故障树分析FTA课件

1、故障树分析fta故障树分析故障树分析 (fault tree analysis(fault tree analysis，fta)fta)故障树分析fta（一）概述（一）概述 事故树（事故树（fault tree analysisfault tree analysis，缩写为，缩写为ftafta）也称故障树，）也称故障树，在日本称为在日本称为ftafta安全工学，是一种描述事故因果关系的有方向的安全工学，是一种描述事故因果关系的有方向的“树树”，是安全系统工程中重要的分析方法之一。它能对各种系统的危险性进行是安全系统工程中重要的分析方法之一。它能对各种系统的危险性进行识别评价，既适用于定性分析，

2、又能进行定量分析。识别评价，既适用于定性分析，又能进行定量分析。 ftafta作为安全分析评价和事故预测的一种先进的科学方法，已得作为安全分析评价和事故预测的一种先进的科学方法，已得到国内外的公认和广泛采用。到国内外的公认和广泛采用。 事故树是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树，是用逻辑门事故树是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树，是用逻辑门联接的树图。事故树分析法是一种图形演绎方法，在对系统分析时，围联接的树图。事故树分析法是一种图形演绎方法，在对系统分析时，围绕系统不希望发生的失效事件，做层层深入的分析，直至追踪到引起失绕系统不希望发生的失效事件，做层层深入的分析，直至追踪到引起失效事

3、件发生的全部原始原因为止。效事件发生的全部原始原因为止。故障树分析fta （1 1）确定所要分析的系统）确定所要分析的系统 确定系统中所包含的内容及其边界范围，明确影响系统安全确定系统中所包含的内容及其边界范围，明确影响系统安全的主要因素。的主要因素。 （2 2）熟悉系统）熟悉系统 详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。 （3 3）调查系统发生的事故）调查系统发生的事故 调查所要分析的系统过去和现在所发生过的各类事故，收集调查所要分析的系统过去和现在所发生过的各类事故，收集国内外同类系统曾发生过的所有事故，找出本系统事故发生国内

4、外同类系统曾发生过的所有事故，找出本系统事故发生的规律，设想给定系统可能要发生的事故。的规律，设想给定系统可能要发生的事故。故障树分析fta （4）确定顶上事件确定顶上事件 所谓顶上事件就是要分析的对象事件。对于某一确定的系统，所谓顶上事件就是要分析的对象事件。对于某一确定的系统，可能发生多种事故，但究竟以那一种事故作为分析的对象？一可能发生多种事故，但究竟以那一种事故作为分析的对象？一般来说要确定那些易于发生且后果严重的事故作为事故树分析般来说要确定那些易于发生且后果严重的事故作为事故树分析的顶上事件。的顶上事件。（5）调查原因事件调查原因事件 从人、机、环境出发调查与事故有关的所有原因事件

5、和各种因从人、机、环境出发调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。素。（6）绘制事故树图绘制事故树图 采用规定的符号，从顶上事件起，一级一级找出直接原因事件，采用规定的符号，从顶上事件起，一级一级找出直接原因事件，按其逻辑关系，绘制出事故树图。按其逻辑关系，绘制出事故树图。故障树分析fta （7 7）定性分析）定性分析 按事故树结构，利用布尔代数化简事故树，求取事故树最小割按事故树结构，利用布尔代数化简事故树，求取事故树最小割集或最小径集，分析基本事件的结构重要度，根据定性分析的集或最小径集，分析基本事件的结构重要度，根据定性分析的结论，确定预防事故发生的措施。结论，确定预防事故发生的措施。

6、（8 8）定量分析）定量分析 确定各基本事件发生的失误率，并计算其发生的概率，标在事确定各基本事件发生的失误率，并计算其发生的概率，标在事故树上，并求出顶上事件发生的概率，分析各基本事件的概率故树上，并求出顶上事件发生的概率，分析各基本事件的概率重要度。根据定量分析结果对系统进行风险分析，以确定安全重要度。根据定量分析结果对系统进行风险分析，以确定安全投资方向。投资方向。 （9 9）进行安全评价）进行安全评价 根据损失率的大小评价该类事故的危险性。目前我国根据损失率的大小评价该类事故的危险性。目前我国ftafta一般都一般都考虑到第考虑到第7 7步进行定性分析为止，也能取得较好效果步进行定性分

7、析为止，也能取得较好效果。故障树分析fta（三）事故树编制（三）事故树编制 1 1事故树中的事件的几种概念事故树中的事件的几种概念 （1 1）顶上事件）顶上事件 这是人们最不希望发生的失效事件（或故障事件），是使这是人们最不希望发生的失效事件（或故障事件），是使系统不能正常工作的故障表现形式，是分析故障发生的原系统不能正常工作的故障表现形式，是分析故障发生的原因、发生的概率以及可能产生的影响的最终事件，是失效因、发生的概率以及可能产生的影响的最终事件，是失效分析的起点。分析的起点。 （2 2）中间事件）中间事件 导致顶端事件发生，且还需要再分解的因素，包括系统组导致顶端事件发生，且还需要再分解

8、的因素，包括系统组成部分自身性质的变化以及系统外界因素，统称为中间事成部分自身性质的变化以及系统外界因素，统称为中间事件。在图中，置于矩形块中并除去顶端事件之外的事件均件。在图中，置于矩形块中并除去顶端事件之外的事件均为中间事件，也称为相对最终事件。为中间事件，也称为相对最终事件。 （3 3）基本事件）基本事件 导致系统或部件发生失效的、最基本的、无需再分解的事导致系统或部件发生失效的、最基本的、无需再分解的事件。在图中件。在图中, ,置于圆圈中的均为基本事件置于圆圈中的均为基本事件。故障树分析fta（三）事故树编制（续）（三）事故树编制（续） 2.2.事故树符号及意义事故树符号及意义 事故树

9、中使用的符号通常分为事件符号和逻辑门符号两事故树中使用的符号通常分为事件符号和逻辑门符号两大类，常用的绘制事故树的符号在表大类，常用的绘制事故树的符号在表15-115-1中介绍。中介绍。故障树分析fta2 2、故障树的编制、故障树的编制 故障树的编制方法一般分为两类，人工编制和计算机辅助编制。故障树的编制方法一般分为两类，人工编制和计算机辅助编制。 人工编制故障树的常用方法是演绎法，它是通过人的思考来分析顶人工编制故障树的常用方法是演绎法，它是通过人的思考来分析顶上事件是怎样发生的。上事件是怎样发生的。 在编制时首先确定顶上事件，找出直接导致顶上事件发生的各种可在编制时首先确定顶上事件，找出直

10、接导致顶上事件发生的各种可能的因素或因素的组合，也就是中间事件，在顶上事件与直接导致能的因素或因素的组合，也就是中间事件，在顶上事件与直接导致其发生的中间事件之间，根据其逻辑关系相应地绘制上逻辑门。然其发生的中间事件之间，根据其逻辑关系相应地绘制上逻辑门。然后依此方法再对每个中间事件进行分析，找出导致其发生的直接原后依此方法再对每个中间事件进行分析，找出导致其发生的直接原因，逐级向下演绎，直到不能分析的基本事件为止因，逐级向下演绎，直到不能分析的基本事件为止。故障树分析fta 操作位置错误 斜巷跑车矿车箕斗掉道斜巷运输事故 故障状态 安全设施失效效 设备故障 操作失误 缺少信号装置安全保护装置

11、失效无安全保障装置违章操作操作方法错误操作信号错误人员位置错误 不走人行巷道巷道断面不合适 人行巷道太窄无人行巷道设备失修 钢丝绳破损矿车连接装置破损 图图15-1 15-1 煤矿井下斜巷运输事故树图煤矿井下斜巷运输事故树图举例举例: :（1 1）煤矿井下斜巷运输事故树）煤矿井下斜巷运输事故树 故障树分析fta（2 2）砂轮伤害事故的事故树图）砂轮伤害事故的事故树图 击中人体砂轮伤害砂轮破碎飞出防护装置不起作用安装缺陷质量缺陷操作不当紧固砂轮用力过大上砂轮敲打过猛吃刀量过大砂轮不平衡有裂纹未检查安装不牢无防护罩图图15-2 砂轮伤害事故的故障树图砂轮伤害事故的故障树图故障树分析fta（3 3）

12、锅炉结垢事故树）锅炉结垢事故树 未定时化验化验项目值错误锅炉结垢 一次水垢炉内处理不当生水直接入炉交换剂失效给水水质检测不严 二次水垢未连续定期排污排污量不够排污结构装置缺陷排污管道堵塞炉外水处理入炉水质量超标 图图15-3 锅炉结垢事故树图锅炉结垢事故树图故障树分析fta1. .布尔代数运算法则布尔代数运算法则 在事故树分析中常用逻辑运算符号（在事故树分析中常用逻辑运算符号（ ，）将各个事件连，）将各个事件连接起来，此连接式称为布尔代数表达式。在求最小割集时，要用接起来，此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。这些法则见表布尔代数运算法则，化简代数式。这

13、些法则见表15-215-2所示。所示。故障树分析fta为了进行事故树定性、定量分析，需要建立数学模型，写出它的数为了进行事故树定性、定量分析，需要建立数学模型，写出它的数学表达式。把顶上事件用布尔代数表现，并自上而下展开就可得到学表达式。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。布尔表达式。 例如：有某事故树如图例如：有某事故树如图15-415-4所示。所示。故障树分析fta t1a2a2a1b2a2b2a3b2a1x2a21x2a3x2a4x2a3x2a5x2a5x2a4x2a 故障树分析fta（五）最小（五）最小割集的概念和求法割集的概念和求法 （1 1）最小割集的概念。

14、能够引起顶上事件发生的最低限度）最小割集的概念。能够引起顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合称为最小割集。换言之，如果割集中任一基本的基本事件的集合称为最小割集。换言之，如果割集中任一基本事件不发生，顶上事件就绝不发生。一般割集不具备这个性质。事件不发生，顶上事件就绝不发生。一般割集不具备这个性质。例如本事故树中例如本事故树中 是最小割集，是最小割集， 是割集，但不是是割集，但不是最小割集最小割集。 （2 2）最小割集的求法。利用布尔代数化简法，将上式归并、）最小割集的求法。利用布尔代数化简法，将上式归并、化简。化简。 21,xx343,xxx故障树分析fta 表示系统的危险性，每个最小割集都是顶上事件发生的一表示系统的危险性，每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能渠道。最小割集的数目越多，越危险。分述如下：种可能渠道。最小割集的数目越多，越危险。分述如下： （1 1）表示顶上事件发生的原因。事故发生必然是某个最小割）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，求出事故树全部最小割集，就可集中几个事件同时存在的结果，求出事故树全部最小割集，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。大有帮助。（六）最小割集的作用（六）最小割