析，找出系统失效事件的逻辑关系。首先分析事故链确定主流程，然后确定边界条件，给出故障树的范围，最后利用事件符号和逻辑符号画出故障树。（3）故障树的图形符号。有两种图形符号，即：逻辑符号和事件符号。他们都有各自的具体图形符号和意义。（4）故障树的基本结构。

4 故障树的建造

4.1 确定顶事件和边界条件

顶事件是针对所研究对象的系统故障事件。是在各种可能的系统故障中筛选出来的最危险的事件，对于复杂的系统，顶事件不是唯一的，分析的目标、任务不同，应选择不同的顶事件。在很多情况下，顶事件就选定故障模式和影响分析中识别出来的致命度高的事件。必要时还可把大型复杂系统分解为若干相关的子系统，以典型的中间事件当作若干子故障树的顶事件进行建树分析，最后再加以综合。这样可使任务简单化，并可同时组织多人分工合作参与建树工作。

根据选定的顶事件，合理地确定建树的边界条件，以确定故障树的建树范围，故障树的边界条件包括：（1）初始状态。当系统中的部件有数种工作状态时，应指明与顶事件发生有关的部件的工作状态。（2）不容许事件。指在建树的过程中认为不容许发生的事件。（3）必然事件。指系统工作时在一定条件下必然发生在一定条件下必然发生的事件和必然不发生的事件。

4.2 逐层展开建树

从顶事件开始，逐级向下演绎分解展开，一直追踪至底事件，建立所研究的系统故障和导致该系统故障诸因素之间的逻辑关系，并将这种关系用故障树的图形符号表示，构成以顶事件为根，若干中间事件和底事件为干枝和分枝的倒树图形。要明确系统和部件的工作状态，是正态和故障状态；如果是故障状态，就应弄清是什么故障状态，发生某个特定故障事件的条件是什么。建树时不允许门―门直接相连。门的输出必须用一个结果事件清楚定义，不许门的输出不经结果事件符号便直接和另一门连接。在确定边界条件时，一般允许把小概率事件当作不容许事件，在建树时可不考虑。但是，允许忽略小概率事件并不等于可以忽略小部件的故障或小部件事件，这是两个不同的概念。有些小部件故障或多发性的小故障事件的出现，所造成的危害可能远大于一些大部件或重要设备的故障后果，因此，这事件不能忽略。

故障树分析法范文第2篇

一、关键词： 故障树、；数理逻辑、；变压器故障、；贝尔实验室、；建树

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 16-0000-01

二、一、故障树分析法介绍

1.1（一）起源：

其实从起源来说故障树分析技术已经有很长的历史了，它最早是

由美国贝尔实验室研发的。它是使用树的模型对一些工程系统进行评估的分析方法。树的模型是依据由顶端开始逐级向下的图形类方法。在1974年，它首次应用于核电站的安全评估。从此开始故障树分析法就不断的得到优化，并且应用范围也在不断的拓宽。它的实现是在构造逻辑数图形的时候，把不利于系统（会造成系统失效）的多种不定原因综合分析。并且通过数学方法精确的计算这些原因综合出现的概率，某几种原因组合的可能与方式。从而预判系统非正常工作的可能性。进而采用可改善的措施，为实现系统安全而进行服务。今年来，故障树分析技术主要应用在航天领域、化工领域、电力领域等方面，作为定性定量分析的工具。本文就是介绍故障树分析方法在电力故障中的评测应用。

1.2（二）原理与应用：

在故障树分析中，具体建树的原理如下：首先把电力变压器系统（本文针对电力变压器故障）的安全有威胁的因素和状态作为最终分析的目的。把造成故障状态的因素全部挑出，再逐级寻找下级因素，直到所有的因素都被找出为止。

把不安全的状态认为是事件，用逻辑符合替代每个事件，同时用门关系把各个事件进行联系。最终成为树状的图形，也就是建造好一棵树。树间的关系利用逻辑因果关系构成。

1.3（三）故障树分析方法的优势优劣

优势：首先这种树形描述关系清晰，能够具备逻辑性的找出事故发生的原因。安全人员就可以从树中得到结论，关注如何预防威胁原因组合成危险状态。作出做出合理的防护。其次通过数学计算，得出故障状态在多大的概率数据下可能发生，通过数据了解不同危害原因的影响程度。最后可以通过定量和定性的分析，分析措施的实施顺序，合理进行量化工作。

2.（四）故障树分析法的缺点

劣势：对于造成事故的原因易于分析，但是由原因到如何处理事故却是很难施行。其次针对性过强，分析时候是针对每个事故状态，而不能系统综合的分析。用简易的说法就是，细节思考，定性定量能力很强，但是纵观全局的能力较弱。再次使用故障树分析法必须能准确的建树，这对人员的分析能力，工作水平有较高的要求。最后，每个事件的概率采集需要预先做大量的采集工作。

三、二、电力变压器故障简介：

电力变压器会发生的故障众多，按照部分划分主要氛围铁芯、开关、引线、绕组、绝缘、冷却系统等多个故障。为了后面建造故障树，优先考虑影响大，出现频率较高的故障。这里铁芯故障、绝缘故障和绕组三个故障应分析哪个最大。

首先绕组故障主要是在变压器的线圈内部出现。长期使用会导致温度过高，排热不及时或者冷却系统出现问题会导致绕线产生短路，甚至烧断。当然烧断的情况主要是短路形式的出现。

其次铁芯故障：经常出现铁芯故障的可能性很多，比如铁芯多点接地，造成变压器的过热；接地点接触不良或者接地金属片断开都会产生悬浮并且放电。

另一个重要的故障是绝缘系统故障：出现的方式是绝缘系统被整体击穿。这在绕组物理形状改变和电压不稳定的情况下经常发生；围屏异常放电，这在绝缘失效、电压不稳定，油流通不通畅等原因下都会发生。

三、电力变压器分析树构造过程

首先要找出大型变压器安全非正常工作的各种情况，这也是最需要注意维护检修的情况事件，从而作为顶故障，导致顶故障发生的中间级故障是按变压器主要组件故障划分的，也就是构造变压器分析树的主树过程。

第二步找出故障因果关系，各自寻找导致中间级故障的中间故障环节，构建分析树的子树。这里主要构造包括绕组故障子树、铁芯故障子树、主绝缘故障子树

第三步：通过计算，计算各种概率的关系，通过概率进行故障不同等级的划分。进行故障等级度的划分，订制等级严重的具体保准。做出定性和定量的分析。

四、四、：

五、

首先要找出大型变压器安全非正常工作的各种情况，这也是最需要注意维护

检修的情况事件，从而作为顶故障，导致顶故障发生的中间级故障是按变压器主要组件故障划分的，也就是构造变压器分析树的主树过程。

第二步找出故障因果关系，各自寻找导致中间级故障的中间故障环节，构建

分析树的子树。这里主要构造包括绕组故障子树、铁芯故障子树、主绝缘故障子树

第三步：通过计算，计算各种概率的关系，通过概率进行故障不同等级的划分。进行故障等级度的划分，订制等级严重的具体保准。作出定性和定量的分析。

结束语：

本文主要介绍了故障树分析法的起源、原理和构造过程，以及故障树分析的应用领域。并且主要以大型电力系统故障为实例，利用故障树进行故障分析，描述了故障树分析的工作流程。从树顶、子树、概率计算、定性定量计算来帮助判断哪些故障是威胁最大的。从而帮助工作人员及时预防，定期做好电力变压器的日常维护保养工作。

参考文献：

[1] 胡晓晖，，屈梁材，，蒲晓红.. 基于模糊知识库的电力变压器故障树分析[J]. 湖南大学学报（自然科学版）.）， 1998（S1） .

[2] 刘娜，，高文胜，，谈克雄，王刘芳，李伟，梁国栋. 基于故障树的电力变压器维修周期的仿真分析[J]. 高电压技术.， 2003（09） .

[3] 刘远超. 浅谈故障树分析方法及其在热电厂中的应用[J]. 东北电力技术.， 2004（07） .

[4] 江荣汉，，王联群.. 大型电力变压器故障机辅分析[J]. 中国电机工程学报.， 1992（06） .

[5] 王景芹，，唐义良，，王海涛，王心远，赵文亚. 电站发电机励磁调节装置的可靠性分析[J]. 电站系统工程.， 1999（05） .

[6] 方逵，，谭元发. 电力变压器绝缘系统可靠性分析[J]. 系统工程.， 2002（02）.

[7] 陈刚. 电力变压器典型故障及其演变[J]. 东北电力技术.， 2002（04）.

[8] 邹开凤，，李育学. 故障树在蓄电池容量非正常降低原因分析中的运用[J]. 内燃机车.， 2003（07）.

故障树分析法范文第3篇

【关键词】故障树分析法，燃气管道，安全评价，应用

中图分类号：O434 文献标识码： A

一、前言

燃气管道是现在城市中常见的管道，燃气管道如果出现问题会发生令人不可估量的事故，因此对于燃气管道的安全必须要严格要求。燃气管道安全评价在判定管道安全性能方面有着重要的作用。

二、燃气管道安全评价方法的分类

目前，城镇燃气管道安全评价方法分为定性安全评价和定量安全评价，近年来，有些学者赞同分3类，即定性分析、定量风险分析和半定量风险分析。

定性分析主要是将系统中所存在的危险因素以及诱导事故发生的因素都找出来，根据这些因素在何种程度导致管道失效的情况，制定出相应的预防措施。这种方法是利用科学的决策和统计理论，对于所存在的风险进行感性的分析评价，然后根据相关专家所提出的观点将风险分为低、中、中高以及高风险四个评价等级。这种风险分析的方法简单快速也比较直观，可是却不能够量化事故的发生频率和后果。常用的定性分析方法包括有故障树分析法以及故障类型及影响分析法。

定量风险分析主要是利用随机变量以及随机过程对于引起管道事故发生的因素进行处理，先是约定一个具有明确物理意义的单位对于事故发生的概率以及损失的后果进行量化，计算出管道的风险值，然后才是对于结果进行分析，虽然这个过程比较复杂，可是得出的结果是比较严密的，准确度也高。进行定量风险分析，一定要先建立起完备的资料库，要能够掌握裂纹扩展以及管材腐蚀等方面的机理，建立起数据模型，计算出结果。整个风险评估结果的准确性将取决于原始数据的完整性、模型的精准性以及分析方法的合理性。得到的评价结果能够用于安全成本以及效益方面的分析，这是定性风险分析以及半定量分析法所不能够做到的，目前常用的定量风险分析方法主要是模拟仿真和概率法、结构可靠性评估等分析法。

半定量风险分析。管道风险半定量分析法主要是将风险的数量指标作为进行分析的基础，对于管道事故发生的后果以及事故发生的概率都有一个指标，这是按照这些因素的权重值来分配的，然后运用算术法将事故的概率以及后果的严重程度指标两者结合在一起，这样就能够计算出一个相对的风险值，对于定量评价法中缺少数据的问题是一个比较好的补充。常用的半定量风险分析法中有W・K・Muhlbauer 的专家评分指标法和现在引入模糊数学的综合评价法。

三、故障树分析法简介

故障树分析法（FaultTreeAnalysis，FTA）是对于一些不易形成逻辑图的复杂系统进行风险识别和评价的一种有效的方法。它用事件符号、逻辑门符号和转移符号来描述系统中各种事件之间的因果关系。

故障树是一种逻辑树，树枝代表系统、子系统或元件的事故事件，而节点代表事故事件之间的逻辑关系。故障树的形成是从顶事件的根出发逐级向下发展绘制，直到事件概率已知的基本事件为止，在故障树中表示事件之间最常用的逻辑关系是“与”和“或”的关系。故障树中所用的图形符号有很多，表1列出几种常用的符号。

故障树分析在生产阶段能帮助诊断事件是否失效，进而改进相关技术管理，产生更好的维修方案。故障树分析法同时适用于定性评价和定量评价，使用过程简洁明了，而且不失可靠性，充分体现了以系统工程方法为基础来研究安全问题的系统性、准确性和预测性。

四、故障树分析原则

故障树分析是系统可靠性和安全性分析的工具之一[2]。采用故障树分析法建立故障树一般步骤如下：

（1）熟悉系统。尽可能详细地收集系统相关资料，了解系统状态及各种参数，熟悉研究对象的特征。

（2）确定顶事件。对所调查的事故进行全面分析，从中找出后果严重且较易发生的事故作为顶事件。

（3）建立故障树。将引起顶事件发生的直接原因找出来，根据实际情况用适当的逻辑符号把顶事件和各直接原因事件（中间事件）相连接，然后找出中间事件的原因事件，并用适当的符号连接，直到不需要分解为止。

（4）故障树的规范化和简化。

（5）根据已经建立好的故障树，进行定性分析和定量分析。

五、城市燃气输配管网故障树的建立

引起城市燃气管网发生事故的原因很多，发生事故的原因是多方面的，而且造成管道事故是多种原因的综合结果。从大量事故分析报告的统计结果来看，导致城市燃气管网事故的主要因素有：第三方损坏、管道腐蚀及设备老化、设计及误操作、管道原始缺陷。管网泄漏事故原因主要包括管道腐蚀严重、第三方损害严重、误操作、存在设计缺陷等；导致管道破裂事故的原因主要包括操作失误、违章作业、维护不周、设计安装不合理、材料缺陷等。根据选择顶事件的原则，选取“燃气输配管网失效”作为顶事件，管道失效和附属设备失效为二次事件，任何一个二次事件的失效，都会造成整个管线的失效。继续深入分析，逐层列出中间时间和底事件，建立城市燃气输配管网故障树，如图1所示。

六、故障树的分析

1、故障树分析法基本概念

顶事件通常是由故障假设、危险与可操作性研究法等危险分析方法识别出来的。故障树模型是原因事件（即故障）的组合（称为故障模式或失效模式），这种组合导致顶事件。这些故障模式称为割集，最小的割集是原因事件的最小组合。要使顶事件发生，最小割集中的所有事件必须全部发生。根据底事件的组合个数，最小割集分为一阶最小割集、二阶最小割集等。故障树分析包括定性分析和定量分析。

故障树的定性分析仅按照故障树的结构和事故的因果关系进行，分析过程中不考虑各事件的发生概率，或认为各事件的发生概率相等。内容包括求底事件的最小割集、最小径集及其结构重要度，求取方法有质数代入法、矩阵法、行列法、布尔代数法简法等。定量分析是确定所有原因的发生概率，标在故障树上，进而求出顶事件（事故）发生概率，一般包括对顶事件发生概率的计算及对底事件重要度分析。

故障树分析的基本步骤：确定顶事件；确定底事件；调查事故原因；确定目标值；构造故障树；定性评价；定量评价；制定预防事故（改进系统）的措施。故障树分析流程。

故障树分析法形象、清晰、逻辑性强，能对各种系统的危险性进行识别评价，体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。该法应用比较广，非常适合于重复性大的系统。不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入提示事故的潜在原因，因此在工程设计阶段、事故查询或编制新的操作方法时，都可以使用这个方法对它们的安全性做出评价。

2、故障树底事件发生概率确定

常规基于布尔代数和概率论的系统故障树分析的理论研究已取得了较大成功，工程应用也取得了一定成果。但是，现有的理论和方法需要将故障树顶事件和底事件发生的概率视为精确值，在实际中由于顶事件和底事件发生概率存在随机性和模糊性，因而针对这些不确定性问题，应该选择更合适的高等数学分析理论和方法来解决。底事件重要度分析是故障树定量分析中的重要部分，重要度表现为系统中某底事件发生时对顶事件发生概率的贡献，概率重要度是顶事件发生概率对某底事件发生概率的偏导数。此外，模糊性是故障树分析的客观特性，采用数学模糊集理论结合专家调查方法来确定事件的发生概率，可以克服传统故障树分析中把底事件的发生概率当作精确值时带来的误差。为了保证确定的故障率和模糊故障率之间的一致性，需把模糊可能性值转化为模糊故障率。

七、结束语

燃气管道的安全也是城市安全中重要的一项安全内容，判定燃气管道的安全性能的方法有很多，故障树分析法能够找出安全隐患的原因，从而提出更加完善的措施，保障燃气管道的安全。

参考文献

故障树分析法范文第4篇

关键词 安全性设计；故障树分析；产品设计；方法介绍

1 故障树分析方法概述

故障树是一种逻辑因果关系图，呈现出特殊的倒立树状。它通过使用各种逻辑门符号、事件符号和转移符号来描述系统中各种事件和状态之间的因果逻辑关系。通俗来说，故障树中逻辑门的输入事件是输出事件的“因”，逻辑门的输出事件是输入事件的“果”。

故障树分析自上而下，通过依次展开更为详细（或者叫更低一级）的设计层次逐步向下进行。

2 故障树方法前期准备工作

首先，设计人员应该熟悉设计说明书、原理图（包括流程图、结构图）、运行规程、维修规程和有关数据库以及其余相关资料。熟悉系统，设计人员可以从以下几个方面入手：

1）设计人员应彻底掌握系统的设计意图、结构、功能、边界（包括人机接口）和环境情况；

2）设计人员应辨明人为因素以及软件对系统的影响；

3）设计人员应辨识系统可能采取的各种状态模式以及这些模式之间的相互转换，必要时应绘制状态模式以及转画图以帮助弄清系统成功或故障与单位成功或故障之间的关系，有利于正确建树；

4）根据系统复杂程度和要求，必要时进行系统故障模式及影响分析，以帮助辨识各种故障事件以及人为失误和共因故障；

5）根据系统复杂程度，必要时应绘制系统可靠性框图以帮助正确形成故障树的顶部结构和实现故障树的早期模块化以缩小故障树的规模；

6）为彻底地熟悉系统，设计人员除了完成上述工作外，还应该随时征求有经验的设计人员和运行维修人员意见，最好有上述人员参与建树工作，方能保证故障树分析工作顺利开展，且建成的故障树的正确性，并可以达到预期的分析目的。

在充分熟悉系统后，设计人员应根据系统的任务要求和对系统的了解确定本次故障树分析的目的。在实际工业设计过程中，同一个系统或者设备，因为分析的目的不一样，系统或者设备的模型化结果也会大不相同，反映在故障树上也会不一样。

3 故障树分析方法步骤

故障树分析根据分析对象、分析目的、精细程度等的不同而不同，但一般按如下步骤进行：

1）故障树的建造；

2）故障树规范化、简化和模块分解；

3）定性分析；

4）定量分析；

5）编写故障树分析报告。

故障树的建造首先应选择恰当的顶事件。在确定顶事件时，可以通过在初步故障分析基础上，设计人员找出系统可能发生的所有故障状态，这个过程可以结合故障模式及影响分析进行，也可借鉴其它类似系统使用过程中发生过的故障事件。然后，筛选出最不希望发生的故障状态作为顶事件。

顶事件确定后，自上而下开始建树，应逐级进行。

将确定的顶事件写在顶部的框内，然后将引起顶事件的全部必要而又充分的直接原因事件写在相应事件符号中画出第二排，下一步根据实际设计中它们的逻辑关系用适当的逻辑门进行连结。遵循以上原则逐步建树，直至所有最低一排事件都为底事件。

规范化故障树是指仅含有基本事件、结果事件，以及“与”、“或”、“非”三种逻辑门的故障树。要将建好的故障树变成规范化的故障树，必须确定对特殊事件的处理规则和对特殊逻辑门进行逻辑等效的变换规则。

故障树的简化，可根据布尔代数运算规则对故障树进行简化。

对于较大规模的已经规范化和简化的故障树需要进行模块分解，这里的模块是指至少有两个底事件但同时又不是所有底事件的集合，在集合中这些底事件向上可汇集到同一个逻辑门，且又只能通过这个逻辑门才能到达顶事件。同时，故障树中所有的其它底事件向上都不能到达该逻辑门。

对故障树进行定性分析的目的在于寻找导致顶事件发生的原因及原因组合。通过识别引起顶事件发生的全部故障模式，它可以帮助判断潜在故障，达到改进设计的目地；也可以用于进行指导故障诊断，从而改进维护和使用方案。

对于正在设计中的产品，由定性分析的结果可以寻找到产品设计上的薄弱环节、重点部位、重要底事件、试验需求和改进设计应采取的方案等。对于最终设计成型的产品，通过定性分析结果可以确定产品已分析的顶事件的故障概率，检测产品的最佳配置，指导故障定位和使用维护方案的制定；还为技术支持、管理维护提供指导。

故障树定量分析是在已知底事件的发生概率的前提下得到顶事件的故障概率。这要求一开始必须拥有所有底事件的故障数据，从而才能求出故障树最小割集。

在定量分析中，应假定各个底事件的故障是相互独立的。若某些底事件互相不独立，则按照统计独立的假设进行计算时将出现工程上难以接受的误差，此时应参考其它专门文献进行不独立所需的修正。

在故障树分析结束时，应将分析结果写成报告，故障树分析报告应包括下列主要内容：分析任务；分析假设；分析方法；数据源说明；系统的可靠性框图；不希望事件（顶事件）及其发生概率；最小割集及其发生概率和重要度；基本事件和条件事件的重要度；可靠性关键项目及其不能从设计中消除的原因。

4 结论

故障树分析是一种对复杂系统常用的安全性、可靠性分析方法。它通过演绎的故障分析法研究系统特定的顶事件，自上向下严格按事件的层次进行逻辑分析和因果判断，找出故障事件的必要而充分的各类原因，画出逻辑关系图（故障树），最终找出导致顶事件发生的所有原因和原因组合。由分析结果可以确定被分析系统的薄弱环节、关键部位、应采取的措施、对可靠性试验的要求等。这些都显示出其在工业设计过程中的重要性和必要性。广大设计人员只有不断在其设计过程中深刻融合安全性设计理念，让安全可靠成为产品一大亮点，设计出的产品才能真正被业界所肯定，被市场所接受。

参考文献

[1]曹晋华，等.故障树分析指南.国防科学技术工业委员会，1998-03-16.

故障树分析法范文第5篇

关键词：皮带运输机；故障分析；诊断设计

1 皮带运输机常见故障分析

1.1 皮带纵向撕裂

当皮带某一处受到的力非常不均匀时，就会使皮带沿着运动方向被撕裂开来，这一现象称为皮带纵向撕裂。纵向撕裂的主要原因是皮带由于过度磨损而受力不均所造成，或是物料中有尖锐杂质插入而使皮带遭到严重破坏而发生纵向撕裂。这种故障一旦发生，会对皮带造成破坏性的损害。检测皮带纵向撕裂的方法有很多，常见的方法有接触式检测方法，如在托辊上方安装棒形检测器、压力检测器；非接触检测方法，如超声波检测法、电磁检测法。这些检测方法在成本、检测效果、实时性等方面存在一定的局限性。

1.2 皮带断带

皮带运输机发展断带故障，一般是由于受到横向力较大，致使皮带受力失衡而形成的。通常来讲，皮带运输机断带部分一般出现在滚筒部分或者是皮带运输机接头部位，这表明在这两个部位，容易出现受力不均衡或者荷载过大的现象。而皮带断带故障也会造成一些影响，例如在一些繁忙的工作线上，一旦发生皮带断带，就会出现运输线堵塞或者机架部位受力过大而损坏的问题。甚至有的因为断带故障造成长时间停工，给企业带来较大的经济损失，后果比较严重。

1.3 皮带打滑

与皮带断带相反，皮带打滑故障是滚筒与皮带之间受力不足，没有足够摩擦力支撑的问题引起，这时候虽然滚筒依旧在转动，但是无法推动皮带继续运转，从而出现打滑现象。打滑故障虽然不及上述两种故障给皮带带来的损害大，但是长时间的打滑容易使皮带表面产生大量热量，如果是在煤炭等企业中，有可能引起煤尘或者瓦斯爆炸，因此也需要相关人员加以重视。

1.4 皮带跑偏

皮带机工作时皮带运转位置偏离应有的理论位置的现象称为皮带跑偏，通常表现为皮带边缘与滚筒或托辊边缘的值小于或大于应有的理论值。皮带跑偏将会造成机架和皮带间产生很大的摩擦力，使得皮带严重磨损，进而软化或撕裂，大大降低皮带的工作寿命。对于皮带跑偏故障的检测，通常采用在皮带两侧安装跑偏开关的方法，一旦皮带在运行中偏离了原有位置，便会触动到两侧的跑偏开关，从而引发跑偏报警。

2 皮带机故障诊断方法的研究设计

2.1 接触式诊断检测方法

2.1.1 棒形z测器。棒形检测器是一根弯曲成托辊状的槽形棒，安装在皮带与缓冲托辊之间的一种检测装置，其结构如图1所示。当皮带机物料当中混有杂物时，这些杂物很有可能将皮带刺穿，这时槽形棒就会被触动，从而使限位开关有所响应，进而发出报警并使皮带急停。这种检测器在使用时，可以将若干个槽形棒连接在一起，以增加检测范围和可靠性。该装置结构简单，易于安装维护，但可靠性较差，且无法对皮带机损坏程度进行检测。

2.1.2 弦线式检测器。弦线式检测器与棒形检测器的原理类似，不同之处是将金属棒换成金属丝或者尼龙线，其检测灵敏度比棒形检测器略高，但存在与棒形检测器同样的缺点。

2.1.3 压力检测器。压力检测器是采用测力托辊代替传统托辊，将测力托辊安装在输送带支架上，当输送带发生断裂、撕裂或者跑偏故障时，托辊会受到一个额外的力，并且这个力会保持一段时间，通过监测托辊所受力的大小和变化情况来间接判断输送带是否发生故障。这种方法原理简单，安装方便，但是可靠性较差，安装在托辊上的传感器长时间受力，极易产生磨损，使用寿命较短。

2.1.4 漏料检测器。漏料检测器是一种由托盘平衡锤和支点等组成的简单检测装置。当皮带发生撕裂时，皮带上的物料就会透过裂缝泄漏到皮带下方的托盘里，当托盘上装载物料的质量大于平衡锤时，整个装置就会以支点为中心转动从而触动限位开关，使得皮带报警并停机。这种检测器检测原理和机械结构简单，检测方便，但是检测器寿命较短，且检测实时性较差，智能化程度较低。

2.2 非接触式检测方法

非接触式检测方法与接触式检测方法相比，具有无损检测的优势，检测效果有所提升，非接触式的检测方法主要有以下几种。

2.2.1 X光射线检测法。德国科学家首先提出了X光射线检测法，并将这种方法成功的运用在皮带运输机损伤类故障的检测中，该方法可以检测皮带内的钢丝绳变形、接头断裂，并可对缺陷定位。当皮带运输机以较低速运行时，其损伤的程度和损伤的位置均可以被自动记录下来，但是皮带运输的速度会受到制约。具体原理图可见下图2：

2.2.2 超声波检测法。超声波检测法是在皮带运输机与托辊之间安装波导管，波导管产生超声波并能够产生超声波震荡，通过超声波检测器接受产生的超声波。当皮带运输机正常运转时，产生波和接受波都为正常状态，检测器发出正常信号。当皮带运输机发生故障时，波导管就会收到损坏而弯曲，使得接受波和发送波都出现异常，超声波检测器可以检测到异常信号，判断皮带发生故障。这种方法存在一定的破坏性，要使得波导管损坏才能够判断皮带的撕裂，且需要破坏程度较大使得物料穿透皮带，挤弯波导管后才能起作用。

3 结束语

综上所述，皮带运输机在我国运用时间较长，并且由于皮带运输机一般情况下运输距离较长，靠人工来完成巡检存在效率低、劳动强度大、实时性差等问题。为此，分析皮带运输机故障特点，并且设计开发一套皮带运输机故障诊断检测系统对于实现皮带机的安全运行和企业效益的提高具有重要意义和实际应用价值。

参考文献

[1]唐春降.煤矿皮带运输机故障研究[J].科技创业家，2013（02）.