安全评价系列讲座(二)-故障树分析(上)

核心提示事件树是判断树在灾害分析上的应用。判断树(decisiontree)是以元素的可靠性系数表示系统可靠程度的系统分析方法之一。是一种既能定性,又能定量分析的方法。 1分析步骤及应用范围 判断树用于灾害分析时,常称为事件树。这时,树形图从作为危

事件树是判断树在灾害分析上的应用。判断树(decisiontree)是以元素的可靠性系数表示系统可靠程度的系统分析方法之一。是一种既能定性,又能定量分析的方法。

1分析步骤及应用范围

判断树用于灾害分析时,常称为事件树。这时,树形图从作为危险源的初始事件出发,根据后续事件或安全措施是否成功作分支,最后到灾害事件的发生为止。

事件树图的具体作法是将系统内各个啦件按完全对立的两种状态(如成功、失败)进行分支,然后把彝件依次连接成树形,最后再和表示系统状态的输出连接起来。事件树图的绘制是根据系统简图由左至右进行的。在表示各个事什的节点,一般表示成功尊件的分支向上,表示失败啊件的分支向下。每个分支上注明其发生概率,最后分别求出它们的积与和,作为系统的可靠系数。督件树分析中,形成分支的每个事件的概率之和,一般都等于1。

事件树分析主要应用于:

(1)搞清楚初期事件到事故的过程,系统地图示出种种故障与系统成功、失败的关系。

(2)提供定义故障树顶_卜事件的手段。

(3)可用于事故分析。

2 应用举例

例1有一泵和两个串联阀门组成的物料输送系统(如图7一l所示)。物料沿箭头方向顺序经过泵a、阀门b和阀门c,泵启动后的物料输送系统的事件树如图7—2所示。设泵a、阀门b和阀门c的可靠度分别为095、0、9、09,则系统成功的概率为07695,系统失败的概率为02305。

例2 有一泵和两个并联阀门组成的物料输送系统,如图7—3所示。图中a代表泵,阀门c是阀门b的备用阀,只有当阀门b失败时,c才开始工作。同例1一样,假设泵a、阀门b fⅱ阀门(、的可靠度分别为095、09、09,则按照它的事件树(图7—4),可得知这个系统成功的概率为09405,系统失败的概率为00595。从以上两例可以看出,阀门并联物料系统的可靠度比阀门串联时要大得多。

例3 某工厂的氯磺酸罐发生爆炸致使3人死亡,用啊件树分析的结果如图7—5所示。该厂有4台氯磺酸贮罐。因其中两台的紧急切断阀失灵而准备检修,一般按如下程序准备:① 反罐内的氯磺酸移至其他罐;②将水徐徐注入,使残留的浆状氯磺酸分解;③氯磺酸全部分解且烟雾消失以后,往罐内注水至满罐为止;④静置一段时间后,将水排出;⑤打开人孔盖,进入罐内检修。

可是在这次检修时。负责人为了争取时间,在上述第3项任务未完成的情况下,连水也没排净就命令维修工人去开人孔盖。由于人孔盖螺栓锈死,两检修工用气割切断螺栓时,突然发生爆炸,负责人和两名俭修工当场死亡。

可靠性框图与故障树分析的相同与不同?

在文档中插入一个自选图形;

设置自选图形的大小、形状、填充效果;

在文档中插入一个文本框,改变其大小和图形相当;

在文本框中输入需要的文字;

双击文本框框线,打开“设置文本框格式”对话框;

在“颜色的线条”选项卡下,进行如下设置:

透明度:100%;线条颜色:无线条颜色

拖动文本框到自选图形上,必要时可对它们进行组合。

如何应用故障树法编写系统故障响应流程

可靠性框图是从可靠性角度出发研究系统与部件之间的逻辑图,是系统单元及其可靠性意义下连接关系的图形表达,表示单元的正常或失效状态对系统状态的影响。

这种图依靠方框和连线的布置,绘制出系统的各个部分发生故障时对 系统功能特性的影响。它只反映各个部件之间的串并联关系,与部件之间的顺序无关。功能框图反应了系统的流程,物质从一个部件按顺序流经到各个部件,可靠性框图以功能框图为基础,但是不反应顺序,仅仅从可靠性角度考虑各个部件之间的关系。在一些情况下,它不同于结构连接图。可靠性框图是利用互相连接的方框来显示系统的失效逻辑,分析系统中每一个成分的失效率对系统的影响,以帮助评估系统的整体可靠性。

系统原理框图,是把系统各部分,包括被控对象,控制装置用方框表示,而各信号写在信号线上,一般以方框的左边为输入,右边为输出构成的;其实在控制里面还有结构图,与方框图的区别,可以理解成,把方框图中各方框里面的部分用传递函数表示而已!

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1故障树分析法的产生与特点

从系统的角度来说,故障既有因设备中具体部件(硬件)的缺陷和性能恶化所引起的,也有因软件,如自控装置中的程序错误等引起的。此外,还有因为操作人员操作不当或不经心而引起的损坏故障。

20世纪60年代初,随着载人宇航飞行,洲际导弹的发射,以及原子能、核电站的应用等尖端和军事科学技术的发展,都需要对一些极为复杂的系统,做出有效的可靠性与安全性评价;故障树分析法就是在这种情况下产生的。

故障树分析法简称FTA (Failute Tree Analysis),是1961年为可靠性及安全情况,由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。其后,在航空和航天的设计、维修,原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中得到了广泛的应用。目前,故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段,但其应用范围正在不断扩大,是一种很有前途的故障分析法。

总的说来,故障树分析法具有以下一些特点。

它是一种从系统到部件,再到零件,按“下降形”分析的方法。它从系统开始,通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图,来分析故障事件(又称顶端事件)发生的概率。同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响,其中包括人为因素和环境条件等在内。

它对系统故障不但可以做定性的而且还可以做定量的分析;不仅可以分析由单一构件所引起的系统故障,而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情况。因为故障树分析法使用的是一个逻辑图,因此,不论是设计人员或是使用和维修人员都容易掌握和运用,并且由它可派生出其他专门用途的“树”。例如,可以绘制出专用于研究维修问题的维修树,用于研究经济效益及方案比较的决策树等。

由于故障树是一种逻辑门所构成的逻辑图,因此适合于用电子计算机来计算;而且对于复杂系统的故障树的构成和分析,也只有在应用计算机的条件下才能实现。

显然,故障树分析法也存在一些缺点。其中主要是构造故障树的多余量相当繁重,难度也较大,对分析人员的要求也较高,因而限制了它的推广和普及。在构造故障树时要运用逻辑运算,在其未被一般分析人员充分掌握的情况下,很容易发生错误和失察。例如,很有可能把重大影响系统故障的事件漏掉;同时,由于每个分析人员所取的研究范围各有不同,其所得结论的可信性也就有所不同。

2故障树的构成和顶端事件的选取

一个给定的系统,可以有各种不同的故障状态(情况)。所以在应用故障树分析法时,首先应根据任务要求选定一个特定的故障状态作为故障树的顶端事件,它是所要进行分析的对象和目的。因此,它的发生与否必须有明确定义;它应当可以用概率来度量;而且从它起可向下继续分解,最后能找出造成这种故障状态的可能原因。

构造故障树是故障树分析中最为关键的一步。通常要由设计人员、可靠性工作人员和使用维修人员共同合作,通过细致的综合与分析,找出系统故障和导致系统该故障的诸因素的逻辑关系,并将这种关系用特定的图形符号,即事件符号与逻辑符号表示出来,成为以顶端事件为“根”向下倒长的一棵树—故障树

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可靠性/概率安全分析软件RiskA在国内同行专家评审中被专家一致评价为“RiskA计算引擎处于国际先进水平”;秦山三核风险监测系统TQRM被中国核能行业协会鉴定为“我国首个具有完全自主知识产权的核电厂风险监测系统,系统达到国际先进水平”。

 
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