故障樹分析FTA課件

故障樹分析

(FaultTreeAnalysis，F(xiàn)TA)（一）概述

事故樹（FaultTreeAnalysis，縮寫為FTA）也稱故障樹，在日本稱為FTA安全工學，是一種描述事故因果關系的有方向的“樹”，是安全系統(tǒng)工程中重要的分析方法之一。它能對各種系統(tǒng)的危險性進行識別評價，既適用于定性分析，又能進行定量分析。

FTA作為安全分析評價和事故預測的一種先進的科學方法，已得到國內(nèi)外的公認和廣泛采用。事故樹是從結果到原因描繪事故發(fā)生的有向邏輯樹，是用邏輯門聯(lián)接的樹圖。事故樹分析法是一種圖形演繹方法，在對系統(tǒng)分析時，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)生的全部原始原因為止。（1）確定所要分析的系統(tǒng)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。（2）熟悉系統(tǒng)詳細了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)，繪出工藝流程圖或布置圖。（3）調(diào)查系統(tǒng)發(fā)生的事故調(diào)查所要分析的系統(tǒng)過去和現(xiàn)在所發(fā)生過的各類事故，收集國內(nèi)外同類系統(tǒng)曾發(fā)生過的所有事故，找出本系統(tǒng)事故發(fā)生的規(guī)律，設想給定系統(tǒng)可能要發(fā)生的事故。（二）分析步驟（二）分析步驟（續(xù)）（4）確定頂上事件所謂頂上事件就是要分析的對象事件。對于某一確定的系統(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象？一般來說要確定那些易于發(fā)生且后果嚴重的事故作為事故樹分析的頂上事件。（5）調(diào)查原因事件從人、機、環(huán)境出發(fā)調(diào)查與事故有關的所有原因事件和各種因素。（6）繪制事故樹圖采用規(guī)定的符號，從頂上事件起，一級一級找出直接原因事件，按其邏輯關系，繪制出事故樹圖。（二）分析步驟（續(xù)）（7）定性分析按事故樹結構，利用布爾代數(shù)化簡事故樹，求取事故樹最小割集或最小徑集，分析基本事件的結構重要度，根據(jù)定性分析的結論，確定預防事故發(fā)生的措施。（8）定量分析確定各基本事件發(fā)生的失誤率，并計算其發(fā)生的概率，標在事故樹上，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)定量分析結果對系統(tǒng)進行風險分析，以確定安全投資方向。（9）進行安全評價根據(jù)損失率的大小評價該類事故的危險性。目前我國FTA一般都考慮到第7步進行定性分析為止，也能取得較好效果。（三）事故樹編制1．事故樹中的事件的幾種概念（1）頂上事件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。（2）中間事件導致頂端事件發(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，也稱為相對最終事件。（3）基本事件導致系統(tǒng)或部件發(fā)生失效的、最基本的、無需再分解的事件。在圖中,置于圓圈中的均為基本事件。（三）事故樹編制（續(xù)）2.事故樹符號及意義事故樹中使用的符號通常分為事件符號和邏輯門符號兩大類，常用的繪制事故樹的符號在表15-1中介紹。2、故障樹的編制故障樹的編制方法一般分為兩類，人工編制和計算機輔助編制。人工編制故障樹的常用方法是演繹法，它是通過人的思考來分析頂上事件是怎樣發(fā)生的。在編制時首先確定頂上事件，找出直接導致頂上事件發(fā)生的各種可能的因素或因素的組合，也就是中間事件，在頂上事件與直接導致其發(fā)生的中間事件之間，根據(jù)其邏輯關系相應地繪制上邏輯門。然后依此方法再對每個中間事件進行分析，找出導致其發(fā)生的直接原因，逐級向下演繹，直到不能分析的基本事件為止。

操作位置錯誤

斜巷跑車礦車箕斗掉道斜巷運輸事故

故障狀態(tài)

安全設施失效效

設備故障

操作失誤

缺少信號裝置安全保護裝置失效無安全保障裝置違章操作操作方法錯誤操作信號錯誤人員位置錯誤

不走人行巷道巷道斷面不合適

人行巷道太窄無人行巷道設備失修

鋼絲繩破損礦車連接裝置破損

圖15-1煤礦井下斜巷運輸事故樹圖舉例:（1）煤礦井下斜巷運輸事故樹

（2）砂輪傷害事故的事故樹圖

擊中人體砂輪傷害砂輪破碎飛出防護裝置不起作用安裝缺陷質(zhì)量缺陷操作不當緊固砂輪用力過大上砂輪敲打過猛吃刀量過大砂輪不平衡有裂紋未檢查安裝不牢無防護罩圖15-2砂輪傷害事故的故障樹圖（3）鍋爐結垢事故樹

未定時化驗化驗項目值錯誤鍋爐結垢

一次水垢爐內(nèi)處理不當生水直接入爐交換劑失效給水水質(zhì)檢測不嚴

二次水垢未連續(xù)定期排污排污量不夠排污結構裝置缺陷排污管道堵塞爐外水處理入爐水質(zhì)量超標

圖15-3鍋爐結垢事故樹圖1.布爾代數(shù)運算法則

在事故樹分析中常用邏輯運算符號（●，＋）將各個事件連接起來，此連接式稱為布爾代數(shù)表達式。在求最小割集時，要用布爾代數(shù)運算法則，化簡代數(shù)式。這些法則見表15-2所示。（四）布爾代數(shù)運算法則及事故樹的數(shù)學表達式2．事故樹的數(shù)學表達式為了進行事故樹定性、定量分析，需要建立數(shù)學模型，寫出它的數(shù)學表達式。把頂上事件用布爾代數(shù)表現(xiàn)，并自上而下展開就可得到布爾表達式。例如：有某事故樹如圖15-4所示。

（五）最小割集的概念和求法

（1）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性質(zhì)。例如本事故樹中是最小割集，是割集，但不是最小割集。

（2）最小割集的求法。利用布爾代數(shù)化簡法，將上式歸并、化簡。

表示系統(tǒng)的危險性，每個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。分述如下：（1）表示頂上事件發(fā)生的原因。事故發(fā)生必然是某個最小割集中幾個事件同時存在的結果，求出事故樹全部最小割集，就可掌握事故發(fā)生的各種可能，對掌握事故的規(guī)律，查明事故的原因大有幫助。（