故障樹(shù)分析FTAPPT課件

1、 故障樹(shù)分析故障樹(shù)分析 (fault tree analysis(fault tree analysis，fta)fta) （一）概述（一）概述 事故樹(shù)（事故樹(shù)（fault tree analysisfault tree analysis，縮寫為，縮寫為ftafta）也稱故障樹(shù)，在日）也稱故障樹(shù)，在日本稱為本稱為ftafta安全工學(xué)，是一種描述事故因果關(guān)系的有方向的安全工學(xué)，是一種描述事故因果關(guān)系的有方向的“樹(shù)樹(shù)”，是，是安全系統(tǒng)工程中重要的分析方法之一。它能對(duì)各種系統(tǒng)的危險(xiǎn)性進(jìn)行安全系統(tǒng)工程中重要的分析方法之一。它能對(duì)各種系統(tǒng)的危險(xiǎn)性進(jìn)行識(shí)別評(píng)價(jià)，既適用于定性分析，又能進(jìn)行定量分析。識(shí)別評(píng)價(jià)

2、，既適用于定性分析，又能進(jìn)行定量分析。 ftafta作為安全分析評(píng)價(jià)和事故預(yù)測(cè)的一種先進(jìn)的科學(xué)方法，已得作為安全分析評(píng)價(jià)和事故預(yù)測(cè)的一種先進(jìn)的科學(xué)方法，已得到國(guó)內(nèi)外的公認(rèn)和廣泛采用。到國(guó)內(nèi)外的公認(rèn)和廣泛采用。 事故樹(shù)是從結(jié)果到原因描繪事故發(fā)生的有向邏輯樹(shù)，是用邏輯門事故樹(shù)是從結(jié)果到原因描繪事故發(fā)生的有向邏輯樹(shù)，是用邏輯門聯(lián)接的樹(shù)圖。事故樹(shù)分析法是一種圖形演繹方法，在對(duì)系統(tǒng)分析時(shí)，聯(lián)接的樹(shù)圖。事故樹(shù)分析法是一種圖形演繹方法，在對(duì)系統(tǒng)分析時(shí)，圍繞系統(tǒng)不希望發(fā)生的失效事件，做層層深入的分析，直至追蹤到引圍繞系統(tǒng)不希望發(fā)生的失效事件，做層層深入的分析，直至追蹤到引起失效事件發(fā)生的全部原始原因?yàn)橹?。起?/p>

3、效事件發(fā)生的全部原始原因?yàn)橹埂?n（1 1）確定所要分析的系統(tǒng)）確定所要分析的系統(tǒng)n確定系統(tǒng)中所包含的內(nèi)容及其邊界范圍，明確影響系統(tǒng)安全確定系統(tǒng)中所包含的內(nèi)容及其邊界范圍，明確影響系統(tǒng)安全的主要因素。的主要因素。n（2 2）熟悉系統(tǒng)）熟悉系統(tǒng)n詳細(xì)了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)，繪出工藝流程圖或布置圖。詳細(xì)了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)，繪出工藝流程圖或布置圖。 n（3 3）調(diào)查系統(tǒng)發(fā)生的事故）調(diào)查系統(tǒng)發(fā)生的事故n調(diào)查所要分析的系統(tǒng)過(guò)去和現(xiàn)在所發(fā)生過(guò)的各類事故，收集調(diào)查所要分析的系統(tǒng)過(guò)去和現(xiàn)在所發(fā)生過(guò)的各類事故，收集國(guó)內(nèi)外同類系統(tǒng)曾發(fā)生過(guò)的所有事故，找出本系統(tǒng)事故發(fā)生國(guó)內(nèi)外同類系統(tǒng)曾發(fā)生過(guò)的所有事故，找出本系

4、統(tǒng)事故發(fā)生的規(guī)律，設(shè)想給定系統(tǒng)可能要發(fā)生的事故。的規(guī)律，設(shè)想給定系統(tǒng)可能要發(fā)生的事故。 n（4）確定頂上事件確定頂上事件n所謂頂上事件就是要分析的對(duì)象事件。對(duì)于某一確定的系統(tǒng)，所謂頂上事件就是要分析的對(duì)象事件。對(duì)于某一確定的系統(tǒng)，可能發(fā)生多種事故，但究竟以那一種事故作為分析的對(duì)象？可能發(fā)生多種事故，但究竟以那一種事故作為分析的對(duì)象？一般來(lái)說(shuō)要確定那些易于發(fā)生且后果嚴(yán)重的事故作為事故樹(shù)一般來(lái)說(shuō)要確定那些易于發(fā)生且后果嚴(yán)重的事故作為事故樹(shù)分析的頂上事件。分析的頂上事件。n（5）調(diào)查原因事件調(diào)查原因事件n從人、機(jī)、環(huán)境出發(fā)調(diào)查與事故有關(guān)的所有原因事件和各種從人、機(jī)、環(huán)境出發(fā)調(diào)查與事故有關(guān)的所有原因事

5、件和各種因素。因素。n（6）繪制事故樹(shù)圖繪制事故樹(shù)圖n采用規(guī)定的符號(hào)，從頂上事件起，一級(jí)一級(jí)找出直接原因事采用規(guī)定的符號(hào)，從頂上事件起，一級(jí)一級(jí)找出直接原因事件，按其邏輯關(guān)系，繪制出事故樹(shù)圖。件，按其邏輯關(guān)系，繪制出事故樹(shù)圖。 n（7 7）定性分析）定性分析n按事故樹(shù)結(jié)構(gòu)，利用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)事故樹(shù)，求取事故樹(shù)最小割按事故樹(shù)結(jié)構(gòu)，利用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)事故樹(shù)，求取事故樹(shù)最小割集或最小徑集，分析基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，根據(jù)定性分析的集或最小徑集，分析基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，根據(jù)定性分析的結(jié)論，確定預(yù)防事故發(fā)生的措施。結(jié)論，確定預(yù)防事故發(fā)生的措施。n（8 8）定量分析）定量分析n確定各基本事件發(fā)生的失誤率，并計(jì)

6、算其發(fā)生的概率，標(biāo)在事確定各基本事件發(fā)生的失誤率，并計(jì)算其發(fā)生的概率，標(biāo)在事故樹(shù)上，并求出頂上事件發(fā)生的概率，分析各基本事件的概率故樹(shù)上，并求出頂上事件發(fā)生的概率，分析各基本事件的概率重要度。根據(jù)定量分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，以確定安全重要度。根據(jù)定量分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，以確定安全投資方向。投資方向。n（9 9）進(jìn)行安全評(píng)價(jià)）進(jìn)行安全評(píng)價(jià)n根據(jù)損失率的大小評(píng)價(jià)該類事故的危險(xiǎn)性。目前我國(guó)根據(jù)損失率的大小評(píng)價(jià)該類事故的危險(xiǎn)性。目前我國(guó)ftafta一般都一般都考慮到第考慮到第7 7步進(jìn)行定性分析為止，也能取得較好效果步進(jìn)行定性分析為止，也能取得較好效果。 （三）事故樹(shù)編制（三）事故樹(shù)編制n

7、1 1事故樹(shù)中的事件的幾種概念事故樹(shù)中的事件的幾種概念n（1 1）頂上事件）頂上事件n這是人們最不希望發(fā)生的失效事件（或故障事件），是使這是人們最不希望發(fā)生的失效事件（或故障事件），是使系統(tǒng)不能正常工作的故障表現(xiàn)形式，是分析故障發(fā)生的原系統(tǒng)不能正常工作的故障表現(xiàn)形式，是分析故障發(fā)生的原因、發(fā)生的概率以及可能產(chǎn)生的影響的最終事件，是失效因、發(fā)生的概率以及可能產(chǎn)生的影響的最終事件，是失效分析的起點(diǎn)。分析的起點(diǎn)。n（2 2）中間事件）中間事件n導(dǎo)致頂端事件發(fā)生，且還需要再分解的因素，包括系統(tǒng)組導(dǎo)致頂端事件發(fā)生，且還需要再分解的因素，包括系統(tǒng)組成部分自身性質(zhì)的變化以及系統(tǒng)外界因素，統(tǒng)稱為中間事成部分自

8、身性質(zhì)的變化以及系統(tǒng)外界因素，統(tǒng)稱為中間事件。在圖中，置于矩形塊中并除去頂端事件之外的事件均件。在圖中，置于矩形塊中并除去頂端事件之外的事件均為中間事件，也稱為相對(duì)最終事件。為中間事件，也稱為相對(duì)最終事件。n（3 3）基本事件）基本事件n導(dǎo)致系統(tǒng)或部件發(fā)生失效的、最基本的、無(wú)需再分解的事導(dǎo)致系統(tǒng)或部件發(fā)生失效的、最基本的、無(wú)需再分解的事件。在圖中件。在圖中, ,置于圓圈中的均為基本事件置于圓圈中的均為基本事件。 （三）事故樹(shù)編制（續(xù)）（三）事故樹(shù)編制（續(xù)）n2.2.事故樹(shù)符號(hào)及意義事故樹(shù)符號(hào)及意義n事故樹(shù)中使用的符號(hào)通常分為事件符號(hào)和邏輯門符號(hào)兩事故樹(shù)中使用的符號(hào)通常分為事件符號(hào)和邏輯門符號(hào)兩

9、大類，常用的繪制事故樹(shù)的符號(hào)在表大類，常用的繪制事故樹(shù)的符號(hào)在表15-115-1中介紹。中介紹。 2 2、故障樹(shù)的編制、故障樹(shù)的編制n故障樹(shù)的編制方法一般分為兩類，人工編制和計(jì)算機(jī)輔助編制。故障樹(shù)的編制方法一般分為兩類，人工編制和計(jì)算機(jī)輔助編制。n人工編制故障樹(shù)的常用方法是演繹法，它是通過(guò)人的思考來(lái)分析人工編制故障樹(shù)的常用方法是演繹法，它是通過(guò)人的思考來(lái)分析頂上事件是怎樣發(fā)生的。頂上事件是怎樣發(fā)生的。n在編制時(shí)首先確定頂上事件，找出直接導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的各種在編制時(shí)首先確定頂上事件，找出直接導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的各種可能的因素或因素的組合，也就是中間事件，在頂上事件與直接可能的因素或因素的組合，也

10、就是中間事件，在頂上事件與直接導(dǎo)致其發(fā)生的中間事件之間，根據(jù)其邏輯關(guān)系相應(yīng)地繪制上邏輯導(dǎo)致其發(fā)生的中間事件之間，根據(jù)其邏輯關(guān)系相應(yīng)地繪制上邏輯門。然后依此方法再對(duì)每個(gè)中間事件進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致其發(fā)生門。然后依此方法再對(duì)每個(gè)中間事件進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致其發(fā)生的直接原因，逐級(jí)向下演繹，直到不能分析的基本事件為止的直接原因，逐級(jí)向下演繹，直到不能分析的基本事件為止。 操作位置錯(cuò)誤 斜巷跑車礦車箕斗掉道斜巷運(yùn)輸事故 故障狀態(tài) 安全設(shè)施失效效 設(shè)備故障 操作失誤 缺少信號(hào)裝置安全保護(hù)裝置失效無(wú)安全保障裝置違章操作操作方法錯(cuò)誤操作信號(hào)錯(cuò)誤人員位置錯(cuò)誤 不走人行巷道巷道斷面不合適 人行巷道太窄無(wú)人行巷道設(shè)備失

11、修 鋼絲繩破損礦車連接裝置破損 圖圖15-1 15-1 煤礦井下斜巷運(yùn)輸事故樹(shù)圖煤礦井下斜巷運(yùn)輸事故樹(shù)圖舉例舉例: :（1 1）煤礦井下斜巷運(yùn)輸事故樹(shù)）煤礦井下斜巷運(yùn)輸事故樹(shù) （2 2）砂輪傷害事故的事故樹(shù)圖）砂輪傷害事故的事故樹(shù)圖 擊中人體砂輪傷害砂輪破碎飛出防護(hù)裝置不起作用安裝缺陷質(zhì)量缺陷操作不當(dāng)緊固砂輪用力過(guò)大上砂輪敲打過(guò)猛吃刀量過(guò)大砂輪不平衡有裂紋未檢查安裝不牢無(wú)防護(hù)罩圖圖15-2 砂輪傷害事故的故障樹(shù)圖砂輪傷害事故的故障樹(shù)圖 （3 3）鍋爐結(jié)垢事故樹(shù)）鍋爐結(jié)垢事故樹(shù) 未定時(shí)化驗(yàn)化驗(yàn)項(xiàng)目值錯(cuò)誤鍋爐結(jié)垢 一次水垢爐內(nèi)處理不當(dāng)生水直接入爐交換劑失效給水水質(zhì)檢測(cè)不嚴(yán) 二次水垢未連續(xù)定期排污排

12、污量不夠排污結(jié)構(gòu)裝置缺陷排污管道堵塞爐外水處理入爐水質(zhì)量超標(biāo) 圖圖15-3 鍋爐結(jié)垢事故樹(shù)圖鍋爐結(jié)垢事故樹(shù)圖 1. .布爾代數(shù)運(yùn)算法則布爾代數(shù)運(yùn)算法則 在事故樹(shù)分析中常用邏輯運(yùn)算符號(hào)（在事故樹(shù)分析中常用邏輯運(yùn)算符號(hào)（ ，）將各個(gè)事件連，）將各個(gè)事件連接起來(lái)，此連接式稱為布爾代數(shù)表達(dá)式。在求最小割集時(shí)，要用接起來(lái)，此連接式稱為布爾代數(shù)表達(dá)式。在求最小割集時(shí)，要用布爾代數(shù)運(yùn)算法則，化簡(jiǎn)代數(shù)式。這些法則見(jiàn)表布爾代數(shù)運(yùn)算法則，化簡(jiǎn)代數(shù)式。這些法則見(jiàn)表15-215-2所示。所示。 為了進(jìn)行事故樹(shù)定性、定量分析，需要建立數(shù)學(xué)模型，寫出它的數(shù)為了進(jìn)行事故樹(shù)定性、定量分析，需要建立數(shù)學(xué)模型，寫出它的數(shù)學(xué)表達(dá)式

13、。把頂上事件用布爾代數(shù)表現(xiàn)，并自上而下展開(kāi)就可得到學(xué)表達(dá)式。把頂上事件用布爾代數(shù)表現(xiàn)，并自上而下展開(kāi)就可得到布爾表達(dá)式。布爾表達(dá)式。 例如：有某事故樹(shù)如圖例如：有某事故樹(shù)如圖15-415-4所示。所示。 t1a2a2a1b2a2b2a3b2a1x2a21x2a3x2a4x2a3x2a5x2a5x2a4x2a （五）最?。ㄎ澹┳钚「罴母拍詈颓蠓ǜ罴母拍詈颓蠓?（1 1）最小割集的概念。能夠引起頂上事件發(fā)生的最低限度）最小割集的概念。能夠引起頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件的集合稱為最小割集。換言之，如果割集中任一基本的基本事件的集合稱為最小割集。換言之，如果割集中任一基本事件不發(fā)生，頂上事件

14、就絕不發(fā)生。一般割集不具備這個(gè)性質(zhì)。事件不發(fā)生，頂上事件就絕不發(fā)生。一般割集不具備這個(gè)性質(zhì)。例如本事故樹(shù)中例如本事故樹(shù)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。利用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)法，將上式歸并、）最小割集的求法。利用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)法，將上式歸并、化簡(jiǎn)?；?jiǎn)。 21,xx343,xxx 表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，每個(gè)最小割集都是頂上事件發(fā)生的一表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，每個(gè)最小割集都是頂上事件發(fā)生的一種可能渠道。最小割集的數(shù)目越多，越危險(xiǎn)。分述如下：種可能渠道。最小割集的數(shù)目越多，越危險(xiǎn)。分述如下： （1 1）表示頂上事件發(fā)生的原因。事故發(fā)生必然是某個(gè)最小割）表示頂上事件發(fā)生的原因。事故發(fā)生必然是某個(gè)最小割集中幾個(gè)事件同時(shí)存在的結(jié)果，求出事故樹(shù)全部最小割集，就集中幾個(gè)事件同時(shí)存在的結(jié)果，求出事故樹(shù)全部最小割集，就可掌握事故發(fā)生的各種可能，對(duì)掌握事故的規(guī)律，查明事故的可掌握事故發(fā)生的各種可能，對(duì)掌握事故的規(guī)律，查明事故的原因大有幫助。原因大有幫助。（六）最小割集的作用（六）最小割集的作用 （2 2