系统可靠性 教学课件 作者 卢明银 徐人平 K8.ppt

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1、第八章故障树分析第一节概述第二节故障树的建造第三节故障树分析（FTA）习题第一节概述故障树分析（FaultTreeAnalysis）是可靠性和安全性分析的另外一种技术，是安全系统工程的主要分析方法之一，它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能够分析出故障的直接原因，而且能够深入地揭示出故障的潜在原因。故障树分析法就是把所分析系统的最不希望发生的故障模式作为故障分析的目标，然后找出直接导致这一故障发生的全部因素，再找出造成下一级事件发生的全部直接因素，自上而下的层层查找，直到找到原始的、且故障原因／机理或概率分布已知而不用再深究的因素为止。故障树包括以下内容：（1）系统可

2、能发生的灾害故障，即确定顶事件；（2）系统内固有的或潜在的危险因素，包括由于人的误操作而导致灾害的因素在内；（3）各个子系统及各要素之间的相互联系与制约关系，即输入(原因)与输出(结果)的逻辑关系，并用专门符号标示出来。第二节故障树的建造一、故障树建造的步骤实施故障树分析，基本上可分作三个阶段，即编制故障树、进行定性和定量分析以及制定预防对策和改善系统。其具体步骤见图8-1。图8-1故障树分析的基本步骤明确对象系统选定顶事件建造故障树修改并完善故障树制定预防措施收集资料分析系统故障定性分析定量分析第一步：建立故障树第二步：进行定性、定量分析第三步：制定预防对策和对系统进行改

3、进FTA的作用体现在以下几个方面：（1）发现与查明系统内固有的或潜在的危险因素，明确系统的缺陷，为改进安全设计、制定安全技术措施及采取管理对策提供依据；（2）搞清楚由于设备、装置的故障和误动作，以及人的误操作对系统的影响，找出重点和关键，并使作业人员全面了解和掌握各项防灾控制要点；（3）能对导致灾害故障的各种因素及其逻辑关系，作出全面、简洁和形象的描述；（4）可以对已发生的故障，通过故障树全面分析故障的原因，以充分吸取教训，作为拟定防范措施的依据。（5）便于计算顶事件的发生概率，进行定量分析与评价。二、故障树的基本单元FTA中，建立故障树需要相当多的时间。故障树是“树”的一

4、种特殊形式。在系统工程里，对于复杂系统中各个元素的结合情况，通常把它的结构和功能加以抽象，用“○”表示元素，即“节点”，用“→”表示流过节点的信息，即“边”，故障树也就是在元素(事件)的边上加进了逻辑门的一种特殊的“树”。故障树所采用的符号包括事件符号、逻辑门符号和转移符号三种。1．事件符号（1）事件（2）基本事件（3）省略事件（4）外部事件（5）条件事件（1）（2）（3）（4）（5）2．逻辑门符号（1）AND门（与门）此逻辑门表示只有当全部输入事件存在时，才能使输出事件发生，设输入事件为F1，F2，……，则输出事件F由下式表示：F＝F1∩F2……（8-1）图8-2电动机系

5、统的AND门进入电动机的电流过大回路中电流过大的电流过大熔断器未断开的电流过大（2）OR门（或门）OR门表示当输入事件中至少有一个发生时，就引起输出事件的发生。设输入事件为F1，F2,…，则输出事件由下式表示：F=F1∪F2∪……（8-2）图8-3电动机系统的OR门电动机不转电动机先前损坏电动机无电源的电流过大（3）禁门或制约门表示某输入事件在一定的条件下才能引起输出事件发生。六角形的门位于引线之间，输出事件发生的条件标注在和门相连的椭圆形框中。椭圆形表示随机制约条件，长方形表示函数制约条件。例如，如图8-4所示，在太阳能电池中，有一部分发生故障而失去发电能力，如果剩余部分

6、产生的电能低于消耗的电能，则可酿成“部分中继器关闭”这一系统故障。图8-4太阳能电池系统的禁门部分中继器关闭电池部分失去发电能力产生电能小于消耗电能（4）顺序与门如图8-5所示，只有当F1先于F2发生时，F发生；否则F不发生。图8-5顺序与门F1F2FF1先于F2F1F2F或（4）异或门如图8-6所示，当F1发生或F2发生时，F发生；而F1、F2同时发生时，F并不发生。图8-6异或门F1F2F只有F1或F2F1F2F或3、转移符号在展开故障树时，相同内容的局部展开可能在多处出现，这时，在事件符号的下面标上转移符号（如图8-7所示）。它的作用有两个：一个是可避免相同的子树在作

7、图上的重复；二是可解决大的故障树在一张图纸上画不开时，作为在不同图纸上子树相互衔接的标志。图8-7转移符号三、故障树的建造过程故障树的建造过程（如图8-8所示），一般分为以下几个步骤：图8-8故障树的建造过程（1）分析系统、辨别故障（2）选定顶事件分析系统辨别故障选定顶事件确定边界条件画出故障树图8-9电动机过热的故障树进入电动机的电流过大熔断器未断开的电流过大电动机过热电动机先前损坏回路中电流过大的电流过大线路短路电源波动熔断器失效熔断器未断开的电流过大电动机不转电动机先前损坏开关断开开关先前损坏电源先前损坏电动