FTA方法步骤及程序.docx

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1、FTA方法步骤及程序1)方法步骤故障树分析是对既定的生产系统或者作业中可能出现的事故条件 及可能导致的灾害后果，按工艺流程、先后次序和因果关系绘成程序 方框图，表示导致灾害、伤害事故的各种因素间的逻辑关系。它由输 入符号或者关系符号组成，用以分析系统的安全问题或者系统的运行 功能问题，为判明灾害、伤害的发生途径及事故因素之间的关系， 故障树分析法提供了一种最形象、最简洁的表达形式。故障树分析的基本程序如下：熟悉系统：要详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图 或者布置图。(2)调查事故：收集事故案例，进行事故统计，设想给定系统可能 发生的事故。确定顶上事件：要分析的对象即为顶上事件。对所调查

2、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上事件。(4)确定目标值：根据经验教训和事故案例，经统计分析后，求解 事故发生的概率(频率)，以此作为要控制的事故目标值。调查原因事件：调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。画出故障树：从顶上事件起，逐级找出直接原因的事件，直至 所要分析的深度，按其逻辑关系，画出故障树。分析：按故障树结构进行简化，确定各基本事件的结构重要度。(8)事故发生概率：确定所有事故发生概率，标在故障树上，并进 而求出顶上事件博故)的发生概率。(9)比较：比较分可维修系统和不可维修系统进行讨论，前者要进 行对比，后者求出顶上事件发生概率即可。(10)分析：

3、原则上是上述10个步骤，在分析时可视具体问题灵活 翼i ,如果故障树规模很大，可借助计算机进行。目前我国FTA 一般都考虑到第7步进行定性分析为止，也能取得较好效果。2）FTA的符号及其运算FTA使用布尔逻辑门（如“与”、”或者形成系统的故障树逻辑模 型来描述设备故障和人为失误是如何组合导致顶上事件的。通过分 析一个较大的工艺过程可得到故障树模型，实际的模型数目取决于 危险分析人员选定的顶上事件数，一个顶上事件对应着一个故障树 模型。故障树分析人员对每个故障树逻辑模型求解，产生故障序歹I, 其称为最小割集，由此可导出顶上事件。这些最小割集序列可以通 过每个割集中的故障数目和类型，定性地排序。一

4、般而言，含有较少 故障数目的割集比含有较多故障数目的割集更可能导致顶上事件。 最小割集序列揭示了系统设计、操作缺陷；对此，分析人员应提出 可能提高过程安全性的途径。使用FTA需要熟练掌握装置或者系统的功能、工艺图和操作程序 以及各种故障模式和其结果，训练有素和富有经验的分析人员是有 效和高质量运用FTA的保证。故障树符号的意义。事件符号：一1顶上事件、中间事件符号，需要进一步往下分析的事件。O.基本事件符号，不能再往下分析的事件。O正常事件符号，正常情况下存在的事件。O省略事件，不能或者不需要向下分析的事件。逻辑门符号：B内或者门，表示或者B2任一事件单独发生作俞入）时，A事 件都可以发生（输

5、出）。AGftB，与门，表示Bp B2两事件同时发生（输入）时，A事件才发 生（输出）。AB出条件或者门，表示BI或者B2任一事件单独发生（输入）时，还必须满足条件a, A事件才发生解J出）。A|B,B,条件与门，表示BB2两事件同时发生（输入）时，还必须满足条件a, A事件才发生（输出）。IAI8限制门，表示B事件发生忤俞入）且满足条件a时，A事件才发生（输出）0公 转入符号，表示在别处的部分树，由该处转入（在三角形内 标出从何处转入）。公二I转出符号，表示这部分树由该处转移至其他处，由该处转 入（在三角形内标出向何处转移）。（2）布尔代数与主要运算法则。在故障树分析中常用逻辑运算符号（）、

6、（+）将各个事件连接起来， 这连接式称为布尔代数表达式。在求最小割集时，要用布尔代数运算 法则，化简代数式。这些法则有：交换律A-B=B-AA+B=B+A 结合律 A+(B+C)=(A+B)+CA (B - C)=(A - B)-C分配律A(B+C)=A B+A-CA+(B - C)=(A+B) - (A+C)吸收律A (A+B)=AA+A 0 B=A互补律A+A，= Q =1A N=0曷等律AA=AA+A=A狄摩根定律(A+B/=AW(A By=A4B对合律(A户A重叠律 A+AB=A+B=B，+BA(3)故障树的数学表达式。为了进行故障树定性、定量分析，需要建立数学模型，写出它的 数学表达

7、式。把顶上事件用布尔代数表现，并自上而下展开，就可得 到布尔表达式。例如：有故障树如图17-1所示。图17-1未经化简的故障树未经化简的故障树，其结构函数表达式为：T=A + A 2=A产出2B3=x1x2+（x3+x4）（x3+x5）（x4+x5）= X1X2+X3X3X4+X3X4X4+X3X4X5+X4X4X5+X4X5X5 + X3X3X5+X3X5 X5+X3X4X5（4）最小割集的概念和求法。最小割集的概念。育婚引起顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合（通常把满 足某些条件或者具有某种共同性质的事物的全体称为集合，属于这个 集合的每个事物叫元素）。称为最小割集。换言之：如果割集中

8、任一 基本事件不发生，顶上事件绝不会发生。一般割集不具备这个性质。 例如本故障树中X1, “是最小割集,X3, x4, %是割集，但不 是最小割集。最小割集的求法。利用布尔代数化简法，将上式归并、化简。T=X X 2+X3X3X4+X3X4X4+X3X4X5+X/4X5+X4X5X5+X3X3X5+X3X X +X X X5 53 4 5=X 1X2+X3X4 +X3 X4X5+X4X5 +X3 X5 +X3 4= XiX2+X3X4+X4X5+X3X5得到 4个最小割集X1，X?、X3, X4、X4, X5、X3, X5o(5)最小割集的作用。最小割集表明系统的危险性，每个最小割集都是顶上事

9、件发生的 一种可能渠道。最小割集的数目越多，系统越危险。现分述如下：表示顶上事件发生的原因。事故发生必然是某个最小割集中几 个事件同时存在的结果。求出故障树全部最小割集，就可掌握事故发 生的各种可能，对掌握事故的规律，查明事故的原因大有帮助。巧最小割集代表一种事故模式。根据最小割集，可以发现系 统中最薄弱的环节，直观判断出哪种模式最危险，哪些次之，以及如 何采取预防措施。可以用最小割集判断基本事件的结构重要度，计算顶上事件概 率。结构重要度分析。结构重要度分析是分析基本事件对顶上事件的影响程度，为改进 系统安全性提供信息的重要手段。故障树中各基本事件对顶上事件影响程度不同。从故障树结构上 分析

10、，各基本事件的重要度(不考虑各基本事件的发生概率)或者假定 各基本事件发生概率相等，分析各基本事件的发生对顶上事件发生 的影响程度，叫结构重要度。结构重要度判断方法有:改变基本事件状态值，求结构重要度系数。利用最小割集分析判断方法，判断结构重要度有以下几个原 则： 一阶(单事件)最小割集中的基本事件结构重要度大于所有高阶 最小割集中基本事件的结构重要系数。如在XJ、X2, x3 -2, X4, X5中，I最大。 仅在同一最小割集中出现的所有基本事件，结构重要系数相等 (在其他割集中不再出现)。如在X1, x2.X3, x4, X5. X6, x7,X8, X9中,(1)=(2)；(3)= (4

11、)= (5)；(6)= (7)= (8)= (9) 几个最小割集均不含共同元素，则低阶最小割集中基本事件重要 系数大于高阶割集中基本事件重要系数。阶数相同，重要系数相同。如上例中X1，X2, X3, x4, X5、X6, x7, x8, X9中,(1)(3) (6)在X1, X2, X3、X4, X5, Xf中，(1)= (4),比较两基本事件，若与之相关的害愫阶数相同，则两事件结构重 要系数大小由他们出现的次数决定，出现次数大的系数大。 相比较的两事件仅出现在基本事件个数不等的若干最小割集中。若它们重复在各最小割集中出现次数相等，则在少事件最小割集 中出现的基本事件结构重要系数大。如在X1，5、X2, %, 4、 Xp X4、X2, x4, X5中,出现两次，X2也出现两次，但X1 在少事件割集中，所以1(1)1(2) o在少事件割集中，出现次数少，多事件割集中，出现次数多，以 及它的复杂情况，可以用近似判别式。式中l(i)基本X1的重要系数近似判别值;Ki包含Xi的(所有)割集；n基本事件X,所在割集中基本事件个数。1(1)=1(3)1(4)1(2)1(5)在用割集判断基本事件结构重要系数时；必须按上述原则进行, 先判断近似式是迫不得已而为之，不能完全用它。用最小割集判别基本事件结构重要顺序与用最小径集判别结 果一样。凡对最小割集适用的原则，对最小彳仝集同样适用。