第六章系统可靠性分析.ppt

第六章 系统可靠性分析 第一节 系统可靠性分析 综 述 必要性：系统和部分关系 也是安全工程研究内容 定性和定量方法 应用广泛（美国航天局、丰田轿车、壳牌公司等） 适用性强 大思路 第一节 系统失效树分析法【Fault Tree Analysis(FTA),事故树、失效树、事故逻辑分析法】  用途：对各种系统的隐患、危险事件性进行辨识，既适用于定性分析，又能定量分析。 一、事件符号 事件符号 4、房形符号 表示正常事件，是系统正常状态下发生的正常事件。有的也成为激发事件，例如电动机运转，车床运转等。 二、逻辑门符号 逻辑门符号：表示相关事件逻辑关系的符号 二、逻辑门符号 例二：阀门堵塞事件 二、逻辑门符号 （2）或门：当一个或多种事件出现时，就有输出事件 二、逻辑门符号 （3）条件与门：表示输入事件不仅同时发生，而且还必须满足条件 ，才会有输出事件发生 二、逻辑门符号 条件或门：表示输入事件至少发生一个，在满足条件 的情况下，输出事件发生。 三、转移符号 意义：表示部分树的转入和转出。 用途：当事故树规模很大，一张图纸不能绘出树的全部内容，需要在其它图纸上继续完成时； 1、转入符号：部分树由此转入。 三角形内标出从何处转入，转出转入 符号内的数字一一对应。 2、转出符号：部分树由此转出 表示这个部分树由此转出，并在 三角形内标出对应的数字，以表示向 何处转移。 四、失效树的定性分析 建树的准备阶段 （1）建树收集资料： 对系统全面深入了解，收集广泛资料，设计、制造、安装调试、维修保养以及其它数据资料、文件及技术规范。 分析系统同时，还需考虑人、环境的影响； （2）失效分析时，对系统及单元的功能和失效，应给予明确定义 建立失效树 （1）顶事件的确定：只要可以分解且有明确定义的。不是唯一的。往往把系统最不希望发生的故障作为系统失效分析的顶事件； （2）失效树建立：顶事件确定后，作为分析的起始端，找出导致顶上事件所有可能的直接原因，作为第一级中间事件。将这些事件用事件符号和适合它们的逻辑门符号联接。依此类推，逐级向下发展，直至找出底事件。这样完成了失效树的建立。 （3）建立失效树注意 选择建树流程，通常以系统功能为主线来分析。复杂系统流程可能不唯一，要灵活掌握； 合理选择和确定系统和单元底边界条件：在建树前对系统和单元的某些变动参数作出合理假设，即为边界条件（即建树范围、重点） 事件描述要具体，尽量做到唯一解释； 逻辑关系明确，不允许出现逻辑混乱和矛盾； 尽量简化，便于定性和定量解释。 失效树定性分析 （1）布尔代数规则 1）交换律 2）结合律 3）分配律 4）吸收律 5）互补律 6）幂等律 7）摩根定律 8）对合律 9）重叠律 失效树定性分析 任务：寻找导致顶上事件发生的所有可能的失效模式－失效谱（或使系统成功的成功谱） 即找出失效树的全部最小割集或全部最小径集（路集） （1）割集和径集 割集：导致顶上事件发生的若干底事件的集合，当这些事件同时发生时顶上事件必然发生，则称这一集合为割集 最小割集：导致顶上事件发生不可再少的底事件的集合； 两个意义：最小数量事件的割集;全部最小割集的完整集合代表了顶事件发生的所有可能性，即系统的全部故障。 割集和最小割集的区别： 割集代表系统发生失效的一种可能性，即一种模式 最小割集代表导致顶上事件所有可能性。 径集：也是底事件集合，当这些底事件同时不发生时，顶事件必然不发生（成功树集合）。 最小径集：径集中任一底事件发生，顶事件一定会发生时，这样的径集称最小径集。代表系统的一种正常模式 （2）布尔代数 目的：化简基本事件，找出造成顶上事件的基本事件。 五、求最小割集方法 （1）下行法（Fussell-Vesely算法） 从顶上事件开始直至到基本事件，利用布尔代数化简。 原理：与门仅增加割集的容量，或门增加割集的个数。 手工工作量大 适宜在计算机上实现 （2）上行法（Semanderes算法) 由底事件从下而上进行，每做一步都利用集合运算法则进行简化，算到作后即为最小割集。 总结 可靠性框图与失效树关系： 可靠性框图：表明系统与单元间的功能关系，其终端事件为系统的成功状态，各个基本事件是成功事件，因此系统可靠性框图相当于系统的“成功树”它也是一种用与门和或门来反映事件之间逻辑关系的方法。 对于串联系统，均为或门的逻辑关系； 对于并联系统，则均为与门的逻辑关系。 七、失效树定量分析 八、故障树的优缺点 （1）优点 1）全面了解系统、专门研讨某些系统特殊的故障问题； 2）外部环境影响因素及人为失误等故障事件都可以考虑在树中； 3）演绎中寻找故障原因所在； 4）给设计、使用和维修人员提供一种修改设计和诊