@事故树分析法与事件树分析法电子版本.ppt
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1、事故树分析法与事件树分析法Industrial Fire Protection一、事故树分析基础一、事故树分析基础二、事故树的定性分析二、事故树的定性分析三、事故树的定量分析三、事故树的定量分析四、事件树分析四、事件树分析本节主要内容:Industrial Fire ProtectionIndustrial Fire ProtectionIndustrial Fire ProtectionIndustrial Fire Protectionv目的:目的:找出事故发生的基本原因和基本原因组合v适用范围:适用范围:分析事故或设想事故v使用方法:使用方法:由顶上事件用逻辑推导逐步推出基本原因事件v资
2、料准备:资料准备:生产工艺设备性能资料,故障率数据v效果:效果:可定性及定量,能发现事先未估计到的原因事件一、事故树分析基础Industrial Fire Protection一、事故树分析基础(一)事故树的分析步骤:(一)事故树的分析步骤:确定并熟悉系统确定并熟悉系统确定顶上事件确定顶上事件修改简化事故树修改简化事故树建造事故树建造事故树调查事故资料调查事故资料调查原因事件调查原因事件收集系统资料收集系统资料定性分析定性分析定量分析定量分析制定安全措施制定安全措施Industrial Fire Protection矩形符号:矩形符号:顶上事件,中间符号,可分析事件。上事件,中间符号,可分析事
3、件。圆形符号:圆形符号:基本事件,不可再分。基本事件,不可再分。菱形符号:菱形符号:省略事件,不必或不能分析。省略事件,不必或不能分析。屋形符号:屋形符号:正常事件,允许存在,不可避免。正常事件,允许存在,不可避免。一、事故树分析基础(二)事故树的符号及其意义:(二)事故树的符号及其意义:事事件件符符号号Industrial Fire Protection 与门(逻辑与门(逻辑积积):):A A=B B1 1 B B2 2或门(逻辑和):或门(逻辑和):A A=B B1 1+B B2 2条件与门:条件与门:A A=B B1 1 B B2 2 条件或门:条件或门:A A=(B B1 1+B B2
4、 2)转移符号转移符号 转出符号、转出符号、转入符号转入符号一、事故树分析基础(二)事故树的符号及其意义:(二)事故树的符号及其意义:逻逻辑辑符符号号Industrial Fire Protection一、事故树分析基础 (三)编制事故树的具体过程:(三)编制事故树的具体过程:(1)写出要分析的事故即顶上事件,作为第一层,写在矩形方框内;(2)写出导致顶上事件的直接原因,作为第二层,写在矩形方框内;(3)上下层之间用逻辑门连接;(4)层层分析到最基本的原因事件,把基本事件写在圆形符号内,构成一个事故树状的分析图。Industrial Fire Protection一、事故树分析基础v直接原因事
5、件可以从以下三个方面考虑:直接原因事件可以从以下三个方面考虑:机械(电器)设备故障或损坏;人的差错(操作、管理、指挥);环境不良。Industrial Fire Protection露天棉花堆垛火灾露天棉花堆垛火灾棉花棉花点火源点火源空气空气其它点火源其它点火源雷击雷击+避雷设备不符合要求避雷设备不符合要求无避雷无避雷设备设备+保护范保护范围不够围不够接地电接地电阻过大阻过大导出电流导出电流能力不足能力不足接地点距接地点距棉垛过近棉垛过近+Industrial Fire Protection一、事故树分析基础(四)事故树化简的数学基础:(四)事故树化简的数学基础:v交换率:A+B=B+A,AB
6、=BAv结合率:(A+B)+C=A+(B+C)(AB)C=A (BC)v分配率:A+(BC)=(A+B)(A+C)A (B+C)=(A B)+(A C)Industrial Fire Protection一、事故树分析基础(四)事故树化简的数学基础:(四)事故树化简的数学基础:v等幂率:A+A=A,A A=Av吸收率:A+AB=A,A (A+B)=Av互补率:(A)=A,A+A=1,AA=0 A+1=1,A 1=Av狄摩根率:(A+B)=AB,(,(AB)=A+BIndustrial Fire Protection一、事故树分析基础(五)事故树的化简:(五)事故树的化简:v将事故树中的各个事件
7、用英文代码表示将事故树中的各个事件用英文代码表示(1)顶上事件:T(2)中间事件:Tx(3)基本事件:xv将事故树转化成数学表达式将事故树转化成数学表达式v运用布尔代数法化简事故树运用布尔代数法化简事故树Industrial Fire ProtectionTT2T1+ACABT=T1T2=(A B)(A+C)=AB A+AB C等幂率等幂率吸收率吸收率 =AB+ABC =AB例:例:Industrial Fire Protection粉尘爆炸粉尘爆炸燃烧亚麻粉尘燃烧亚麻粉尘亚麻粉尘浓度超限亚麻粉尘浓度超限亚麻尘屑阴燃亚麻尘屑阴燃开启开启风机风机开启开启风机风机风道内有亚麻屑风道内有亚麻屑+维修
8、部位维修部位有亚麻屑有亚麻屑维修法兰维修法兰用烧焊用烧焊系统内系统内有亚麻屑有亚麻屑维修部位维修部位有亚麻屑有亚麻屑T TT T1 1T T2 2T T3 3T T4 4x x3 3x x3 3x x1 1x x2 2x x4 4x x1 1例:例:Industrial Fire Protection一、事故树分析基础T=T1T2 =x3 T3 x3 T4 =x3 T3 T4 =x3x1x2(x1+x4)=x1x2x3+x1x2x3x4 =x1x2x3Industrial Fire Protection一、事故树分析基础事故树分析基础小结:事故树分析基础小结:1.1.掌握事故树的符号和意义;掌
9、握事故树的符号和意义;2.2.掌握事故树化简的数学公式;掌握事故树化简的数学公式;3.3.事故树分析化简的程序。事故树分析化简的程序。Industrial Fire Protection一、事故树分析基础一、事故树分析基础二、事故树的定性分析二、事故树的定性分析三、事故树的定量分析三、事故树的定量分析四、事件树分析四、事件树分析本节主要内容:Industrial Fire Protection二、事故树的定性分析 定性分析的目的是分析事故的发生规律和特点,定性分析的目的是分析事故的发生规律和特点,找出控制事故的可行方案,并从事故树结构上找出控制事故的可行方案,并从事故树结构上分析各基本事件的重
10、要程度,以便按轻重缓急分析各基本事件的重要程度,以便按轻重缓急分别采取相应的对策。分别采取相应的对策。(一)最小割集及其求法(一)最小割集及其求法(二)最小径集及其求法(二)最小径集及其求法(三)基本事件的结构重要度(三)基本事件的结构重要度Industrial Fire Protection二、事故树的定性分析(一)最小割集及其求法(一)最小割集及其求法1.1.定义:定义:v割集:也叫截集或截止集,它是导致顶上事件割集:也叫截集或截止集,它是导致顶上事件发生的基本事件的集合。发生的基本事件的集合。v最小割集:能够引起顶上事件发生的至少需要最小割集:能够引起顶上事件发生的至少需要的基本事件的集
11、合。的基本事件的集合。2.2.求法:求法:同事故树的化简。同事故树的化简。3.3.举例:举例:Industrial Fire Protection例:某化工厂仓库火灾事故树示意图例:某化工厂仓库火灾事故树示意图仓库火灾仓库火灾+火势蔓延火势蔓延库内物品燃烧库内物品燃烧明火明火+进入仓库进入仓库明火明火+未及时未及时发现发现遇易燃烧遇易燃烧物品物品电路电路自燃自燃物品物品看守和看守和管理不严管理不严自燃自燃物品物品电路电路T TT T1 1T T2 2T T3 3T T4 4T T5 5x x1 1x x2 2x x3 3x x3 3x x4 4x x5 5x x5 5Industrial Fi
12、re Protection二、事故树的定性分析 T=T1+T2 =x4T3+x1 T4 =x4(x3+T5)+x1(x3+x5)=x3x4+x2x4 x5+x1 x3+x1 x5该该事故事故树树的最小割集有四个,分的最小割集有四个,分别为别为:x3,x4、x2,x4,x5、x1,x3、x1,x5 Industrial Fire Protection+TA3A2A4A1x3x1x4x5x4x2x5x1x3仓库火灾等效事故树示意图仓库火灾等效事故树示意图Industrial Fire Protection求出最小割求出最小割集,并画出集,并画出事故树的等事故树的等效图。效图。练习练习Industr
13、ial Fire Protection等效事故树:等效事故树:Industrial Fire Protection二、事故树的定性分析4.4.最小割集在最小割集在FTAFTA中的作用:中的作用:v最小割集:能够引起顶上事件发生的至少需要最小割集:能够引起顶上事件发生的至少需要的基本事件的集合。的基本事件的集合。1)表示系统的危险性2)表示顶上事件发生的原因组合3)为降低系统危险性提出控制方向和预防措施4)利用最小割集可判定事故树中基本事件的结构重要度和计算顶上事件发生的概率Industrial Fire Protection二、事故树的定性分析(二)最小径集及其求法(二)最小径集及其求法1.1
14、.基本概念:基本概念:v径集:使顶上事件不发生的基本事件的组合。径集:使顶上事件不发生的基本事件的组合。v最小径集:顶上事件不发生至少需要的不发生最小径集:顶上事件不发生至少需要的不发生基本事件的集合。基本事件的集合。Industrial Fire Protection二、事故树的定性分析2.2.最小径集的求法:最小径集的求法:v利用对偶性原理,将事故树模型转化为成功树利用对偶性原理,将事故树模型转化为成功树模型,对成功树进行化简,求出成功树的最小模型,对成功树进行化简,求出成功树的最小割集,即为事故树的最小径集。割集,即为事故树的最小径集。v成功树模型:也称对偶事故树模型或可靠性模成功树模型
15、:也称对偶事故树模型或可靠性模型,基本事件不发生则顶上事件不发生的模型。型,基本事件不发生则顶上事件不发生的模型。Industrial Fire Protection二、事故树的定性分析3.3.事故树转化为成功树的方法:事故树转化为成功树的方法:德德.摩尔根律:摩尔根律:(A+B)=AB (AB)=A+B 若若 T=A1+A2,则则 T=(A1+A2)=A1 A2若若 T=A1A2,则则 T=(A1A2)=A1+A2 事事 故故 树树 成成 功功 树树 与门与门 或门或门 或门或门 与门与门 基本事件基本事件 基本事件的补事件基本事件的补事件Industrial Fire Protection
16、二、事故树的定性分析4.4.求最小径集的步骤求最小径集的步骤(1 1)将事故树转化为成功树;)将事故树转化为成功树;(2 2)化简成功树;)化简成功树;(3 3)求出成功树的最小割集;)求出成功树的最小割集;(4 4)将成功树的最小割集通过对偶置换转化为)将成功树的最小割集通过对偶置换转化为事故树的最小径集。事故树的最小径集。Industrial Fire Protection例:某化工厂仓库火灾成功树示意图例:某化工厂仓库火灾成功树示意图+T+T1 T2 T3 T5 T4 x4 x2 x5 x1 x3 x5 x3 Industrial Fire ProtectionT =T1 T2 =(x4
17、+T3)(x1+T4)=(x4+x3 T5)(x1+x3 x5)=x4+x3(x2+x5)(x1+x3 x5)=(x4+x2x3+x3 x5)(x1+x3 x5)=x1 x4+x3x4 x5+x1 x2 x3+x2 x3x5 +x1 x3 x5+x3 x5 =x1 x4+x1 x2 x3+x3 x5 最小割集为:最小割集为:x1,x4 x1,x2,x3 x3,x5 对偶置换得到事故树的三个最小径集为:对偶置换得到事故树的三个最小径集为:x1,x4、x1,x2,x3、x3,x5Industrial Fire Protection等效成功树示意图:等效成功树示意图:+TA1 A1 A1 x1 x3
18、 x3 x5 x4 x1 x2 Industrial Fire Protection该事故树的最小径集为:该事故树的最小径集为:T=(T )=(x1 x4+x1 x2 x3+x3 x5)=(x1 x4 )(x1 x2 x3 )(x3 x5)=(x1+x4 )(x1+x2+x3 )(x3+x5)Industrial Fire Protection二、事故树的定性分析5.5.最小径集在最小径集在FTAFTA中的作用中的作用1 1)表示系统的安全性)表示系统的安全性2 2)选取确保系统安全的最佳方案)选取确保系统安全的最佳方案3 3)利用最小径集判定事故树中基本事件的结构)利用最小径集判定事故树中基
19、本事件的结构重要度和计算顶上事件发生的概率重要度和计算顶上事件发生的概率Industrial Fire Protection二、事故树的定性分析6.6.最小割集和最小径集在最小割集和最小径集在FTAFTA中的作用比较中的作用比较v最小割集:最小割集:表明系统的表明系统的危险性危险性;分析事故危险模式,用作危险比较。分析事故危险模式,用作危险比较。v最小径集:最小径集:表明系统的表明系统的可靠性可靠性;给出经济有效地选择预防方案。给出经济有效地选择预防方案。v共同作用:共同作用:进行结构重要度分析;进行结构重要度分析;求顶上事件的发生概率,进行定量分析。求顶上事件的发生概率,进行定量分析。Ind
20、ustrial Fire Protection二、事故树的定性分析v6.6.基本事件的结构重要度分析基本事件的结构重要度分析v基本事件的结构重要度:根据结构分析确定各基本事件的结构重要度:根据结构分析确定各个基本事件对顶上事件发生的严重程度。个基本事件对顶上事件发生的严重程度。v目的:改善系统安全性,掌握各个基本事件对目的:改善系统安全性,掌握各个基本事件对防止火灾爆炸事故发生严重程度,找出改善系防止火灾爆炸事故发生严重程度,找出改善系统的关键因素,拟定行之有效的最优防火对策。统的关键因素,拟定行之有效的最优防火对策。v方法:方法:精确计算法;精确计算法;利用最小割集或最小径集排序。利用最小割
21、集或最小径集排序。Industrial Fire Protection(1).(1).精确计算法精确计算法假设事故树中包含假设事故树中包含n个基本事件:个基本事件:X1,X2.Xn每个基本事件都有两种可能的状态每个基本事件都有两种可能的状态 1,基本事件发生,基本事件发生 Xi=0,基本事件不发生,基本事件不发生顶上事件的函数顶上事件的函数(X)也有两种可能的状态)也有两种可能的状态 1,顶上事件发生,顶上事件发生 (X)=0,顶上事件不发生,顶上事件不发生 二、事故树的定性分析Industrial Fire Protection 如何定义基本事件的结构重要系数:如何定义基本事件的结构重要系数
22、:v先令某一基本事件xi的状态由0变化到1,令其它基本事件的状态都保持不变,看顶上事件的状态变化。(0i,X)=0,(1i,X)=0 (0i,X)=1,(1i,X)=1 (0i,X)=0,(1i,X)=1二、事故树的定性分析Industrial Fire Protectionv危险割集总数:n(i)=(1i,X)-(0i,X)v某一基本事件状态确定后,其余基本事件状态组合数为2 n-1;v定义:用危险割集总数除以2 n-1,即为基本事件xi的结构重要系数,记做I(i),则I(i)=(1i,X)-(0i,X)/2 n-1二、事故树的定性分析Industrial Fire Protection二、
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