北航可靠性-事件樹(shù)分析

事件樹(shù)分析

EventTreeAnalysis

2021/5/91內(nèi)容提要事件樹(shù)分析的基本概念事件樹(shù)的建造事件樹(shù)的定量分析ETA與FTA的綜合應(yīng)用2021/5/92事件樹(shù)分析基本概念初因事件——可能引發(fā)系統(tǒng)安全性后果的系統(tǒng)內(nèi)部的故障或外部的事件。后續(xù)事件——在初因事件發(fā)生后，可能相繼發(fā)生的其他事件，這些事件可能是系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)中所決定的某些備用設(shè)施或安全保證設(shè)施的啟用，也可能是系統(tǒng)外部正常或非正常事件的發(fā)生。后續(xù)事件一般是按一定順序發(fā)生的。后果事件——由初因事件和后續(xù)事件的發(fā)生或不發(fā)生所構(gòu)成的不同的結(jié)果。2021/5/93事件樹(shù)的基本概念事件樹(shù)的分支2021/5/94事件樹(shù)的基本概念確定初因事件：確定和分析可能導(dǎo)致系統(tǒng)安全性后果的初因事件并進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)那些可能導(dǎo)致相同事件樹(shù)的初因事件劃分為一類(lèi)。建造事件樹(shù)：確定和分析初因事件發(fā)生后，可能相繼發(fā)生的后續(xù)事件，并進(jìn)一步確定這些事件發(fā)生的先后順序，按后續(xù)事件發(fā)生或不發(fā)生（二態(tài)）分析各種可能的結(jié)果，找出后果事件。事件樹(shù)的建造過(guò)程也是對(duì)系統(tǒng)的一個(gè)再認(rèn)識(shí)過(guò)程。事件樹(shù)的定量分析：對(duì)所建完的事件樹(shù)，收集、分析各事件的發(fā)生概率及其相互間的依賴(lài)關(guān)系，定量計(jì)算各后果事件的的發(fā)生概率，并進(jìn)一步分析評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)。2021/5/95事件樹(shù)建造連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)部件組成系統(tǒng)的事件樹(shù)有備用或安全裝置的系統(tǒng)事件樹(shù)考慮人為因素的事件樹(shù)2021/5/96橋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)事件樹(shù)2021/5/97橋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡(jiǎn)化事件樹(shù)2021/5/98有備用或安全裝置的系統(tǒng)事件樹(shù)2021/5/99化學(xué)反應(yīng)器事件樹(shù)2021/5/910考慮人為因素的事件樹(shù)2021/5/911事件樹(shù)化簡(jiǎn)當(dāng)某一非正常事件的發(fā)生概率極低時(shí)可以不列入后續(xù)事件中；當(dāng)某一后續(xù)事件發(fā)生后，其后的其他事件無(wú)論發(fā)生與否均不能減緩該事件鏈的后果時(shí)，該事件鏈即已結(jié)束。2021/5/912事件樹(shù)定量分析確定初因事件的概率確定后續(xù)事件及各后果事件的發(fā)生概率評(píng)估各后果事件的風(fēng)險(xiǎn)2021/5/913簡(jiǎn)化計(jì)算后果事件的概率P(IS1S2)=P(I)·P(S1)·P(S2)≈P(I)P(IS1F2)=P(I)·P(S1)·P(F2)≈P(I)·P(F2)P(IF1S2)=P(I)·P(F1)·P(S2)≈P(I)·P(F1)P(IF1F2)=P(I)·P(F1)·P(F2)2021/5/914橋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)后果事件概率計(jì)算若假定系統(tǒng)中的各部件的故障是獨(dú)立的，則可計(jì)算出橋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠度為：Pi—是后果事件為系統(tǒng)成功的事件鏈的發(fā)生概率，i=1，2，3，4，5，6，9，10，11，12，13，17，18，19，21，22。各事件鏈的發(fā)生概率可由各部件的可靠度Rj和不可靠度Fj

(j=A,B,C,D,E)求出，即：P1=RA·RB·RC·RD·REP2=RA·RB·RC·RD·FE

若各部件的可靠度RA=RB=RC=RD=RE=0.99，則系統(tǒng)的可靠度RS=0.999798。2021/5/915精確計(jì)算后果事件的概率當(dāng)事件樹(shù)中的各事件的發(fā)生不是相互獨(dú)立時(shí)，進(jìn)行事件樹(shù)中后果事件發(fā)生概率的計(jì)算將更為復(fù)雜，此時(shí)必須考慮各事件發(fā)生的條件概率。仍以圖1中的事件樹(shù)為例，后果事件IF1F2的發(fā)生概率為：P（IF1F2）=P（I）·P（F1/I）·P（F2/F1，I）

P（F1/I）表示在初因事件I發(fā)生的條件下，系統(tǒng)1失效事件（F1）發(fā)生的概率。而P（F2/F1，I）表示在初因事件I發(fā)生、系統(tǒng)1失效事件（F1）也發(fā)生的條件下，系統(tǒng)2失效事件(F2)發(fā)生的概率。2021/5/916后果事件的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估事件的風(fēng)險(xiǎn)定義為事件的發(fā)生概率與其損失值的乘積：

R=P×C

R—后果事件的風(fēng)險(xiǎn)值

P—單位時(shí)間內(nèi)后果事件的發(fā)生概率

C—后果事件的的損失值2021/5/917法默曲線(xiàn)2021/5/918事件樹(shù)與故障樹(shù)的綜合分析如果事件樹(shù)中的初因事件與后續(xù)事件是系統(tǒng)中的非正常事件（如某部件的故障），則可以這些事件為頂事件建立故障樹(shù)，如果事件樹(shù)中的初因事件與后續(xù)事件是系統(tǒng)中的正常事件，則可以其為頂事件建立成功樹(shù)。以事件樹(shù)中的后果事件為頂事件，按照一定的邏輯關(guān)系（一般情況下為邏輯與的關(guān)系）將與該后果事件相關(guān)的初因事件和后續(xù)事件連接成故障樹(shù)。對(duì)事件樹(shù)分析中找出的后果事件相同的分支，再以該事件為頂事件按照一定的邏輯關(guān)系（一般情況下為邏輯或的關(guān)系）建造一棵更大的故障樹(shù)。通過(guò)故障樹(shù)的定性定量分析求出系統(tǒng)中各類(lèi)事件的發(fā)生概率。2021/5/919電機(jī)發(fā)熱事件樹(shù)2021/5/9202021/5/9212021/5/922例1有一泵和兩個(gè)串聯(lián)閥門(mén)組成的物料輸送系統(tǒng)（如本頁(yè)圖所示）。物料沿箭頭方向順序經(jīng)過(guò)泵A、閥門(mén)B和閥門(mén)C，泵啟動(dòng)后的物料輸送系統(tǒng)的事件樹(shù)如下頁(yè)圖所示。設(shè)泵A、閥門(mén)B和閥門(mén)C的可靠度分別為0.95、0.9、0.9，則系統(tǒng)成功的概率為0.7695，系統(tǒng)失敗的概率為0.2305。2021/5/9232021/5/924例2有一泵和兩個(gè)并聯(lián)閥門(mén)組成的物料輸送系統(tǒng)，圖中A代表泵，閥門(mén)C是閥門(mén)B的備用閥，只有當(dāng)閥門(mén)B失敗時(shí)，C才開(kāi)始工作。同上例一樣，假設(shè)泵A、閥門(mén)B和閥門(mén)C的可靠度分別為0.95、0.9、0.9，則按照它的事件樹(shù)（下頁(yè)圖），可得知這個(gè)系統(tǒng)成功的概率為0.9405，系統(tǒng)失敗的概率為0.0595。2021/5/925從以上兩例可以看出，閥門(mén)并聯(lián)物料系統(tǒng)的可靠度比閥門(mén)串聯(lián)時(shí)要大得多。2021/5/926例3某工廠(chǎng)的氯磺酸罐發(fā)生爆炸，致使3人死亡，用事件樹(shù)分析的結(jié)果如下頁(yè)圖所示。該廠(chǎng)有4臺(tái)氯磺酸貯罐。因其中兩臺(tái)的緊急切斷閥失靈而準(zhǔn)備檢修，一般按如下程序準(zhǔn)備：將罐內(nèi)的氯磺酸移至其他罐；將水徐徐注入，使殘留的漿狀氯磺酸分解；氯磺酸全部分解且煙霧消失以后，往罐內(nèi)注水至滿(mǎn)罐為止；靜置一段時(shí)間后，將水排出；

打開(kāi)入孔