安全系统讲义2-事故树-1

1、郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课第七节事故树分析郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课 事故树分析方法首先是由美国贝尔电话研究所于事故树分析方法首先是由美国贝尔电话研究所于1961用来预测导弹发射的随机故障概率。用来预测导弹发射的随机故障概率。 1974年美国原子能委员会运用年美国原子能委员会运用FTA对核电站事故进对核电站事故进行了风险评价，发表了著名的行了风险评价，发表了著名的拉斯姆逊报告拉斯姆逊报告。该报告对事故树分析作了大规模有效的应用。迅速该报告对事故树分析作了大规模有效的应用。迅速在许多国家和企业，以及各行各业应用和推广。在

2、许多国家和企业，以及各行各业应用和推广。 我国开展事故树分析的研究是从我国开展事故树分析的研究是从1978年开始的。年开始的。事故树分析的发展事故树分析的发展 郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课事故树分析的概念事故树分析的概念 事故树分析是一种图形事故树分析是一种图形演绎方法，即把系统可能发演绎方法，即把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形系用一种称为事故树的树形图表示。图表示。通过对事故树的定性和定量分析，找出事故通过对事故树的定性和定量分析，找出事故发生的主要原因，为

3、确定安全对策提供可靠发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据。依据。+X2X4M2TM1+X1M3X2X3+X4M4X1M5郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课事故树分析方法的优点事故树分析方法的优点（1）FTA是一种图形演绎方法，在事故树图形下，是一种图形演绎方法，在事故树图形下，可以表达单元故障与系统事故之间的逻辑关系，便可以表达单元故障与系统事故之间的逻辑关系，便于找出系统的薄弱环节；于找出系统的薄弱环节；（2）FTA能对导致灾害或功能事故的各种因素及其能对导致灾害或功能事故的各种因素及其逻辑关系做出全面、简洁和形象的描述，为改进设逻辑关系做出全面、简洁和形

4、象的描述，为改进设计、制定安全技术措施提供依据；计、制定安全技术措施提供依据；（3）FTA可以弄清各种因素对事故发生影响的途径可以弄清各种因素对事故发生影响的途径和程度，因而许多问题在分析过程就可发现或解决；和程度，因而许多问题在分析过程就可发现或解决；（4） 利用事故树模型可以定量计算复杂系统发生事利用事故树模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率。故的概率。郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课熟悉系统确定顶上事件调查原因事件调查事故收集系统资料修改简化事故树建造事故树定性分析定量分析制定安全措施郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课 矩形

5、符号。用它表示顶上事件或矩形符号。用它表示顶上事件或中间事件。将事件扼要记入矩形中间事件。将事件扼要记入矩形框内。框内。 圆形符号。它表示基本圆形符号。它表示基本(原因原因)事事件，可以是人的差错，也可以是件，可以是人的差错，也可以是设备、机械故障、环境因素等。设备、机械故障、环境因素等。1）事件及事件符号）事件及事件符号郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课 菱形符号。它表示省略事件，即菱形符号。它表示省略事件，即表示事前不能分表示事前不能分 析，或者没有再析，或者没有再分析下去的必要的事件。分析下去的必要的事件。 屋形符号。它表示正常事件，是屋形符号。它表示正常事

6、件，是系统在正常状态下发生的正常事件。系统在正常状态下发生的正常事件。 椭圆形符号。它表示条件事件，椭圆形符号。它表示条件事件，除此以外还需附加的条件。除此以外还需附加的条件。郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课2）逻辑门符号）逻辑门符号逻辑门是连接各事件并表示其逻辑关系的符号逻辑门是连接各事件并表示其逻辑关系的符号（1）与门与门可以连接数个输入事件，表示仅当所有输入事件与门可以连接数个输入事件，表示仅当所有输入事件B1、B2都发生时，输出事件都发生时，输出事件A才发生。才发生。AB1B2K1K2灯亮K1闭合K2闭合郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工

7、程专业课专业课（2）或门或门可以连接数个输入事件，表示至少有一个输入事或门可以连接数个输入事件，表示至少有一个输入事件件B1或或B2发生时，输出事件发生时，输出事件A就发生。就发生。AB1B2K1K2灯亮+K1闭合K2闭合郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课（3）条件门条件与门条件或门+AB1B2条件门的例子条件门的例子AB1B2aa郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课达到爆炸极限1.4%7.6%油气聚集油库爆炸火源条件与门的例子郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课+应力超过钢瓶强度极限在阳光下曝晒氧气瓶超压爆

8、炸与火源接近接近热源条件或门的例子郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课转移符号的作用是表示部分事故树图的转入和转出，当事转移符号的作用是表示部分事故树图的转入和转出，当事故树规模很大或整个事故树中多处包含有相同的部分树图故树规模很大或整个事故树中多处包含有相同的部分树图时，为化简整个树图，便可使用转入和转出符号。时，为化简整个树图，便可使用转入和转出符号。3）转移符号）转移符号（1）转出符号A（2）转入符号A表示这部分树由此处转移表示这部分树由此处转移至他处（在三角形内标出至他处（在三角形内标出向何处转移）向何处转移）表示在别处的部分树，表示在别处的部分树，由该处转

9、入（在三角形由该处转入（在三角形内标出从何处转入）内标出从何处转入）郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课1）优先考虑风险较大的事故事件作为顶上事件）优先考虑风险较大的事故事件作为顶上事件2）合理确定边界条件）合理确定边界条件3）保持门的完整性（逐级进行，不许跳跃）保持门的完整性（逐级进行，不许跳跃）4）明确给出顶事件的定义）明确给出顶事件的定义5）编制过程和结束后，需及时进行简化）编制过程和结束后，需及时进行简化编制规则编制规则郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课1.选好顶上事件选好顶上事件 对安全构成威胁的事件对安全构成威胁的事件-造成

10、人员伤亡，导造成人员伤亡，导致设备财产的重大损失（火灾、爆炸、中毒、致设备财产的重大损失（火灾、爆炸、中毒、严重污染等）；严重污染等）； 妨碍完成任务的事件妨碍完成任务的事件-系统停工，或丧失大系统停工，或丧失大部分功能；部分功能； 严重影响经济效益的事件严重影响经济效益的事件-通讯线路中断、通讯线路中断、交通停顿等妨碍提高直接收益的因素。交通停顿等妨碍提高直接收益的因素。郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课2.建造方法与过程建造方法与过程顶上事件顶上事件中间事件中间事件基本事件基本事件直接原因事件可以从以下三个方面考虑：直接原因事件可以从以下三个方面考虑： 机械（

11、电器）设备机械（电器）设备故障或损坏；故障或损坏； 人人的差错（操作、管理、指挥）；的差错（操作、管理、指挥）； 环境环境不良。不良。郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课汽油、柴油作为燃料在生产过程中被大量使用，由于汽油汽油、柴油作为燃料在生产过程中被大量使用，由于汽油和柴油的闪点很低，爆炸极限又处于低值范围，所以油料和柴油的闪点很低，爆炸极限又处于低值范围，所以油料一旦泄漏碰到火源，或挥发后与空气混合到一定比例遇到一旦泄漏碰到火源，或挥发后与空气混合到一定比例遇到火源，就会发生燃烧爆炸事故。火源，就会发生燃烧爆炸事故。火源种类较多，有明火、撞击火花、雷击火花和静电

12、火花火源种类较多，有明火、撞击火花、雷击火花和静电火花等。等。郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课步骤：逐级分析步骤：逐级分析1. 确定顶上事件确定顶上事件-油库静电爆炸；油库静电爆炸；2. 调查爆炸的直接原因事件、事件的性质和逻辑关调查爆炸的直接原因事件、事件的性质和逻辑关系。直接原因事件：系。直接原因事件：“静电火花静电火花”和和“油气达到可油气达到可燃浓度燃浓度”。这两个事件不仅要同时发生，而且必须。这两个事件不仅要同时发生，而且必须在在“油气浓度达到爆炸极限油气浓度达到爆炸极限”时，爆炸事件才会发时，爆炸事件才会发生，因此，用生，因此，用“条件与条件与”门连

13、接；门连接；3. “静电火花静电火花”的直接原因：的直接原因：“油库静电放电油库静电放电”和和“人体静电放电人体静电放电”，其中有一个发生，则，其中有一个发生，则“静电火静电火花花”事件就会发生，用事件就会发生，用“或或”门连接。门连接。郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课4. “油气达到可燃浓度油气达到可燃浓度” 的直接原因：的直接原因：“油气存在油气存在”和和“库区内通风不良库区内通风不良” 。前者是一个正常状态下。前者是一个正常状态下的正常功能事件，用房形符号。后者为基本事件，的正常功能事件，用房形符号。后者为基本事件，两者只有同时发生，两者只有同时发生，“油

14、气达到可燃浓度油气达到可燃浓度” 事件事件才能发生，故用与门连接。才能发生，故用与门连接。5. “油库静电放电油库静电放电”的直接原因：的直接原因：“静电积累静电积累”和和“接触不良接触不良”两者是两者是“与与”门关系。门关系。6. “人体静电放电人体静电放电”的直接原因：的直接原因：“化纤品与人体化纤品与人体摩擦摩擦”和和“作业中与导体接近作业中与导体接近”，两者，两者“与与”门关门关系。系。郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课7. “静电积累静电积累”的直接原因：的直接原因：“油液流速高油液流速高”、“管管道内壁粗糙道内壁粗糙”、“高速抽水高速抽水”、“油液冲击

15、金属容油液冲击金属容器器”、“飞溅油液与空气摩擦飞溅油液与空气摩擦”、“油面有金属漂油面有金属漂浮物浮物”和和“测量操作失误测量操作失误”。其中有一个发生，就。其中有一个发生，就会发生会发生“静电积累静电积累”，因此，用，因此，用“或或”门连接。门连接。8. “接地不良接地不良”的直接原因：的直接原因：“未设防静电接地装未设防静电接地装置置”、“接地电阻不符合要求接地电阻不符合要求”和和“接地线损坏接地线损坏”，三者为三者为“或或”门关系。门关系。9. “测量操作失误测量操作失误”的直接原因：的直接原因：“器具不符合标准器具不符合标准”和和“静置时间不够静置时间不够”两者为两者为“或或”门关系

16、。门关系。郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课将以上分析整理后，将油库静电爆炸事故树图将以上分析整理后，将油库静电爆炸事故树图绘制如下：绘制如下：达到爆炸极限油气达到可燃浓度油库静电爆炸静电火花+油库静电放电人体静电放电库区内通风不良油气存在化纤品与人体摩擦作业中与人体接近静电积累接地不良+油液流速高高速抽水管道内壁粗糙油液冲击金属容器测量操作失误+器具不符合标准静置时间不够未设防静电接地装置接地电阻不符合要求接地线损坏达到爆炸极限油库静电爆炸静电火花达到爆炸极限油库静电爆炸郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课课堂练习课堂练习郑州大学工程

17、力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课一、布尔代数以及概率论的基本知识一、布尔代数以及概率论的基本知识 1）逻辑加）逻辑加给定两个命题给定两个命题A、B，对它们进行逻辑运算后构成的新命题，对它们进行逻辑运算后构成的新命题为为S，若，若A、B两者有一个成立或同时成立，两者有一个成立或同时成立，S就成立；否则就成立；否则S不不成立。则这种成立。则这种A、B间的逻辑运算叫做逻辑加，也叫间的逻辑运算叫做逻辑加，也叫“或或”运运算。构成的新命题算。构成的新命题S，

18、叫做，叫做A、B的逻辑和。的逻辑和。记作记作AB=S或记或记作作A+B=S。均读作。均读作“A+B”。逻辑加相当于集合运算中的。逻辑加相当于集合运算中的“并并集集”。根据逻辑加的定义可知根据逻辑加的定义可知：111；101；011；000。 郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课2）逻辑乘）逻辑乘给定两个命题给定两个命题A、B，对它们进行逻辑运算后构成，对它们进行逻辑运算后构成新的命题新的命题P。若。若A、B同时成立，同时成立，P就成立，否则就成立，否则P不成立。则这种不成立。则这种A、B间的逻辑运算，叫做逻辑乘，间的逻辑运算，叫做逻辑乘，也叫也叫“与与”运算。构成的

19、新命题运算。构成的新命题P叫做叫做A、B的逻的逻辑积。辑积。记作记作AB=P，或记作，或记作AB=P，也可记作，也可记作AB=P，均读作，均读作A乘乘B。逻辑乘相当于集合运算中。逻辑乘相当于集合运算中的的“交集交集”。根据逻辑乘的定义可知：根据逻辑乘的定义可知：111；100：010：000。郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课3）逻辑非）逻辑非给定一个命题给定一个命题A，对它进行逻辑运算后，构成，对它进行逻辑运算后，构成新的命题为新的命题为F，若，若A成立，成立，F就不成立；若就不成立；若A不成立，不成立，F就成立。这种对就成立。这种对A所进行的逻辑运所进行的逻辑

20、运算，叫做命题算，叫做命题A的逻辑非，构成的新命题的逻辑非，构成的新命题F叫叫做命题做命题A的逻辑非。的逻辑非。A的逻辑非记作的逻辑非记作“-”，读，读作作“A非非”。逻辑非相当于集合运算的求。逻辑非相当于集合运算的求“补集补集”。A的对立事件的对立事件。根据逻辑非的定义，可以知道根据逻辑非的定义，可以知道：10；01；11；00AA郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课定理1：AA(对合律)定理2：ABBA，ABBA(交换律)定理定理3：A(BC) (AB)C， A(BC) (AB)C (结合律结合律) 定理定理4：ABC(AB)(AC) A(BC) ABAC (分

21、配律分配律) 定理定理5：AAA，AAA (等幂律等幂律) 定理6：A+A=1；AA=0（互补律）定理定理7：AABA，A(AB) A (吸收律吸收律)定理8：(AB)AB,(AB)AB(德德莫根律莫根律) 逻逻辑辑运运算算法法则则郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课课堂练习：分配律分配律T=（X1+X3X5）（X2+X5）X3+X4郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课答案T=（X1+X3X5）（X2+X5）X3+X4T=（X1+X3X5）（X2+X5）X3+X4=（X1+X3X5）（X2X3+X3X5+X4）=（X1+X3）（X1+X5）（X2+X3X5+X4）（X3+X3X5+X4）=（X1+X3）（X1+X5）（X2+X3+X4）（X2+X5+X4）（X3+X3+X4）（X3+X5+X4）=（X1+X3）（X1+X5）（X3+X4）（X2+X4+X5）郑州大学工程力学系郑州大学工程力学系安全工程安全工程专业课专业课