ch9共因故障分析

类型 冗余度 成功准则 系统不可用度近似公式
(忽略 Q 和的二阶值)
I
3 50%
II
3 100 %
2/3
QS
3Q 2
3 (1 )Q 2
Q
1/3
QS Hale Waihona Puke QIII4 33%
4 50% IV
4 100 % V
3/4
QS
6Q 2
Q[2
3
(2 )]
2/4
QS
Q 3
(4 )
1/4
QS Q
•实验和 调试 不当
维修 实验 OPM
•维修 不当 •实验 不当 •效验 不当 •规程有 问题 •咨询 不够
运行 OPO
•操作员 错误
•规程有 问题 •咨询 不够
•通讯交 流错误
正常环 境条件
•温度 •压力 •湿度 •振动 •加速度 •应力 •腐蚀 •污染 •干扰 •放射性 •静电
事故
•火灾 •水淹 •气候异
9Q12Q2Q3
3Q12 (1 Q3 3Q2 3Q2Q3 ) 3Q2 (1 Q3 ) Q3
3Q12[(1 Q3 3Q2 (1 Q3 )] 3Q2 (1 Q3 ) Q3
QS
(2
/
3)
3(1
)2
Q
2
[1
Q
3 2
(1
)Q(1
)]
3 (1 )Q(1 Q) Q
2
法
(m) k
系统共用一台相同的设备、冗余部件单元之间缺乏必要的隔离、
系统布置不合理等等。
l
相同的制造和加工缺陷。生产过程中质量控制问题，如工
艺不良、材料不纯、公差不妥、设备问题等都会造成部件有共同
的缺陷，引发共因故障。
l
储存、运输以及安装方面的失误。运输过程中过分的震动、
碰撞，包装不合理、安装不合理、检查程序不当等都会带给部件
m k
Qk(
m
)
m
k 1
m k
Qk(
m
)
( k
m
)
=由
m
个部件组成的共因部件组，发生
k
个部件失效事
件的频率与这个组中所有的多重部件失效事件的总频率比。
k m
Qk( m )
是
m
共因部件组中发生
k
个部件失效事件的频率。
Qk
m k m t
Qt
k
等价方程式
Qt
Q (3) 1
2Q2(3)
Q3(3)
(3)
2Q2( 3)
Q (3) 3
Qt Q1 ,
Q (3) 1
2Q2( 3)
Q3(3)
Qt
Q1 (1 )Qt
(3)
Q (3) 3
Q3 ,
2Q2( 3)
Q (3) 3
Qt Q1
Q3 Qt
用 MGL 法计算各种冗余系统的共因失效情况的不可用度
• 广义的CCF定义 :“多重失效归于一种共同的原因”。包含不相同 的失效机理、类型和物理现象
• 窄义的CCF定义 :相同的冗余部件以一种相同的模式在一个重要 的时间区间发生多重失效，导致整个系统失效，并伴随一种危机， 最终导致超出初始多重失效的损害性后果
共因故障的原因
l
设计上的错误。例如备用设备具有相同的设计缺陷、冗余
， Q1(3) P( AI ) P(BI ) P(CI ) , Q2(3) P(C AB ) P(C AC ) P(CBC )
Q3(3) P(C ABC ) Qt(3) Q1(3) 2Q2(3) Q3(3)
发生概率一般化公式
Qt( m )
m
k 1
m k
11Qk(m
)
Beta值与部件的总失效率有关 Beta值不明显依赖于系统或部件的数据，
350%冗余系统的不可用度，系统至少要求两个以上部件工 作,可求出以下的最小割集，包括三对独立失效割集，三对
二部件共因失效割集，一个三部件同时共因失效的割集：
A, B，B,C，A,C，AB ，BC，AC ，ABC
容斥公式代入可求出：
QS (2 / 3) 3Q12 3Q2 Q3 3Q12Q3 9Q12Q2 3Q2Q3
共因故障分析
C1
C2
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
共因故障 定义
• 由于空间上、环境下、设计上以及 人的因素所造成的失误，部件的失 效不是独立的失效事件，因为可能 由于某种单一的(共同)原因，造成多 个部件同时故障或失效，称为共同 原因失效.(CCF)
共因故障的定义
• 相依失效（dependent failure）、 • 共因失效（common cause failure）、 • 共同模式失效（common mode failure）、 • 级联失效（cascade failure）、
因子法 Q1 (1 )Qt Qm Qt , Qt Q1 Qm ,
称 为共同原因因子 Qm Qm
Q1 Qm Qt
MGL法（多希腊字母法）
• MGL法是Beta法的推广，考虑多重失 效的贡献。
• MGL法中的各种参数的定义是与共同 部件组的大小m有关，各参数是m的函数。
• 可将共因基本事件概率与MGL的各参 数联系可以求得等价方程式
环境（CE）
功能 缺陷 (EDF)
•危害不 能探察 •仪表 不合适 •控制
不好
实施 错误 EDR
•通道间 相依
•相同的 运行保 护设备 •运行有
缺陷 •设备质
量差 •设计 错误 •设计 限制
制造 ECM
•质量控 制不当 •标准有
问题 •检查 不好 •实验 不好
安装 调试 ECI
•质量控 制不 当
•标准有 问题 •检查 不好
常 •地震 •爆炸 •飞来物 •电源 •放射性 •化学源
共因故障的定量分析
共因基本事件的发生概率
P( A) P( AI ) P(C AB ) P(C AC ) P(C ABC ) P(B) P(BI ) P(CAB ) P(CBC ) P(CABC ) P(C) P(CI ) P(CAC ) P(CBC ) P(CABC )
共因故障隐患。
l
运行人员的错误。校对、检测、维修等行为中犯同一错误，
不正确的操作、记录错误等都会产生共因故障隐患。
l
共同环境的影响。如灰尘、潮湿、震动、温度、气体，再
如火灾、地震、洪水等都可以造成多个部件同时故障。
共因故障的分类
CMF 原因
工程 (E)
设计 （ED）
建造 （EC）
运行 (O)
规程（OP）