长输管线失效状况模糊故障树分析方法

# 长输管线的故障树分析原理
故障树分析法是一种演绎方法， 它把系统不希望发生的事件 （失效状态） 作为故障树的顶事件， 用规定的逻 辑符号自上而下地分析导致顶事件发生的所有可能的直接因素和起因， 以及相互间的逻辑关系， 并由此逐步深 入分析， 直到找到事故的基本原因， 即故障树的底事件为止。3 0 2 的最终目标不完全是为了得到顶事件的发 生概率， 更重要的是通过 3 对系统加深理解， 从而找出系统的薄弱环节， 提高系统的安全性与可 0 2 的过程， 靠性。 对长输管线而言， 其故障树顶事件定为 “管线失效” ， 引起管线失效的最直接原因是管线的泄漏或断裂。同 样， 以这两个原因作为次顶事件， 采用类似方法继续深入分析， 找出次顶事件发生的原因。依次类推， 直至分解 到代表各种故障形式的基本事件为止。图#为管线的故障树， 该故障树由经过简化的系统的最小割集构成， 共 考虑了+ 个基本事件， ， ， …， 为基本事件代号。 " ! #! # ! " ! " ! 定性分析 故障树定性分析的任务是求出故障树的全部最小割集。为了确定故障树的最小割集， 首先将故障树转化 为等效的布尔方程。采用下行法， 求得全部最小割集为
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第 $期
董玉华等： 长输管线失效状况模糊故障树分析方法
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第! &卷
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［ ］ # （3 是分析大型复杂系统的安全性和可靠性的有效工具。该方法已在核能、 航空航天、 化工等领域得以广 0 2）
泛的应用， 目前在长输管线的失效分析中也正受到重视。
［ ］ ! " + 在传统的 3 底事件的发生概率常被认为是精确值 。然而对许多实际系统而言， 由于事件的概 0 2 中，
念可能是模糊的， 影响事件发生的因素复杂多变， 因而不可能得到某一事件发生概率的精确值。此外， 人为因 素也是影响系统失效的一个重要原因， 且占有较大的比例。由于各种行为的不可预见性， 难以得到其发生概率 的精确值。针对这些不确定性问题， 笔者采用专家主观判断法和模糊集理论相结合的方法评估故障树的底事 件发生概率。
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长输管线失效状况模糊故障树分析方法
董玉华# 高惠临! 周敬恩# 冯耀荣& 霍春勇&
（ # -西安交通大学材料科学与工程学院 陕西西安 ’ ；! # " " + ( -西安石油学院机械工程系 陕西西安 ’ ） # " " * ) 陕西西安 ’ ； # " " * ) & -中国石油天然气集团公司管材研究所
摘要：采用故障树法分析了长输管线的失效状况， 根据管线失效的两种主要模式： 泄漏和断裂， 建立了管线失效的 故障树。通过对故障树的定性分析， 可得到引起管线失效的) 通过定量分析则可以计算顶事件的发 !个最小割集； 生概率以及进行底事件的重要度分析。采用专家判断法和模糊集理论相结合的方法评估了故障树的底事件发生 概率的模糊性， 并以长输管线故障树系统中的 “安装质量差” 这一底事件为例， 计算出其模糊失效率为 ! & ) + ).
/ +。该方法可为处理模糊事件失效概率提供一种研究思路。 # "
关键词：长输管线；失效分析；故障树法；模糊集理论；专家判断；模糊失效率 中图分类号： 0 1 , ’ & 文献标识码： 2
长输管线在长期服役过程中， 由于所处环境复杂多变， 经常受到各种内外因素的影响， 造成管线失效， 给国 民经济造 成 巨 大 的 损 失。为 了 减 少 管 线 的 失 效 事 故， 必 须 提 高 管 线 的 安 全 性 和 可 靠 性。故 障 树 分 析 法
基金项目： 中国石油天然气集团公司中青年创新基金项目 （ ） 。 ! " " # $ % & ’ 作者简介： 董玉华， 女， 现为西安交通大学在读博士。 万方数据 # ( ’ &年#月生， # ( ( (年毕业于西安石油学院机械电子工程专业，
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第6 8卷
图! 长输管线故障树示意图 " # % ! & ’ ( ) * +, -" . /, 0 # ( 2 # 3 ( $ 1 1