中国矿业大学(北京)安全系统工程课件(四).ppt

中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，SafetyEngineering，发表人：朱红蓝电话： 62339035Email:zhq，安全系统工程-本科教育，中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，目录，系统安全分析事故树分析系统安全评价安全决策灰色理论与安全系统，3， 1、2、4、5、6、事故树分析在安全系统工程中的地位与其他内容相关，本章重点：掌握故障树分析的特点、基本概念、步骤及其在建树原则中的应用条件、定性分析和定量分析的应用，掌握布尔代数运算。 概要(概念、优缺点)事故树创建布尔运算事故树定性分析事故树定量分析事故树分析实例，第四章事故树分析，第一节概要，背景，61年，美国贝尔电话研究所(H.A.Watson ) 研究FTA民兵式导弹发射控制系统的安全性评价预测导弹发射的随机故障概率采用波音哈斯的改善和计算74年，美国核电委员会采用FTA进行商用核电站风险评价，发表拉斯森的报告，引起世界各国的关注。 目前，在航天、核工业、电子、电力、化工、机械、交通等领域进行故障诊断、分析系统脆弱环节，指导系统安全运行和维护，实现系统优化设计。美铃、波音公司、美原子能、第1节的概要、(1)图形演绎法、事故事件一定条件下的逻辑推理法。 围绕某一特定事故层进行深入分析，根据事故树系统内各事件之间的内在联系以及单元故障与系统事故之间的逻辑关系，发现系统弱点(2)灵活性：分析某些单元故障对系统的影响导致系统事故的原因分析。 (3)深入认识FTA分析系统过程，使分析人员了解系统内各要素，明确各潜在要素对事故的影响途径和程度，在分析中发现并解决了许多问题-提高了系统的安全性。 (4)事故树模型能够定量计算复杂系统的事故概率，为改善和评价系统安全性提供了定量依据。 事故树的特点，第一节概述，(1)需要大量人力、物资和时间，(2)难度大，建设过程复杂，需要经验丰富的技术人员参与，容易发生疏漏和错误，(3)FTA仅考虑(0，1 )状态的事件，大部分系统存在局部正常、局部故障状态，构建数学模型时较大事故树的分析仍在发展和完善中。 目前，事故树分析在自动创建、多态系统FTA、依赖事件FTA、FTA组合、数据库构建、FTA技术实用化等方面还需要进一步分析研究。 事故树的缺点，第一节的概要，事故树的分析步骤： 1、合理的顶层事件的选择2、资料收集准备3、故障树的建设、4、简化FT5、定性分析6、定量分析、事故树的分析、第一节的概要、事故树的分析顺序、第一节的概要、事故树的符号意思、1、事故树的符号事件符号顶层事件、中间事件符号、 进一步省略需要在下面分析的事件基本事件符号、无法进一步分析的事件正常事件符号、正常情况下存在的事件，无法在下面分析或不需要的事件。第一节的概要、事故树的符号的含义、2、逻辑门符号或门只有在B1、B2的两个事件同时发生(输入)时，表示B1或B2的任意一个事件单独发生(输入)时，a事件才能发生(输出) 条件或门指示：当B1或B2事件单独发生(输入)时，如果不满足条件a，则a事件没有发生(输出)的条件与门指示：当B1、B2这两个事件同时发生(输入)时，如果条件a也不满足，则a事件没有发生(输出)的条件与门指示： B1、B2这两个事件同时发生(输入) 非限制门限表示仅在发生(输入) b事件、满足条件a时，发生(输出) a事件。第一节的概要，事故树分的符号的意思，转入符号是其他部分的树，表示从那里转入(三角形内表示从哪里转入)。 转移符号表示这部分树从那里转移到他那里(在三角形内转移到哪里)。、第1节的概要、事故树分的符号含义、第2节事故树的制作、事故树的制作原则、(1)顶层事故-风险大的事故事件。 易发生、结果严重的事件必须优先作为分析的对象，也就是说，首要事件的发生频率不高，但结果严重，结果不严重，但也可以将非常频繁发生的事故作为首要事件。 (二)合理确定边界条件； (3)保持门的完整性，不允许门与门直接相连。 (4)正确记述顶层事件。 顶级事件的定义能够正确地表现事故的状态，何时以及在怎样的条件下发生的。 (五)作成中及作成后，立即简化。第二节事故树的制作、事故树的制作、第二节事故树的制作、事故树的制作工具和方法、(1)人工制作的(2)制作简单制作的AutoCAD、Viso、office等其他制图工具并计算的FaultTree软件、事故树的制作方法(1)合成法(2)判定表法的编程方法(编程软件Opengl (图形控制)，第2节事故树的制作-事例(现场适用的事故树)，1 .构造函数，布尔代数运算2 .最小分割集3 .最小小径集4 .最小分割集，最小小径集在事故分析中的作用5 .构造重要度分析，第3节事故树的定性分析，授课重点， 此外，y=(X )或y=(x1、x2、xn )、(X)系数的结构函数，1 .描述结构函数系数的状态的函数。 第3节事故树的定性分析，(X)=x1x3 (x4x5) x2x4 (x3x5)第3节事故树的定性分析，1 .结构函数是描述系统状态的函数。结合律(A B) C=A (B C)(AB)C=A(BC)交换律A B=B AAB=BA分配律a(b c)=(ab) (ac)a (bc)=(a b)(a c )，第3节事故树的定性分析，第3节事故树的定性分析， 2 .布尔代数运算幂律A A=AAA=A吸收律A AB=AA(A B)=A互补律A A=1AA=0对合律(A)=A模型律(A B)=AB(AB)=A B、第3节事故树的定性分析、2 .布尔代数运算、第3节事故树的定性分析、例：下一个事故树的构造函数式、 第3节事故树的定性分析例2 :如果写下这样的事故树的构造函数式，则能够引起顶层事件发生的最低限度的基本事件的集合(通常，满足某个条件，将具有某个共同性质的全体称为集合，将属于该集合的每一个称为要素。 )称为最小切割集。 一般的剪辑不具有这个性质。 例如，在本事故树中是最小剪辑，虽然是剪辑，但不是最小剪辑。三、最小割集的概念与求、第三节事故树的定性分析、三、最小割集的概念与求、第三节事故树的定性分析、求法-布尔代数法、第三节事故树的定性分析、最小割集求的等价树、矩阵法是在1972年由胡塞尔(Fussel )和句子串提出的，故也称为胡塞尔法。 该方法的原理是，从顶层事件开始，按照逻辑门顺序将顶层输出事件替换为底层输入事件，并且以分层方式将顶层输出事件替换为直到完成所有基本事件。 在替代过程中，or门连接的输入事件显示为垂直，and门连接的输入事件显示为水平。 因此，可以获得几行的基本事件交叉点，并且通过布尔代数简化，可以获得最小剪辑集。 (先画该事故树图)从顶层事件t开始， 第一层的逻辑门是“andandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandand ndandandandandandandandandandandandandandand a下的逻辑门是“或门”，连接X1、c两个事件，纵向并列， 应为X1B和CB两行的c下的“andandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandand ndandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandan这三个最小分割集是K1=X1，X3、K2=X1，X4、K3=X2，X3、第三节事故树的定性分析、求法行列式(未图示)、第三节事故树的定性分析、事例使用布尔运算求最小分割集，y=(X )或y=(x1，x2，xn )， (X)系统的构造函数，第三节事故树的定性分析4，最小径集的概念和求法，t=a1b=x 1c1xx 3x 4=x 1(x 21x 3=x 1x 2x 1x 3x 3x 4，成功树，原木，第三节事故树的定性分析，实例：成功树有三个最小分割集用最小直径集表示的事故树结构式，在用T=(X1十X2)(Xl十X3)(X3十X4)最小直径集表示的等价树中也有2层逻辑门，与用最小分割集表示的等价树相比，不同点在于2层逻辑门的符号相反。 第三节事故树的定性分析，事例：第三节事故树的定性分析，最小直径集求法布尔代数法：第三节事故树的定性分析，事例(用成功树法和布尔运算求直径集)，最小分割集和最小直径集在事故树分析中具有非常重要的一些最小分割集，可能发生顶层事件事故树中最小切割越多，系统发生事故的路径越多，变得越危险。 第三节事故树的定性分析，第五、事故树的最小分割集和最小小径集的作用，第三节事故树的定性分析，第五、事故树的最小分割集和最小小径集的作用，(2)最小分割集可以直观比较各种故障模式的危险性事故树中的一个最小分割集，说明系统有故障模式。 某些故障模式仅包括一个基本事件，某些故障模式包括两个基本事件，而其它故障模式包括三个、四个和更多基本事件。 包含基本事件的最小切割集在事件发生时会发生顶层事件如果包含两个基本事件，则只有两个基本事件同时发生，才会发生顶层事件。 很明显，一个事件发生的概率比两个事件同时发生的概率高得多，三个事件同时发生的概率少。 因此，包含在最小割集中的基本事件越少，该故障模式越危险。 只包括一个基本事件的比例是最危险的。 (3)最小直径集以最小直径集定义系统的安全性，事故树中有最小直径集时，表示有可能不发生顶层事件。事故树的最小直径集越多，表示不发生顶层事件的方案越多，系统的安全性越高。 (4)能够从最小直径的集合中抑制事故的最佳方案事故树中，有最小直径的集合，有抑制顶层事件发生的方案。 一个事故树有几个最小的集团，有几个防止山顶事件发生的方案。 在这些方案中，选择哪个最好，一般来说，控制较少事件的最小集中的基本事件，比控制多个基本事件更省时、省时、经济有效。 当然也有例外，但较少事件集中的基本事件有时会因经济或技术原因而难以控制。 这种情况下应该选择别的方案。 第三节事故树的定性分析，第五、事故树的最小割集和最小小径集的作用，(5)利用最小割集和最小小径集，可以进行结构重要度分析，(6)利用最小割集和最小小径集，可以进行系统的定量分析和评价。 以下进行说明。第三节事故树定性分析，第五，事故树的最小分割集和最小小径集的作用，1，描绘成功树的2，求出成功树的最小分割集3，原事故树的最小小径集，第三节事故树的定性分析，作业1-1，其最小分割集2，成功树3，求出成功树的最小分割集4，原事故树的最小小小径集5，描绘用最小分割集表示的事故树的等效图6， 描绘用最小小径集表示的事故树的等价图，第三节事故树的定性分析，作业2，第三节事故树的定性分析，附加1 1 .顶层事件的发生概率2 .构造重要度函数3 .切割重要度分析4 .概率重要度分析5 .重要度分析6 .基本事件的发生概率(本)，第四节事故树的定量分析，授课的重点， 如果事故树中不包含重复或相同的基本事件，则各基本事件相互独立，顶层事件的发生概率可以根据事故树的结构，通过下式求出。 “andandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandand ndandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandan dandandandandandandandandandandandandandandandand知道各基本事件的发生概率： q1=q2=q3=0.1，顶层事件的发生概率为p (t )=q11- (1- q2) (1) (1-0.1)=0.019，第四节事故树的定量分析，一、顶部事件发生概率，事故树中包含重复的基本事件，或者基本事件可能在几个最小剪辑中重复，最小剪辑之间交叉时， 状态列举法最小切割集法最小切割集法(1)设定有状态列举法事故树中有n个基本事件，该n根据用几种方法计算的事故树模型的结构分析，顶部事件发生概率是指结构函数中(x)=1的概率。 顶部事件发生概率P(T )可以用以下的公式定义：第四节事故树的定量分析，一、顶部事件发生概率，顺序： a .列举基本事件状态值表，根据事故树构造求出构造函数P(x )值的P(x)=1的各基本事件对应的状态的概率积的代数和，即顶部事件发生例如，T=X1X2 X2X3个基本事件)、第四节事故树定量分析、第一、顶部事件的发生概率、各基本事件的概率如下： q1=q2=0. 01 q3=q4=0. 02 q5=q6=0. 03 q7=q8=0. 04顶部事件t发生的概率、第四节事故树的定量分析式(最小分割集合E1，E2，Er ，Ek ) (假设基本事件相互独立)，第四节事故树的定量分析，(2)最小分割集合法求最高事件概率，该问题是各个最小分割集合相互不重复的基本事件，例如，假设某个事故树有3个最小分割集合： x1，x2，x3，x4 各基本事件的发生概率在q1、q2、q7中，求出顶层事件的发生概率。、第4节事故树的定量分析、第