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FTA法在系统分析中的应用与基本原理

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前FTA 法已广泛应用于航空航天、核能、机械、冶金、电子、化工和采矿等各个领域。FTA法是一种图形演绎方法,是对系统分析时,围绕系统的事故或失效事件,做层层深入的分析,直至追踪到引起事故或失效事件发生的全部最原始的原因为止。现以图6-26为例,简要说明用FTA法分析事故的基本原理。在FTA中,通常只列出故障事件。这种以FT 为手段,对系统的事故或失效进行分析评价的方法,称为FTA法。

FTA法在系统分析中的应用与基本原理

(一)FTA的基本概念

FTA(Fault Tree Analysis)是广泛应用于工程系统灾害分析和故障分析、提高系统可靠性的一种设计方法,也是对人机系统进行安全性分析评价的方法。这种方法对于分析复杂的人机系统非常有用,同时在产品设计时,它可以帮助设计者寻找潜在的故障,在产品使用时,又可以帮助使用者进行事故分析。FTA 法最初是由美国贝尔实验室的华特生(H.A.Watson)于1961年在进行民兵导弹发射控制系统的可靠性及安全性分析时提出的。此后,美国国家航空航天局又发展完善了它。目前FTA 法已广泛应用于航空航天、核能、机械冶金电子化工采矿等各个领域。

FTA法是一种图形演绎方法,是对系统分析时,围绕系统的事故或失效事件,做层层深入的分析,直至追踪到引起事故或失效事件发生的全部最原始的原因为止。现以图6-26为例,简要说明用FTA法分析事故的基本原理。

图6-26 FTA示例

图中A、B、C、...、M 均为事件,它是存在于或发生在某一系统中的一些特殊现象或事物。事件可分为正常事件和故障事件两类。若事件发生或不发生的状态是按系统规定的数量和时间出现的,即为正常事件,反之则为故障事件或失效事件。在FTA中,通常只列出故障事件。FT中的事件一般有顶端事件、中间事件、基本事件等几种概念形式。

(1)顶端事件。这是人们最不希望发生的故障事件(或失效事件),是使系统不能正常工作的故障表现形式,是分析故障发生的原因、发生的概率以及可能产生影响的最终事件,是事故分析的目标。在图6-26中,矩形块A即为整个FT的顶端事件(最终事件)。

(2)中间事件。导致顶端事件的所有可能发生的直接因素,包括系统组成部件的自身性质的变化以及系统外界因素,统称为中间事件。在图6-26中,置于矩形块中的B、D、E、F、I均为中间事件,也称相对最终事件。如B是由D和E造成的相对最终事件,而D又是由F和G造成的相对最终事件,I是由L和M 造成的相对最终事件。

(3)基本事件。导致系统或部件发生故障的最基本的不需要再分解的事件即基本事件。在图6-26中,置于圆圈中的C、G、J、K、L和M 均为基本事件。

用相应的代表符号和逻辑门将顶端事件、中间事件和基本事件连接构成树形图,称此树形图为FT。FT即为由元件、部件或人为失误等事件而引起顶端事件的逻辑关系图,根据它可对系统的事故或失效进行定性分析和定量计算。这种以FT 为手段,对系统的事故或失效进行分析评价的方法,称为FTA法。

FTA法具有如下特点:一是在建树阶段能发现以前未引起注意的事件,并加以分析研究;二是能把各事件之间的关系连接成逻辑门;三是能对系统的改善提出具体方案。因此,用FTA能反映出系统的内在联系,明确表达出部件、人为因素与系统事故或失效之间的逻辑关系,使人一目了然,并可形象地运用这种关系进行确切的分析。(www.xing528.com)

(二)FTA的一般方法和步骤

FT的建造过程实质上也就是了解系统、分析系统的过程。建树的完善程度直接影响对系统的定性分析和定量计算。所以,建树过程需要经过多次反复讨论修改,逐步完善。FT的建立一般可按下列步骤进行:

(1)选定顶端事件,并将其置于FT的最上端。

(2)列出可能引起顶端事件的一切因素,并按其相关性分为若干组。

(3)确定各组中各事件的性质(中间事件、基本事件、发生概率微小的事件),并用不同的符号将其分别标出。

(4)将各组的事件组成适当的逻辑门(“与”门或“或”门)。

(5)按逻辑关系将各逻辑门连接构成FT。

目前,FT符号尚无统一规定,表6-3列出了常用的基本符号,可供使用时参考。

表6-3 FT中的事件与逻辑门的基本符号

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