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故障树 一 基本概念 1故障树分析法简称FTA法 是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐级细化的分析方法 其目的是判明基本故障 确定故障的原因 影响和发生概率 故障树分析法特点 1 直观 形象 2 灵活 多用 3 多目标 可计算 2故障树分析的顺序 图1 2故障树分析法的顺序 发生率 时间 具体步骤 1 对所选定的系统 或设备 作必要的分析 确切了解系统的组成及各项操作的内容 熟悉其正常运行时的作业图 2 对系统的故障进行定义 对预计可能发生的故障 过去发生过的故障事例及故障统计 作广泛的调查 3 仔细分析各种故障的形成原因 如设计 制造 装配 运行 环境条件 人为因素等等 对环境条件的外部因素 操作失误的人为因素应作充分的考虑 4 收集各故障发生概率数据 5 选定系统可能发生的最不希望发生的故障状态为顶事件 作出故障树逻辑图 6 对故障树结构作定性分析 应用布尔代数的有关定律和运算法则对故障树作等价化简 寻找故障树的最小割集和最小路集 以判断系统的故障模式和成功模式 分析各事件的结构重要度 以判断各事件所代表的部件 或零件 在系统可靠性中的重要程度 7 对故障树结构作定量分析 如故障树各底事件 即各元件 部件 的故障概率数据为已知 就可以根据故障树逻辑 对系统的故障作定量分析 若底事件概率值系未知数 可假设某个合理值 以便对系统进行可靠性方案的比较 8 考虑价格及技术等条件 对如何有效地防止事故的发生提出并采取有效的措施 3故障树分析的应用符号 1 定义 事件 描述系统状态 部件状态的改变过程叫事件 部件 凡是能产生故障事件的元件 子系统 设备 人和环境条件 定义为部件 部件的故障按其产生的原因分为三类 一次故障 由于系统元件的内在原因而产生的故障 二次故障 由于外部原因 环境恶化等造成的系统元件的故障 其它原因故障 或称受控失效 对于这类部件不能工作的原因尚需作进一步分析 2 故障事件的符号 a b c d e f g h i j k 圆形符号表示底事件 图1 3中a b c 指由系统内部件失效 或人为失误引起的事件 通常应有足够的原始数据 又称基本事件 即它应该是不可能再行分解 是在设计 运行条件下发生的固有随机事件 其中 实线圆 图1 3a 表示硬件失效引起的故障 虚线圆 图1 3b 表示人的差错引起的底事件 同心圆 图1 3c 表示由于操作者的疏忽 未发现故障 而引起的底事件 矩形符号表示故障树的顶事件或中间事件 所谓中间事件 是指还可划分成底事件的事件 房形符号表示条件事件 菱形符号表示省略事件 指那些可能发生的故障 但其概率极小 或由于缺乏资料 时间或数值 不需要或无法再作进一步分析的事件 三角形符号系联接及转移符号 上方有直线的三角形符号表示转入 侧面有横线的三角形符号则表示转出 一个转出符号和一个转入符号为一对 在一对三角形中需标出同一编码 3 逻辑门符号 逻辑与门 简称与门 它表示当输入事件全部发生时 才能使输出事件发生 逻辑或门 简称或门 它表示在输入事件中至少有一个输入事件发生 就有输出事件发生 逻辑禁门 简称禁门 它表示若满足给定条件 则输入事件发生时 直接引起输出事件发生 否则 输出事件不发生 一般用于表示某些非正常工作条件下发生的故障 其限制条件需在符号中表明 否定门 简称非门 表示输出事件是输入事件的对立事件 4 修正逻辑门符号 优先与门 又称有序门 它表示与门的诸输入事件中 必须按一定顺序依次发生 或只有某一事件优于其它事件发生时 才能使输出事件发生 组合与门 又称表决与门 当与门输入端有大于3个以上的输入事件时 用组合与门表示其中有任意两个先发生时 就能导致输出事件发生 危险持续门 它表示在一与门诸输入事件中 输入事件都发生并须持续一定时间时 才能导致输出事件发生 如果输入事件虽发生 但未能持续一定时间 就不能引起输出事件发生 异或门 又称互斥或门 它表示在或门输入端诸输入事件中 只能有一个事件发生时 才能导致输出事件发生 如果有两个 或两个以上的输入事件发生时 该或门就无输出 第二章故障树的建造 1故障树的建造过程故障树的基本结构如图 故障树的建造过程 一般分为以下几步 对所研究的对象作系统分析 对系统的正常状态和正常事件 故障状态和故障事件要有明确的定义 为此 要了解系统的性能 收集和分析系统设计和运行的技术规范等技术资料 在此基础上 对系统的故障作全面的分析 评价各种故障对系统的影响 找出导致各种故障的原因和途径 在判明故障的基础上 确定最不希望发生的故障事件为顶事件 根据对系统所提出的假设条件为依据 合理地确定边界条件 以确定故障树的建树范围 系统的边界条件应包括 分析的对象 即顶事件 这是最重要 最根本的边界条件 初始状态 指系统中有的部件可能有数种工作状态 需要确定当顶事件