第6章++故障树讲述.ppt

第六章失效模式、效应及危害度分析(FMECA)和故障树分析法(FTA) §6—1故障树分析法(FTA) 概述 故障树分析法(FaultTreeAnalysis)是1961年一1962年间，由美国贝尔电话实验室的沃特森(H．A．Watson)在研究民兵火箭的控制系统时提出来的。首篇论文在1965年由华盛顿大学与波音公司发起的安全讨论会上发表。1970年波音公司的哈斯尔(Hassl)、舒洛特(Schroder)与杰克逊(Jackson)等人研制出故障树分析法的计算机程序，使飞机设计有了重要的改进。1974年美国原子能委员会发表了麻省理工学院(MIT)的拉斯穆森(Rasmusson)为首的安全小组所写的“商用轻水核电站事故危险性评价”报告，使故障树分析法从宇航、核能逐步推广到电子、化工和机械等部门。 在可靠性工作中，对于零件、部件的可靠度估计，比较起来是较为容易的。这是由于单个的零(部)件在规定的环境应力下较易于进行寿命试验；单个零件进行寿命试验所花费的成本不太高。但对于由零件组成的系统来讲，要对其进行寿命试验就较困难，有时甚至不可能。 因此，就存在着在零(部)件可靠度(或者寿命分布规律及特性参数)已知的情况下，如何去估计系统的可靠度的问题。即在零件(子系统)本身的可靠度或其寿命随机规律已知的前提下，根据它们之间不同的组合方式去估计它们所组成的系统的可靠度。这就是所谓系统的可靠度预测或称可靠度估计。 在系统的可靠性预测中，我们的侧重点是系统正常运行的概率。而在故障树分析中，我们要讨论的则是从故障(即不满意运行)来估计系统的不可靠度(或不可利用度)。因此，故障树分析法实际上是研究系统的故障与组成该系统的零件(子系统)故障之间的逻辑关系，根据零件(子系统)故障发生的概率去估计系统故障发生概率的一种方法。它包括研究引起系统故障的人、环境之间因果关系的定性分析，在对失效原因及发生概率统计的基础上，确定失效概率的定量分析。在这个基础上，再去寻找改善系统可靠性的方法。这就是故障树分析之目的。 因此，故障树分析至少有如下的作用： 故障树分析一般按以下顺序进行： (4)故障树的定性分析。分析各故障事件结构的重要度，应用布尔代数对其进行简化，找出故障树的最小割集与最小路集。 §6-3 故障树的建立 一、故障树 1)图文兼备，表达清晰，可读性好，便于交流。 5)应用广泛。可用于系统的可靠性分析，事故分析，风险评价，人员培训。也可用于社会，经济问题的决策分析。 (一)事件符号 2．圆形事件 4．房形事件 1、与门 2．或门 或门表示只要输入事件中的任何一个发生，则输出事件发生。设有n个输入事件Bi(i=1，2，…，n)，则其输出事件A的逻辑表达式为： 3、禁门 禁门只有一个输入事件，侧面的长圆框内是条件事件C，只有当该条件存在时，输入事件B的发生才能导致输出事件A发生。如下图即是禁门故障树。 4．表决门(n取k门) 表决门表示当n个输入事件中有任意k个(kn)同时存在时，则输出事件发生。具体例子如下图所示。其中图a是由3台水泵构成的三取二系统，即只要有任何两台水泵故障，则系统故障。图a是该系统的故障树 (三)转移符号 三、建故障树步骤 在熟悉系统之后，首先要确定故障树的顶事件。概括言之，顶事件是系统不希望发生的失效事件，但是一个系统往往有多个不希望发生的失效事件，这就应根据分析的目的作出选择。例如，当分析一台锅炉的可用性时，顶事件可选为“锅炉故障”，而在分析其安全性时，顶事件则选为“锅炉爆炸”。顶事件不同，则其故障树也不相同，但对同一系统的同一顶事件，在相同边界条件下的故障树是唯一的。 顶事件和边界条件确定之后，就可以从顶事件出发展开故障树，并应遵循以下原则： 1)要有层次地逐级进行分析。可以按系统的结构层次，也可按系统的功能流程或信息流程逐级分析。 2)要找出所有矩形事件的全部、直接起因。 3)对各级事件的定义要简明、确切。 4)正确运用故障树符号。 5)当所有中间事件都被分解为底事件时，则故障树 建成。 四、故障树实例 §6—4 故障树的定性分析 故障树定性分析的目的是要找出系统故障的全部可能起因，或导致指定顶事件发生的全部可能起因，并定性地识别系统的薄弱环节。 为了达到这一目的，首先应求出故障的最小割集或最小路集。 一、最小割集与最小路集 凡是能导致顶事件发生的底事件的集合称为故障树的一个割集。除上述3个集合外，[L1，S2，L2]、[L1