GB7829-87故障树分析程序
故障树分析法在化工安全评价的应用
故障树分析法在化工安全评价的应用化工产业是我国的支柱性产业，为我国创造了巨大的经济效益，不断推动我国经济的向前发展，因此，要确定安全生产的核心要素，同时这是经济效益的基础保障。
相关部门要加大对化工生产的安全评价，通过科学合理的分析来识别风险，进而调整和改善，制定有效措施。
故障树分析法是系统可靠性研究中常用的一种重要方法，在化工安全评价中可以很好的运用。
本文从化工安全入手，简单介绍了几种化工安全评价的方法，重点对故障树分析方法做了讲解。
标签：化工产业；化工安全评价；方法；故障树分析法1 化工安全的重要性随着社会经济的发展和科学技术的进步，我国的化工产业也迅速发展起来，规模逐渐扩大，与此同时安全风险也越来越多，风险程度越来越高。
安全事故不但会给企业造成严重的经济损失，还会威胁到员工的人身安全，影响企业的正常发展和社会稳定。
因此加强化工企业安全管理非常重要，当前企业主要采用安全评价方法对化工生产进行评价，并分析其中存在的风险，采取应对和解决风险的针对性措施，不断调整、改善风险评价方法，以减少生产过程中出现的风险，进而促进化工企业的安全运行。
2 典型的化工安全评价方法（1）安全检查表分析。
安全检查表分析主要是指整合出需要安全检查的项目，然后整理出安全检查表，系统的分析检查表的数据，从而对系统的状态进行准确确定。
该方法适用于化工系统和化工单元，检查对象主要包括设备、控制、操作、安全、环保等[1]。
（2）预先危险性分析。
预先危险性分析主要适用于安置了化工危险物质和装置的工艺区域内的安全情况[2]，该方法通常在化工生产的初期使用，如果缺乏设计以及操作程序资料，运用该方法可以完成安全控制。
（3）故障类型和影响分析。
故障类型和影响分析建立在可靠性技术的基础上，该方法需要把整个系统分离，形成小的子系统、元件或者设备，然后依次查看其中存在的问题和故障，以及故障可能造成的影响，积极的采取针对性的措施进行预防，进而提高生产过程的安全性，这种评价方法是定量评价。
设备故障分析方法—故障树分析法
设备故障分析方法—故障树分析法1.故障树分析法的产生与特点从系统的角度来说，故障既有因设备中具体部件（硬件）的缺陷和性能恶化所引起的，也有因软件，如自控装置中的程序错误等引起的。
此外，还有因为操作人员操作不当或不经心而引起的损坏故障。
20世纪60年代初，随着载人宇航飞行，洲际导弹的发射，以及原子能、核电站的应用等尖端和军事科学技术的发展，都需要对一些极为复杂的系统，做出有效的可靠性与安全性评价；故障树分析法就是在这种情况下产生的。
故障树分析法简称FTA (Failute Tree Analysis)，是1961年为可靠性及安全情况，由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。
其后，在航空和航天的设计、维修，原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中得到了广泛的应用。
目前，故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段，但其应用范围正在不断扩大，是一种很有前途的故障分析法。
总的说来，故障树分析法具有以下一些特点。
它是一种从系统到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。
它从系统开始，通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图，来分析故障事件（又称顶端事件）发生的概率。
同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响，其中包括人为因素和环境条件等在内。
它对系统故障不但可以做定性的而且还可以做定量的分析；不仅可以分析由单一构件所引起的系统故障，而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情况。
因为故障树分析法使用的是一个逻辑图，因此，不论是设计人员或是使用和维修人员都容易掌握和运用，并且由它可派生出其他专门用途的“树”。
例如，可以绘制出专用于研究维修问题的维修树，用于研究经济效益及方案比较的决策树等。
由于故障树是一种逻辑门所构成的逻辑图，因此适合于用电子计算机来计算；而且对于复杂系统的故障树的构成和分析，也只有在应用计算机的条件下才能实现。
显然，故障树分析法也存在一些缺点。
其中主要是构造故障树的多余量相当繁重，难度也较大，对分析人员的要求也较高，因而限制了它的推广和普及。
第三章__故障树分析
逻辑乘。给定两个命题A、B，对它们进行逻辑运算 后构成新的命题P。若A、B同时成立，P就成立，否 则P不成立。则这种A、B间的逻辑运算，叫做逻辑 乘，也叫“与”运算。构成的新命题P叫做A、B的 逻辑积。记作A∩B=P，或记作A×B=P，也可记作 AB=P，均读作A乘B。逻辑乘相当于集合运算中的 “交集”。 根据逻辑乘的定义可知： 1×1＝1；1×0＝0：0×1＝0：0×0＝0。
故障树的定量分析
在给定基本事件发生概率的情况下，求出顶 上事件发生的概率，这样我们就可以根据所 得结果与预定的目标值进行比较。如果计算 值超出了目标值，就应采取必要的系统改进 措施，使其降至目标值以下。二是计算每个 基本事件对顶上事件发生概率的影响程度， 以便更切合实际地确定各基本事件对预防事 故发生的重要性，使我们更清楚地认识到要 改进系统应重点从何处着手。
评价的基本程序 (1)福塞尔法
行列法是1972年福塞尔提出的方法，所以也称其为福塞 尔法。其理论依据是：“与门”使割集容量增加，而不 增加割集的数量；“或门”使割集的数量增加，而不增 加割集的容量。这种方法是从顶上事件开始，用下一层 事件代替上一层事件，把“与门”连接的事件，按行横 向排列；把“或门”连接的事件，按列纵横向摆开。这 样，逐层向下，直至各基本事件，列出若干行，最后利 用布尔代数化简。化简结果，就得出若干最小割集。
顶上事件发生概率计算
求事故树的基本事件概率积之和
其中：Q表示顶上事件发生概率函数； Φ(X)为顶上事件状态值，Φ(X)=0或Φ(X)=1； 表示求n个事件的概率积； Xi表示第i个基本事件的状态值，Xi=0或Xi=1； qi表示第i个基本事件的发生概率。
最小割集
最小割集能直观地、概略地告诉人们，哪种事故模式 最危险，哪种稍次，哪种可以忽略。 例如，某事故树有三个最小割集：{X1}、{X1，X3}、 {X4，X5，X6}(如果各基本事件的发生概率都相等)。 一般来说，一个事件的割集比两个事件的割集容易发 生；两个事件的割集比三个事件的割集容易发生……。 因为一个事件的割集只要一个事件发生，如X1发生， 顶上事件就会发生；而两个事件的割集则必须满足两 个条件(即X1和X3同时发生)才能引起顶上事件发生， 这是显而易见的。
故障模式——精选推荐
故障模式、影响及危害性分析（FMECA）故障模式、影响及危害性分析（FMECA）是针对产品所有可能的故障，并根据对故障模式的分析，确定每种故障模式对产品工作的影响，找出单点故障，并按故障模式的严酷度及其发生概率确定其危害性。
所谓单点故障指的是引起产品故障的，且没有冗余或替代的工作程序作为补救的局部故障。
FMECA包括故障模式及影响分析（FMEA）和危害性分析（CA）。
故障模式和影响分析（FMEA）是在产品设计过程中，通过对产品各组成单元潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分析，提出可能采取的预防改进措施，以提高产品可靠性的一种设计分析方法。
危害性分析（CA）是把FMEA中确定的每一种故障模式按其影响的严重程度类别及发生概率的综合影响加以分析，以便全面的评价各种可能出现的故障模式的影响。
CA是FMEA的继续，根据产品的结构及可靠性数据的获得情况，CA可以是定期分析也可以是定量分析。
FMECA分析方法可用于整个系统到零部件任何一级，一般根据要求和可能在规定的产品层次上进行。
故障模式是指元器件或产品故障的一种表现形式。
一般是能被观察到的一种故障现象。
如断裂、接触不良、短路、腐蚀等。
故障影响是指该故障模式会造成对安全性、产品功能的影响。
故障影响一般可分为：对局部、高一层次及最终影响三个等级。
如分析飞机液压系统中的一个液压泵，它发生了轻微漏油的故障模式，对局部即对泵本身的影响可能是降低效率，对高一层次即对液压系统的影响可能是压力有所降低，最终影响即对飞机可能没有影响。
严酷度是指某种故障模式影响的严重程度。
一般分为四类：Ⅰ类（灾难性故障），它是一种会造成人员死亡或系统（如飞机）毁坏的故障。
Ⅱ类（致命性故障），这是一种导致人员严重受伤，器材或系统严重损坏，从而使任务失败的故障。
Ⅲ类（严重故障）这类故障会使人员轻度受伤、器材及系统轻度损坏，从而导致任务推迟执行、或任务降级、或系统不能起作用（如飞机误飞）。
故障树分析法的内容及其分析
故障树分析法的内容及其分析故障树分析法（Fault Tree Analysis）是1961~1962年间，由美国贝尔电话实验室的沃森（H.A.Watson）在研究民兵火箭的控制系统中提出来的。
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。
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。
对可能造成系统失效的硬件、软件、环境、人为等因素进行分析，画出故障树，确定系统失效的各种可能组合方式及其发生的概率，从而计算出系统的失效概率，以便采取相的补救措施以提高系统的可靠性。
故障树分析一般有以下一些作用：（1）指导人们去查找系统的故障。
（2）能够指出系统中一些关键零件的失效对于系统的重要性。
（3）在系统的管理中，提供了一种看得见的图解，以便帮助人们对系统进行故障分析，并且对系统的设计有一定的指导作用。
（4）节省了大量的分析系统故障的时间，简化了故障分析过程。
（5）为系统的可靠度的定性与定量分析奠定的基础。
故障树分析一般按以下顺序进行：（1）定义系统，确定分析目的和内容，明确对系统所作的基本假设，对系统有一个详细的、透彻的认识。
（2）选定系统的顶事件。
（3）根据故障之间的逻辑关系，建造故障树。
（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。
（5）收集并确定故障树中每个基本事件的发生概率或基本事件分布规律及其特性参数。
故障树分析法(FTA)
故障树分析法（FTA）故障树分析法(Fault Tree Analysis，简称FTA)，就是在系统（过程）设计过程中，通过对可能造成系统故障的各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素等)进行分析，画出逻辑框图(即故障树)，从而确定系统故障原因的各种可能组合及其发生概率，以计算系统故障概率，采取相应的纠正措施，提高系统可靠性的一种设计分析方法。
故障树分析主要应用于1.搞清楚初期事件到事故的过程，系统地图示出种种故障与系统成功、失败的关系。
2.提供定义故障树顶未卜事件的手段。
3.可用于事故（设备维修）分析。
故障树分析的基本程序1.熟悉系统：要详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。
2.调查事故：收集事故案例，进行事故统计，设想给定系统可能发生的事故。
3.确定顶上事件：要分析的对象即为顶上事件。
对所调查的事故进行全面分析，从中找出后果严重且较易发生的事故作为顶上事件。
4.确定目标值：根据经验教训和事故案例，经统计分析后，求解事故发生的概率(频率)，以此作为要控制的事故目标值。
5.调查原因事件：调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。
6.画出故障树：从顶上事件起，逐级找出直接原因的事件，直至所要分析的深度，按其逻辑关系，画出故障树。
7.分析：按故障树结构进行简化，确定各基本事件的结构重要度。
8.事故发生概率：确定所有事故发生概率，标在故障树上，并进而求出顶上事件(事故)的发生概率。
9.比较：比较分可维修系统和不可维修系统进行讨论，前者要进行对比，后者求出顶上事件发生概率即可。
10.分析：原则上是上述10个步骤，在分析时可视具体问题灵活掌握，如果故障树规模很大，可借助计算机进行。
目前我国故障树分析一般都考虑到第7步进行定性分析为止，也能取得较好效果附：故障树分析程序（国家标准）GB7829—87国家标准局1987—06—03批准 1988—01—01实施1 总则1．1 目的故障树分析是系统可靠性和安全性分析的工具之一。
故障树分析法
故障树分析法王涛SA11011910摘要：随着载人宇航飞行，洲际导弹的发射，以及原子能、核电站的应用等尖端和军事科学技术的发展，都需要对一些极为复杂的系统，做出有效的可靠性与安全性评价；故障树分析法就是在这种情况下产生的。
本文对常用的安全评价方法之一的故障树分析进行了较为深入的研究和探讨。
其中对故障树分析的分析思路进行了深入的理论分析，并对其主要的分析方法进行了剖析。
并列举当前科技研究生产过程中对故障树分析法的典型应用。
关键字：故障树，故障树分析法，航空，航天，化学生产，兵器，铸造。
0、引言20世纪60年代初，随着载人宇航飞行，洲际导弹的发射，以及原子能、核电站的应用等尖端和军事科学技术的发展，都需要对一些极为复杂的系统，做出有效的可靠性与安全性评价；故障树分析法就是在这种情况下产生的。
故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的，它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。
体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统工程的主要分析方法之一。
其后，在航空和航天的设计、维修，原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中得到了广泛的应用。
目前，故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段，但其应用范围正在不断扩大，是一种很有前途的故障分析法。
一般来讲，安全系统工程的发展也是以故障树分析为主要标志的。
1974年美国原子能委员会发表了关于核电站危险性评价报告，即“拉姆森报告”，大量、有效地应用了FTA，从而迅速推动了它的发展。
故障树分析是以一个不希望发生的系统失效事件(顶事件)作为分析的目标，先去寻找所有引起顶事件的直接原因，再去寻找引起每一个原因的直接原因，依次层层寻找，直至不需要进一步分析为止，以此方式找出系统内部可能发生的硬件失效、软件差错、人为失误及环境影响等因素(底事件)和顶事件所代表的系统失效之间的逻辑关系，并用逻辑门符号连成一棵倒立的树状图形．故障树分法考虑的基本单元是故障事件，追溯的是系统失效根源，深入到故障组合之中．故障树分析法属于演绎法，即由上而下，由系统的特定故障状态(顶事件) 出发，分析导致故障的一切可能原因或原因组合。
GB7829—87故障树分析程序
ＧＢ７８２９—８７故障树分析程序中华人民共和国国家标准UDC519.28:007.3故障树分析程序GB7829-87Procedure for fault tree analysis1 总则1.1 目的故障树分析是系统可靠性和安全性分析的工具之一。
故障树分析包括定性分析和定量分析。
定性分析的主要目的是:寻找导致与系统有关的不希望事件发生的原因和原因的组合，即寻找导致顶事件发生的所有故障模式。
定量分析的主要目的是:当给定所有底事件发生的概率时，求出顶事件发生的概率及其他定量指标。
在系统设计阶段，故障树分析可帮助判明潜在的故障，以便改进设计(包括维修性设计);在系统使用维修阶段，可帮助故障诊断、改进使用维修方案。
1.2 范围本标准规定了系统可靠性和安全性的故障树分析的一般程序，主要适用于底事件和顶事件均为两状态的正规故障树。
2 引证标准GB3187-82 《可靠性基本名词术语及定义》。
GB4888-85 《故障树的名词术语和符号》。
3 术语本标准采用GB3187-82和GB4888-85中规定的术语定义。
并补充以下术语: 3.1 模块对于已经规范化和简化(见5.3和5.4.1)的正规故障树，模块是至少有两个底事件，但不是所有底事件的集合，这些底事件向上可到达同一个逻辑门，并且必须通过此门才能到达顶事件，故障树的所有其他底事件向上均不能到达该逻辑门。
3.2 最大模块经规范化和简化的正规故障树的最大模块是该故障树的一个模块，且没有其他模块包含它。
3.3 割集割集是导致正规故障树顶事件发生的若干底事件的集合。
3.4 最小割集最小割集是导致正规故障树顶事件发生的数目不可再少的底事件的集合。
它表示引起故障树顶事件发生的一种故障模式。
3.5 结构函数故障树的结构函数定义为:其中,为故障树底事件的数目，,，,，…，,为描述底事件状态的布尔变量，即 ,,,3.6 底事件结构重要度第,个底事件的结构重要度为:i=1,2,…,n其中(。
故障树分析详细
第三节故障树概述故障树分析是一种根据系统可能发生的事故或已经发生的事故结果，去寻找与该事故发生有关的原因、条件和规律，同时可以辨识出系统中可能导致事故发生的危险源。
故障树分析是一种严密的逻辑过程分析，分析中所涉及到的各种事件、原因及其相互关系，需要运用一定的符号予以表达。
故障树分析所用符号有三类，即事件符号，逻辑门符号，转移符号。
图1 故障树的事件符号事件符号如图1所示包括：（1）矩形符号矩形符号如图1a）所示。
它表示顶上事件或中间事件，也就是需要往下分析的事件。
将事件扼要记入矩形方框内。
（2）圆形符号圆形符号如图1b）所示。
它表示基本原因事件，或称基本事件。
它可以是人的差错，也可以是机械、元件的故障，或环境不良因素等。
它表示最基本的、不能继续再往下分析的事件。
（3）屋形符号屋形符号如图1c）所示。
主要用于表示正常事件，是系统正常状态下发生的正常事件。
（4）菱形符号菱形符号如图1d）所示。
它表示省略事件，主要用于表示不必进一步剖析的事件和由于信息不足，不能进一步分析的事件。
图2 故障树逻辑门符号逻辑门符号如图2所示包括：——逻辑与门。
表示仅当所有输入事件都发生时，输出事件才发生的逻辑关系，如图2a）所示。
——逻辑或门。
表示至少有一个输入事件发生，输出事件就发生的逻辑关系，如图2b）所示。
——条件与门。
图2c）所示，表示B1、B2不仅同时发生，而且还必须再满足条件α，输出事件A 才会发生的逻辑关系。
——条件或门。
图2d），表示任一输入事件发生时，还必须满足条件α，输出事件A才发生的逻辑关系。
——排斥或门。
表示几个事件当中，仅当一个输入事件发生时，输出事件才发生的逻辑关系，其符号如图2e）所示。
——限制门。
图2f）所示，表示当输入事件B发生，且满足条件X时，输出事件才会发生，否则，输出事件不发生。
限制门仅有一个输入事件。
——顺序与门。
表示输入事件既要都发生，又要按一定的顺序发生，输出事件才会发生的逻辑关系，其符号如图2g）表示。
故障树分析法PPT课件
它是图形化的技术资料，具有直观性。
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二、事故树分析程序
1.准备阶段
➢确定所要分析的系统。合理地处理好所要分析系统与外 界环境及其边界条件，所分析系统的范围、明确影响系 统安全的主要因素。
的表达式，F即F的A 对B偶 C式，D记作F’。
3.反演规则：就是求任意一个函数F的反（F’）的规则
F ( A B) (C D )
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事故树示意图
事故树等效图
例：化简上面事故树示意图，作出等效图，并求出顶上事件发生的概率。
设
顶q 3上＝事0 .件1 ，为求T ，顶中上间事事件件的为发M生i 概，
5.制定安全对策：
依据上述分析结果及安全投入的可能，寻求降低事 故概率的最佳方案，以便达到预定概率目标的要求。
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事 故 树 分 析 流 程 图
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常用事件及其符号
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常用逻辑门及其符号
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事故树分析法
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建造事故树时的注意事项： 事故树反映出系统故障的内在联系和逻辑关系，同时能使人一幕了然，形象地掌 握这种联系与关系，并据此进行正确的分析。 1.熟悉分析系统：建造事故树由全面熟悉开始。必须从功能的联系入手，充分了 解与人员有关的功能，掌握使用阶段的划分等与任务有关的功能，包括现有的冗余 功能以及安全、保护功能等。 此外，使用、维修状况也要考虑周全。这就要求广泛地收集有关系统的设计、运 行、流程图、设备技术规范等技术文件及资料，并进行深入细致的分析研究。
每个基本事件积累其得分，按其得分多少，排出结构重要度的顺序。 例：某事故树最小割集：K1={x5,x6,x7,x8}; K2={x3,x4}; K3={x1}; K4={x2},试确定 各基本事件的结构重要度。
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四、常用逻辑门及其符号
符号
说
明
与门 Bi(i=1,2,…,n)为门的输入事件，A为门的输出事件 A Bi同时发生时，A必然发生，这种逻辑关系称为事件 交 B1 Bn 用逻辑“与门”描述，逻辑表达式为 A B 1 B 2 B 3 B n
或门 当输入事件中至少有一个发生时，输出事件A发生， 称为事件并
1. 故障树的建造
建树步骤： 1) 掌握系统 包括系统的设计资料(如说明书、原理图、结构图)、试验资料 （试验报告、试验记录等）、使用维护资料以及用户信息等 2) 选择顶事件 顶事件的选取根据分析的目的不同，可分别考虑对系统技术性 能、可靠性和安全性、经济性等影响显著的故障事件。如 “飞机起落架放不下来”将直接危及飞机安全。当对起落架 进行安全性分析时，就可以选“起落架放不下来”这一顶事 件进行故障树分析
充分的了解，应由设计人员、使用维修人员、 某型飞机主起收放系统FTA
简化：X3X2X3X5=X2X3X5
可靠性安全性工程技术人员共同研究完成。建 故障树的简化和模块分解
常用的重要度分析方法，有概率重要度、结构重要度、关键重要度（相对重要度）等。
树是一个多次反复、逐步深入完善的过程。 把其中的基本事件都不发生就能保证顶事件发生的基本事件集合叫做径集。
X5 X6
安全带 支撑物坏
安全 为移动 带坏 工作地
点而卸除
工人疏 忽未用
★ 故障树示例
五、FTA的主要内容
故障树的建造 建树的注意事项 故障树的规范化 故障树的简化和模块分解 故障树定性分析 故障树定量分析 重要度分析 分析时应注意的事项 分析报告的主要内容 某型飞机主起收放系统FTA
安全带设施 不起作用
1
工人失足 坠落
ETS系统故障树建模与马尔可夫模型可靠性分析
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第 29 页）
手段能摆脱以往系统故障分析时抽象的数据统计，为解决系 统的整体可靠性提供了新思路。 参考文献
1 王付生. 电厂热工自动控制与保护. 北京： 中国电力出版社，2005 2 汪晓光. 可编程控制原理及应用. 北京：机械工业出版社， 1995 3 中华人民共和国国家标准.GB 7829- 87，1987.故障树 分析程序.中国：
靠 性 分 析 技 术 ：失 效 模 式 和 效 应 分 析 （FMEA）程 序.1987
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第 32 页）
求。 我们认为，还必须考虑汽轮机转子于热状态时和轴承油 膜厚度引起的中心升高以及轴颈较粗，其轴心运动轨迹比主 油泵轴心偏移得要多一些，因此在冷态组装时需预先抬高油 泵的中心和尽量偏向机轴旋转的方向。 我厂主油泵找中心 时 ，油 泵 轴 心 预 偏 高 0.30~0.45mm、偏 左 0.10~0.17mm，并 预 留下端面偏差和右端面偏差。
图 5 汽轮机 ETS 保护系统马尔可夫模型 行定量分析，因最终 结果简化表示为使用或门连接的树形结构，要想得到故障树 顶端事件的最终故障率，只需将逐层结果的实效概率值代入 并相加，就能分析出系统故障率。 马尔可夫模型的建立可以 在整体上分析系统的可靠性，根据各个事件的概率可以求出 系统的稳定可靠率、时变可用率、时变失效率 。 这种方法分析
2012．NO．2． 28
能源技术
ISSN1672-9064 CN35-1272/TK
图 2 汽轮机 ETS 原理图
统 （FSSS）下 的 主 燃 料 跳 闸 （MFT）；数 字 电 液 控 制 系 统 （DEH） 失电；轴振动大；差胀大；高压缸排汽压力高；发电机内部故 障；手操跳闸等。 图 3 为紧急跳闸动作失效故障树，其中的每 一个部分出现故障都会使系统关闭所有汽门以及抽汽逆止 阀，导致汽轮机紧急跳闸。 3.2 汽轮机超速故障树分析
故障树分析法--最新,最全
故障树分析法(Fault Tree Analysis简称FTA)概念什么是故障树分析法故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的，它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。
体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统工程的主要分析方法之一。
一般来讲，安全系统工程的发展也是以故障树分析为主要标志的。
1974年美国原子能委员会发表了关于核电站危险性评价报告，即“拉姆森报告”，大量、有效地应用了FTA，从而迅速推动了它的发展。
目前，故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段，但其应用范围正在不断扩大，是一种很有前途的故障分析法。
故障树分析(Fault Tree Analysis)是以故障树作为模型对系统进行可靠性分析的一种方法，是系统安全分析方法中应用最广泛的一种自上而下逐层展开的图形演绎的分析方法。
在系统设计过程中通过对可能造成系统失效的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素）进行分析，画出逻辑框图（失效树），从而确定系统失效原因的各种可能组合方式或其发生概率，以计算的系统失效概率，采取相应的纠正措施，以提高系统可靠性的一种设计分析方法。
故障树分析方法在系统可靠性分析、安全性分析和风险评价中具有重要作用和地位。
是系统可靠性研究中常用的一种重要方法。
它是在弄清基本失效模式的基础上，通过建立故障树的方法，找出故障原因，分析系统薄弱环节，以改进原有设备，指导运行和维修，防止事故的产生。
故障树分析法是对复杂动态系统失效形式进行可靠性分析的有效工具。
近年来，随着计算机辅助故障树分析的出现，故障树分析法在航天、核能、电力、电子、化工等领域得到了广泛的应用。
既可用于定性分析又可定量分析。
故障树分析（Fault Tree Analysis）是一种适用于复杂系统可靠性和安全性分析的有效工具，是一种在提高系统可靠性的同时又最有效的提高系统安全性的方法。
设备维保中的故障树分析方法
根据设备的工作原理和故障模式，从顶事 件开始，逐级向下分析，构建故障树。
底事件概率的估计与计算
顶事件概率的计算与结果分析
收集设备故障数据，对底事件进行概率估 计，并计算底事件概率。
利用故障树模型，通过逻辑运算计算顶事 件概率，并对结果进行分析，找出关键因 素和薄弱环节，提出相应的改进措施。
底事件概率的估计与计算
人为故障
由于操作人员操作不当、维护不当或管理不善等 原因导致的设备故障。
设备故障的原因
01
02
03
04
设备设计缺陷
设备设计不合理、不科学 ，导致设备在使用过程中 出现故障。
制造工艺问题
设备制造过程中存在的工 艺问题，如材料质量、加 工精度等，导致设备在使 用过程中出现故障。
使用环境影响
设备使用环境恶劣，如高 温、潮湿、振动等，导致 设备在使用过程中出现故 障。
障的基本事件，建立故障树。
定性分析
04 对故障树进行定性分析，确定
导致顶事件发生的所有基本事 件。
定量分析
05 计算基本事件的发生概率，进
一步计算顶事件的发生概率。
制定维修策略
06 根据分析结果，制定针对性的
维修策略，降低设备故障发生 率。
故障树分析方法的优势与局限性
优势
系统性地对设备故障进行分析，有助 于全面了解设备故障原因；通过计算 基本事件概率，可预测设备故障发生 概率；为设备维修和改进提供依据， 提高设备可靠性。
故障树的定性分析
确定最小割集
最小割集是导致顶事件发生的最小事件集合。
确定基本事件的结构重要度
结构重要度反映基本事件对顶事件的影响程度。
确定基本事件的概率重要度
（整理）故障树分析法MicrosoftWord文档
（整理）故障树分析法MicrosoftWord文档故障树分析法：什么是故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。
逻辑门的输入事件是输出事件的"因"，逻辑门的输出事件是输入事件的"果"。
故障树图(FTD) ( 或者负分析树)是一种逻辑因果关系图，它根据元部件状态(基本事件)来显示系统的状态(顶事件)。
就像可靠性框图(RBDs)，故障树图也是一种图形化设计方法，并且作为可靠性框图的一种可替代的方法。
一个故障树图是从上到下逐级建树并且根据事件而联系，它用图形化"模型"路径的方法，使一个系统能导致一个可预知的，不可预知的故障事件（失效），路径的交叉处的事件和状态，用标准的逻辑符号(与，或等等)表示。
在故障树图中最基础的构造单元为门和事件，这些事件与在可靠性框图中有相同的意义并且门是条件。
故障树和可靠性框图(RBD) FTD和RBD最基本的区别在于RBD工作在"成功的空间"，从而系统看上去是成功的集合，然而，故障树图工作在"故障空间"并且系统看起来是故障的集合。
传统上，故障树已经习惯使用固定概率(也就是，组成树的每一个事件都有一个发生的固定概率)然而可靠性框图对于成功(可靠度公式)来说可以包括以时间而变化的分布，并且其他特点。
编辑本段故障树分析法的产生与特点从系统的角度来说，故障既有因设备中具体部件（硬件）的缺陷和性能恶化所引起的，也有因软件，如自控装置中的程序错误等引起的。
此外，还有因为操作人员操作不当或不经心而引起的损坏故障。
20世纪60年代初，随着载[1]人宇航飞行，洲际导弹的发射，以及原子能、核电站的应用等尖端和军事科学技术的发展，都需要对一些极为复杂的系统，做出有效的可靠性与安全性评价；故障树分析法就是在这种情况下产生的。
故障树分析法简称FTA (Failute Tree Analysis)，是1961年为可靠性及安全情况，由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。
机械密封故障分析——故障树分析方法
机械密封故障分析——故障树分析方法故障树分析方法义称为FTA法，目前，在实践中有不少单位采用该方法。
通过故障树分析可以定量地计算复杂系统的故障概率及其他可靠性参数，为评估和改善系统可靠性提供定量依据。
法国CFR Total公司的Michalis,P.M.M.对炼油厂的轻烃泵用机械密封进行了FTA分析的报导。
他以轻烃泵用机械密封为实例述了FTA的建树、建立数学模型、定性分析、定量分析等具体步骤。
一、FTA方法特点故障树分析法是在系统设计过程中通过对可能造成系统故障的各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素)进行分析。
画出逻辑框图(即故障树)，借此确定系统故障原因的各种可能组合力一式或其发生概率，从而计算出系统故障概率并据此采取相应的解决措施，以提高系统，可靠性的一种方法。
FTA法的特点有:①分析力一法灵活，特别可以对环境条件和人为囚素加以分析;②它是一种逻辑推理方法，层层深入，一环扣一环;③它是对系统更深入认识的过程，许多问题在分析过程中就可以被发现和解决;④通过故障树可以定量地计算复杂系统的故障概率及其他可靠性参数，为改善和评核系统可靠性提供定量数据。
二、危险性分析在炼油厂的某些离心泵中，由于输送流体的性质或其输送状态，因其过度泄漏，漏到大气发生事故，会构成对人身或设备的潜在危险.。
因此，检查流体的流动是必要的。
危险性流体分类见表13一5所述。
炼油厂机械密封所发生故障级别分类及所导致的后果见表13一6所述。
对以上流体，根据机械密封最初发生过度泄漏的事故作一因/果示意图，可以判定九组可能发生的不同情况的后果C1至C9，见图13一28:这些后果取决于以下参数，如所采用的机械密封类刑、要堵住流体的类型、有无报警仪器系统、外部事件的作用等。
根据图13一2，可能引起严重后果和灾难性后果的情况.见表13一7所述。
三、故障树分析通过机械密封系统“故障树”的分析，有可能将导致带来不希望故障的原始事件加以分类。
分类的依据是:故障类型(腐蚀、热影响、机械影响……)，故障原因(设计不良、工艺过程、泵、辅助流体)，应负责任者(设计人员、维修人员、用户)。
工业安全性设计中的故障树分析方法介绍
工业安全性设计中的故障树分析方法介绍摘要在现代工业中，电脑仿真软件等信息化高科技技术参与产品设计越来越普及，也越来越为业界所接受。
但在产品设计方法越来越简便的同时，业界也对产品的安全性设计提出了更高的要求。
目前可采用的产品安全性设计有很多种，在产品的全寿命周期中的各个阶段也都有对应的方法可选用。
本文试对安全性设计方法当中的故障树分析方法进行介绍。
关键词安全性设计；故障树分析；产品设计；方法介绍1 故障树分析方法概述故障树是一种逻辑因果关系图，呈现出特殊的倒立树状。
它通过使用各种逻辑门符号、事件符号和转移符号来描述系统中各种事件和状态之间的因果逻辑关系。
通俗来说，故障树中逻辑门的输入事件是输出事件的“因”，逻辑门的输出事件是输入事件的“果”。
故障树分析自上而下，通过依次展开更为详细（或者叫更低一级）的设计层次逐步向下进行。
2 故障树方法前期准备工作首先，设计人员应该熟悉设计说明书、原理图（包括流程图、结构图）、运行规程、维修规程和有关数据库以及其余相关资料。
熟悉系统，设计人员可以从以下几个方面入手：1）设计人员应彻底掌握系统的设计意图、结构、功能、边界（包括人机接口）和环境情况；2）设计人员应辨明人为因素以及软件对系统的影响；3）设计人员应辨识系统可能采取的各种状态模式以及这些模式之间的相互转换，必要时应绘制状态模式以及转画图以帮助弄清系统成功或故障与单位成功或故障之间的关系，有利于正确建树；4）根据系统复杂程度和要求，必要时进行系统故障模式及影响分析，以帮助辨识各种故障事件以及人为失误和共因故障；5）根据系统复杂程度，必要时应绘制系统可靠性框图以帮助正确形成故障树的顶部结构和实现故障树的早期模块化以缩小故障树的规模；6）为彻底地熟悉系统，设计人员除了完成上述工作外，还应该随时征求有经验的设计人员和运行维修人员意见，最好有上述人员参与建树工作，方能保证故障树分析工作顺利开展，且建成的故障树的正确性，并可以达到预期的分析目的。
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GB7829-87故障树分析程序1 总则1.1 目的故障树分析是系统可靠性和安全性分析的工具之一。
故障树分析包括定性分析和定量分析。
定性分析的主要目的是：寻找导致与系统有关的不希望事件发生的原因和原因的组合，即寻找导致顶事件发生的所有故障模式。
定量分析的主要目的是：当给定所有底事件发生的概率时，求出顶事件发生的概率及其他定量指标。
在系统设计阶段，故障树分析可帮助判明潜在的故障，以便改进设计（包括维修性设计）；在系统使用维修阶段，可帮助故障诊断、改进使用维修方案。
1.2 范围本标准规定了系统可靠性和安全性的故障树分析的一般程序，主要适用于底事件和顶事件均为两状态的正规故障树。
2 引用标准GB3187-82《可靠性基本名词术语及定义》。
GB4888-85《故障树的名词术语和符号》。
3 术语本标准采用GB3187-82和GB4888-85中规定的术语定义。
并补充以下术语：3.1 模块对于已经规范化和简化（见5.3和5.4.1）的正规故障树，模块是至少有两个底事件，但不是所有底事件的集合，这些底事件向上可到达同一个逻辑门，并且必须通过此门才能到达顶事件，故障树的所有其他底事件向上均不能到达该逻辑门。
3.2 最大模块经规范化和简化的正规故障树的最大模块是该故障树的一个模块，且没有其他模块包含它。
3.3割集割集是导致正规故障树顶事件发生的若干底事件的集合。
3.4 最小割集最小割集是导致正规故障树顶事件发生的数目不可再少的底事件的集合。
它表示引起故障树顶事件发生的一种故障模式。
3.5 结构函数故障树的结构函数定义为：其中n为故障树底事件的数目，X1，X2，…，X n为描述底事件状态的布尔变量，即3.6 底事件结构重要度第i个底事件的结构重要度为：其中Ø（。
）是故障树的结构函数，是对X1，X2，…X i-1，X i+1…，X n分别取0或1的所有可能求和。
底事件结构重要度从故障树结构的角度反映了各底事件在故障树中的重要程度。
3.7 底事件概率重要度第i个底事件的概率重要度为：i=1，2，…，n其中Q（q1，q2，…，q n）为顶事件发生的概率。
在底事件相互独立的条件下，它是各底事件发生概率q1，q2，…，q n的一个函数。
第i个底事件的概率重要度表示，当第i个底事件发生概率的微小变化而导致顶事件发生概率的变化率。
3.8 底事件的相对概率重要度第i个底事件的相对概率重要度为i=1，2，…，n第i个底事件的相对概率重要度表示，当第i个底事件发生概率微小的相对变化而导致顶事件发生概率的相对变化率。
4 故障树分析的预备步骤4.1确定分析的范围a.定义系统。
包括：系统的设计意图、实际结构、功能、边界（包括接口）、运行模式、环境条件和故障判据。
b.确定分析的目的和内容。
c.明确对系统所作的基本假设。
包括：对系统运行和维修条件的假设，以及在所有可能的使用条件下与性能有关的假定。
4.2 熟悉系统对系统应有详细的和透彻的了解。
为此，需要系统设计人员、使用维修人员和可靠性或安全性分析人员的合作。
对系统进行故障模式和效应分析将会促进对系统故障规律的深入了解，从而有助于正确确定顶事件和建立故障树。
5 工作项目5.1 确定顶事件根据分析的目的、系统的故障判据和对系统的了解，确定与系统有关的不希望发生的事件，即顶事件。
通常这个事件明显地影响系统的技术性能、经济性、可靠性、安全性或其他所要求的特征。
顶事件必须有明确的定义，它是故障树分析的中心。
当我们关心的与系统有关的不希望事件不止一个时，可以将所有这些不希望事件作为同一个假设顶事件的输入事件，从而把问题归结为仅有一个顶事件的情形来进行统一处理。
5.2 建立故障树建立故障树是一个反复深入、逐步完善的过程，通常应该在系统早期设计阶段开始。
随着系统设计的进展和对故障模式的不断增加的理解，故障树随之增大。
建立故障树要避免遗漏重要的故障模式。
5.2.1 分析中考虑的事件建立故障树时考虑的事件应包括硬件故障，也要包括可能发生的软件故障和人为失误，以及所有与系统运行有关的条件、环境和其它因素。
所有故障事件必须有明确的定义，并需指出每个故障事件发生的条件。
5.2.2 共因事件的处理出现在故障树不同分支中的同一个原因事件称为共因事件。
它影响两个或两个以上不同的结果事件。
如果某个故障事件是共因事件，则在故障树不同分支中出现的该事件必须用同一个事件标号。
当该共因事件不是底事件时，则应该用相同转移符号简化。
5.2.3 建立故障树的方法建立故障树的方法有演绎法、判定表法和合成法等。
演绎法主要用于人工建树，判定表法和合成法主要用于计算机辅助建树。
5.2.4 演绎法建树演绎法建树应从顶事件开始由上而下，循序渐进逐级进行，步骤如下：a.分析顶事件，寻找引起顶事件发生的直接的必要和充分的原因。
将顶事件作为输出事件，将所有直接原因作为输入事件，并根据这些事件实际的逻辑关系用适当的逻辑门相联系。
b.分析每一个与顶事件直接相联系的输入事件。
如果该事件还能进一步分解，则将其作为下一级的输出事件，如同a中对顶事件那样进行处理。
c.重复上述步骤，逐级向下分解，直到所有的输入事件不能再分解或不必要再分解为止。
这些输入事件即为故障树的底事件。
对每一级结果事件的分解必须严格遵守寻找“直接的必要和充分的原因”，以避免某些故障模式的遗漏。
5.3 故障树规范化为了对故障树作统一的描述和分析，必须将建造出来的故障树规范化，成为仅含有底事件、结果事件以及“与”、“或”、“非”三种逻辑门的故障树。
故障树规范化的主要内容包括：a.将未探明事件或当作基本事件或删去；b.将顺序与门变换为与门；c.将表决门变换为或门或与门的组合；d.将异或门变换为或门、与门和非门的组合；e.将禁门变换为与门。
5.4 故障树的简化和模块分解故障树的简化和模块分解是减小故障树规模从而节省分析工作量的有效措施。
5.4.1 故障树简化a.去掉明显的逻辑多余事件和明显的逻辑多余门。
b.用相同转移符号表示相同子树，用相似转移符号表示相似子树。
5.4.2 故障树模块分解a.按模块和最大模块的定义（见3.1和3.2），找出故障树中的尽可能大的模块。
如果有计算机软件可用的话，求出故障树的所有最大模块。
b.每个模块构成一个模块子树，可单独地进行定性分析和定量分析。
c.对每个模块子树用一个等效的虚设底事件来代替，使原故障树的规模减小。
d.在故障树定性分析和定量分析后，可根据实际需要，将顶事件与各模块之间的关系转换为顶事件与底事件之间的关系。
5.5 定性分析用下行法或上行法求故障树的所有最小割集。
5.5.1 下行法下行法的基本原则是：对每一个输出事件，若下面是或门，则将该或门下的每一个输入事件各自排成一行；若下面是与门，则将该与门下的所有输入事件排在同一行。
下行法的步骤是：从顶事件开始，由上向下逐级进行，对每个结果事件重复上述原则，直到所有结果事件均被处理，所得每一行的底事件的集合均为故障树的一个割集。
最后按最小割集的定义，对各行的割集通过两两比较，划去那些非最小割集的行，剩下的即为故障树的所有最小割集。
下行法求故障树所有最小割集的释例见附录A的A.1。
5.5.2 上行法上行法的基本原则是：对每个结果事件，若下面是或门，则将此结果事件表示为该或门下的各输入事件的布尔和（事件并）；若下面是与门，则将此结果事件表示为该与门下的输入事件的布尔积（事件交）。
上行法的步骤是：从底事件开始，由下向上逐级进行。
对每个结果事件重复上述原则，直到所有结果事件均被处理。
将所得的表达式逐次代入，按布尔运算的规则，将顶事件表示成底事件积之和的最简式，其中每一项对应于故障树的一个最小割集，从而得到的故障树的所有最小割集。
上行法求故障树所有最小割集的释例见附录A的A.2。
5.6定量分析如有足够数据，能够估计出故障树中各底事件发生的概率，则在所有底事件相互独立的条件下，可对故障树进行下述定量分析。
5.6.1顶事件发生的概率求顶事件发生的概率的方法有：真值表法、概率图法、容斥公式法、不交布尔代数法等。
真值表法和概率图法仅适用于故障树底事件个数少的情形。
容斥公式法仅适用于故障树最小割集个数少的情形。
当故障树的规模比较大的情况，可用不交布尔代数法。
用不交布尔代数法求顶事件发生概率的释例见附录B的B.1。
5.6.2 重要度根据实际需要，选择某个或某几个重要度指标，并定量计算出来。
在故障树分析中最基本的重要度是：底事件的结构重要度、概率重要度和相对概率重要度。
释例见附录B的B.2。
6 故障树分析报告以下只是规定了故障树分析报告的基本条款：a.目的和范围。
b.系统描述；设计描述；系统运行；详细的系统边界定义。
c.假设：系统设计的假设；运行维修、试验和检测的假设；可靠性模型化的假设。
d.系统故障的定义和判据。
e.故障树分析：分析、数据和所使用的符号表。
f.结果和结论。
根据特定系统分析的需要，可补充其他的条款，例如：a.系统的功能框图或电路图；b.所用的可靠性数据和资料的摘要；c.以计算机可读形式表示的故障树描述。
附录A故障树定性分析的释例（参考件）A.1 下行法求故障树的所有最小割集对于图所给的故障树，下行法的步骤可见下表：步骤1. 顶事件T下面是或门，将门下的输入事件E1和E2各自排成一行。
步骤2. 事件E1下面是或门，将该门下的输入事件E3和E4各自排成一行；事件E2下面是与门，将该门下的输入事件E5和E6排在同一行。
步骤3.事件E3下面是与门，将该门下的输入事件X1，X2，和X3排在同一行；事件E4下面是与门，将该门下的输入事件X3和X4排在同一行；事件E5下面是或门，将该门下的输入事件X4和X6各自排成一行，并与事件E6组合成X4E6和X6E6。
步骤4.事件E6下面是或门，将该门下的输入事件X5和X6各自排成一行，并与事件X4组合成X4X5和X4X6；与事件X6组合成X5X6和X6X6。
至此，故障树的所有结果事件都已被处理。
步骤4所得的每行均为一个割集。
步骤5.进行两两比较，因为{X6}是割集，故{X4，X6}和{X5，X6}不是最小割集，必须划去。
最后得该故障树的所有最小割集为：{X6}，{X3，X4}，{X4，X5}，{X1，X2，X3}A.2上行法求故障树的所有最小割集对于图A1所给的故障树，从底事件开始，E3=X1X2X3，E4=X3X4，E5=X4+X6，E6=X5+X6，E1=E3+E4=X1X2X3+X3X4，E2=E5E6=（X4+X6）（X5+X6）=X4X5+X4X6+X5X6+X5X6=X4X5+X6，T=E1+E2=X6+X3X4+X4X5+X1X2X3故得故障树的所有最小割集：{X6}，{X3，X4}，{X4，X5}，{X1，X2，X3}附录B故障树定量分析的释例（参考件）对于附录A中图所给的故障树，已知所有底事件相互独立，且给定所有底事件发生的概率：B.1 不交布尔代数法求顶事件发生的概率用不交布尔代数法求顶事件发生的概率，步骤如下：a.由附录A求得的所有最小割集，立即可将顶事件表示为各底事件积之和的最简布尔表达式T=X6+X3X4+X4X5+X1X2X3b.将上式化为互不相交的布尔和其中表示底事件Xi的对立事件，即表示第i个底事件不发生。