故障树分析FTA.ppt

1、 故障树分析故障树分析 (Fault Tree Analysis(Fault Tree Analysis，FTA)FTA)（一）概述（一）概述 事事故故树树（Fault Fault Tree Tree AnalysisAnalysis，缩缩写写为为FTAFTA）也也称称故故障障树树，在在日日本本称称为为FTAFTA安安全全工工学学，是是一一种种描描述述事事故故因因果果关关系系的的有有方方向向的的“树树”，是是安安全全系系统统工工程程中中重重要要的的分分析析方方法法之之一一。它它能能对对各各种种系系统统的的危危险险性性进进行行识识别别评价，既适用于定性分析，又能进行定量分析。评价，既适用于定性分

2、析，又能进行定量分析。FTAFTA作作为为安安全全分分析析评评价价和和事事故故预预测测的的一一种种先先进进的的科科学学方方法法，已已得得到到国内外的公认和广泛采用。国内外的公认和广泛采用。事事故故树树是是从从结结果果到到原原因因描描绘绘事事故故发发生生的的有有向向逻逻辑辑树树，是是用用逻逻辑辑门门联联接接的的树树图图。事事故故树树分分析析法法是是一一种种图图形形演演绎绎方方法法，在在对对系系统统分分析析时时，围围绕绕系系统统不不希希望望发发生生的的失失效效事事件件，做做层层层层深深入入的的分分析析，直直至至追追踪踪到到引引起起失失效事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。n（

3、1 1）确定所要分析的系统）确定所要分析的系统n确确定定系系统统中中所所包包含含的的内内容容及及其其边边界界范范围围，明明确确影影响响系系统统安安全全的主要因素。的主要因素。n（2 2）熟悉系统）熟悉系统n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。n（3 3）调查系统发生的事故）调查系统发生的事故n调调查查所所要要分分析析的的系系统统过过去去和和现现在在所所发发生生过过的的各各类类事事故故，收收集集国国内内外外同同类类系系统统曾曾发发生生过过的的所所有有事事故故，找找出出本本系系统统事事故故发发生生的规律，设想给定系统可能要发生的事

4、故。的规律，设想给定系统可能要发生的事故。（二）分析步骤（二）分析步骤 （二）分析步骤（续）（二）分析步骤（续）n（4）确定顶上事件确定顶上事件n所所谓谓顶顶上上事事件件就就是是要要分分析析的的对对象象事事件件。对对于于某某一一确确定定的的系系统统，可可能能发发生生多多种种事事故故，但但究究竟竟以以那那一一种种事事故故作作为为分分析析的的对对象象？一一般般来来说说要要确确定定那那些些易易于于发发生生且且后后果果严严重重的的事事故故作作为为事事故故树树分析的顶上事件。分析的顶上事件。n（5）调查原因事件调查原因事件n从从人人、机机、环环境境出出发发调调查查与与事事故故有有关关的的所所有有原原因因

5、事事件件和和各各种种因素。因素。n（6）绘制事故树图绘制事故树图n采采用用规规定定的的符符号号，从从顶顶上上事事件件起起，一一级级一一级级找找出出直直接接原原因因事事件，按其逻辑关系，绘制出事故树图。件，按其逻辑关系，绘制出事故树图。（二）分析步骤（续）（二）分析步骤（续）n（7 7）定性分析）定性分析n按按事事故故树树结结构构，利利用用布布尔尔代代数数化化简简事事故故树树，求求取取事事故故树树最最小小割割集集或或最最小小径径集集，分分析析基基本本事事件件的的结结构构重重要要度度，根根据据定定性性分分析析的的结论，确定预防事故发生的措施。结论，确定预防事故发生的措施。n（8 8）定量分析）定量

6、分析n确确定定各各基基本本事事件件发发生生的的失失误误率率，并并计计算算其其发发生生的的概概率率，标标在在事事故故树树上上，并并求求出出顶顶上上事事件件发发生生的的概概率率，分分析析各各基基本本事事件件的的概概率率重重要要度度。根根据据定定量量分分析析结结果果对对系系统统进进行行风风险险分分析析，以以确确定定安安全全投资方向。投资方向。n（9 9）进行安全评价）进行安全评价n根根据据损损失失率率的的大大小小评评价价该该类类事事故故的的危危险险性性。目目前前我我国国FTAFTA一一般般都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析为止，也能取得较好效果。（三）事故树

7、编制（三）事故树编制n1 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n（1 1）顶上事件）顶上事件n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。n（2 2）中间事件）中间事件n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

8、，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。n（3 3）基本事件）基本事件n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。（三）事故树编制（续）（三）事故树编制（续）n2.2.事故树符号及意义事故树符号及意义n事事故故树树中中使使用用的的符符号号通通常常分分为为事事件件符符号号和和逻逻辑辑

9、门门符符号号两两大类，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。2 2、故障树的编制、故障树的编制n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。n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。顶上事件是怎样发生的。n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，在顶上事件与直接可能的因素或

10、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。然后依此方法再对每个中间事件进行分析，找出导致其发生门。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因，逐级向下演绎，直到不能分析的基本事件为止的直接原因，逐级向下演绎，直到不能分析的基本事件为止。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

11、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 （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 （3 3）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

12、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 1.布尔代数运算法则布尔代数运算法则 在在事事故故树树分分析析中中常常用用逻逻辑辑运运算算符符号号（，）将将各各个个事事件件连连接接起起来来，此此连连接接式式称称为为布布尔尔代代数数表表达达式式。在在求求最最小小割割集集时时，要要用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。这些法则见表15-215-2所示。所示。（四）布尔代数运算法则及事故树的数学表达式（四）布尔代数运算法则及事故树的数学表达式（四）布尔代数运算法则及事故树的数学表达式（四）布尔代数运算法则及事故树的数

13、学表达式 2 2事故树的数学表达式事故树的数学表达式为为了了进进行行事事故故树树定定性性、定定量量分分析析，需需要要建建立立数数学学模模型型，写写出出它它的的数数学学表表达达式式。把把顶顶上上事事件件用用布布尔尔代代数数表表现现，并并自自上上而而下下展展开开就就可可得得到到布尔表达式。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。（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。能够引起顶上事件发生的最低限度的）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事基本事件的集合称

14、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。例件不发生，顶上事件就绝不发生。一般割集不具备这个性质。例如本事故树中如本事故树中 是最小割集，是最小割集，是割集，但不是最是割集，但不是最小割集小割集。（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。表表示示系系统统的的危危险险性性，每每个个最最小小割割集集都都是是顶顶上上事事件件发发生生的的一一种可能渠道。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）表表示示顶顶上上事事件件

15、发发生生的的原原因因。事事故故发发生生必必然然是是某某个个最最小小割割集集中中几几个个事事件件同同时时存存在在的的结结果果，求求出出事事故故树树全全部部最最小小割割集集，就就可可掌掌握握事事故故发发生生的的各各种种可可能能，对对掌掌握握事事故故的的规规律律，查查明明事事故故的的原因大有帮助。原因大有帮助。（六）最小割集的作用（六）最小割集的作用 （2 2）一一个个最最小小割割集集代代表表一一种种事事故故模模式式。根根据据最最小小割割集集，可可以以发发现现系系统统中中最最薄薄弱弱的的环环节节，直直观观判判断断出出哪哪种种模模式式最最危危险险，哪哪些次之，以及如何采取预防措施。些次之，以及如何采取预防措施。（3 3）可可以以用用最最小小割割集集判判断断基基本本事事件件的的结结构构重重要要度度，计计算算顶顶上事件概率。上事件概率。（六）最小割集的作用（六）最小割集的作用