CN103559404A - 一种考虑失效传递和失效模式共因的故障树分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑失效传递和失效模式共因的故障树分析方法，包括以下步骤：同层基本事件独立不相关性分析；中间层事件和关键底事件限制相关参数等级标准建立；基于基本事件基本属性和基本事件分类方法的相关性组合模型；随机扰动源作用下失效模式共因失效分析；考虑共因失效的失效模式串联系统故障树顶事件概率分析。本发明所述分析方法计算结果准确，适合推广应用。

Description

一种考虑失效传递和失效模式共因的故障树分析方法

技术领域

本发明属于故障分析技术领域，涉及一种考虑失效传递和失效模式共因的故障树分析方法。

背景技术

管道第三方危害对管道的安全运行的危害性和腐蚀危害成为了管道运营公司面对的主要威胁，管道第三方危害的主要失效模式是穿孔和施工破裂，因此有必要对管道遭受第三方危害进行安全分析。本研究基于易损性理论，首先分析管道第三方危害事件发生的概率，而对于此类事件的分析，在没有经典的解析法和数值模拟条件下故障树模糊分析方法就显得尤为必要和准确。传统的故障树分析方法用模糊数来描述事件发生的概率(故障率)，避免了分析人员为获取事件发生概率精确值而遇到的难题，传统的故障树分析方法建立在基于故障树最小割集独立且最小割集之间相互独立的思想进行分析，忽略相关性进行分析违反了世界万事万物相互联系的基本规律，其不考虑相关性分析体系已经证明具有很大局限性。因此，提出了考虑失效传递相关性的最小割集基本事件并联系统和考虑失效模式共因相关性的最小割集串联系统的故障树分析体系。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种考虑失效传递和失效模式共因的故障树分析方法。

其技术方案如下：

一种考虑失效传递和失效模式共因的故障树分析方法，包括以下步骤：

步骤I：同层基本事件独立不相关性分析

基于同层基本事件独立不相关的假设，同一层中间事件所包含的基本事件之间具有同类属性，在失效分析中不具有传递失效相关性；

步骤II：中间层事件和关键底事件限制相关参数等级标准建立

传递失效相关性通过限制相关参数γ表示，相关性强时γ＝0.3，相关性一般时γ＝0.6，相关性弱时γ＝0.9；

步骤III：基于基本事件基本属性和基本事件分类方法的相关性组合模型

分析发现基于最大失效概率或最小可靠性最小割集基本事件失效相关组合分析方法存在明显二次组合缺陷，并失去了考虑相关性强弱处理相关性的原则，基于组合模型对于二次组合问题进行详细分析；

步骤IV：随机扰动源作用下失效模式共因失效分析

共因失效(CCF)体现为：多个最小割集中同一随机扰动源基本事件发生，多个最小割集中两个双重随机扰动源基本事件同时发生时，和多个最小割集中三个以上多重随机扰动源基本事件同时发生时；

步骤V：考虑共因失效的失效模式串联系统故障树顶事件概率分析

基于修正了的哈马邱尔和算子，假定94个最下割集的失效概率分别为：

则故障树顶事件失效概率为：

$F_T=K_1\stackrel{+}{\mathrm{\γ}}{K}_2\stackrel{+}{\mathrm{\γ}}...\stackrel{+}{\mathrm{\γ}}{K}_{94}=F_{K_1{K}_1...K_{94}}=1-\frac{(1-F_{K_1{K}_1...K_{93}})(1-F_{K_{94}})}{1-(1-\mathrm{\η})F_{K_1{K}_1...K_{93}}{F}_{K_{94}}}.$

与现有技术相比，本发明的有益效果：传统的故障树分析方法建立在基于故障树最小割集独立且最小割集之间相互独立的思想进行分析，忽略相关性进行分析违反了世界万事万物相互联系的基本规律，其不考虑相关性分析体系已经证明具有很大局限性。本发明所提出的计算方法，能够克服上述缺点，使得计算结果更为准确。

附图说明

图1是基本事件属性和基本事件分类的最小割集基本事件并联失效概率分析；

图2是基于修正的哈马邱尔和算子第三方危害最小割集失效模式串联系统失效概率求解；

图3是中石油港枣输油管道风险评价框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图1和图2，一种考虑失效传递和失效模式共因的故障树分析方法，包括以下步骤：

步骤I：同层基本事件独立不相关性分析

基于同层基本事件独立不相关的假设，同一层中间事件所包含的基本事件之间具有同类属性，在失效分析中不具有传递失效相关性；

步骤II：中间层事件和关键底事件限制相关参数等级标准建立

传递失效相关性通过限制相关参数γ表示，相关性强时γ＝0.3，相关性一般时γ＝0.6，相关性弱时γ＝0.9；

步骤III：基于基本事件基本属性和基本事件分类方法的相关性组合模型

分析发现基于最大失效概率或最小可靠性最小割集基本事件失效相关组合分析方法存在明显二次组合缺陷，并失去了考虑相关性强弱处理相关性的原则，基于组合模型对于二次组合问题进行详细分析；

步骤IV：随机扰动源作用下失效模式共因失效分析

共因失效(CCF)体现为：多个最小割集中同一随机扰动源基本事件发生，多个最小割集中两个双重随机扰动源基本事件同时发生时，和多个最小割集中三个以上多重随机扰动源基本事件同时发生时；

步骤V：考虑共因失效的失效模式串联系统故障树顶事件概率分析

基于修正了的哈马邱尔和算子，假定94个最下割集的失效概率分别为：则故障树顶事件失效概率为：

$F_T=K_1\stackrel{+}{\mathrm{\γ}}{K}_2\stackrel{+}{\mathrm{\γ}}...\stackrel{+}{\mathrm{\γ}}{K}_{94}=F_{K_1{K}_1...K_{94}}=1-\frac{(1-F_{K_1{K}_1...K_{93}})(1-F_{K_{94}})}{1-(1-\mathrm{\η})F_{K_1{K}_1...K_{93}}{F}_{K_{94}}}.$

利用本发明设计的方法，考虑失效传递相关和失效模式共因相关对传统故障树风险评价模型进行修改，创建了针对中石油港枣输油管道的故障树风险评价模型，如图3所示。

以上所述，仅为本发明最佳实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种考虑失效传递和失效模式共因的故障树分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤I：同层基本事件独立不相关性分析

基于同层基本事件独立不相关的假设，同一层中间事件所包含的基本事件之间具有同类属性，在失效分析中不具有传递失效相关性；

步骤II：中间层事件和关键底事件限制相关参数等级标准建立

传递失效相关性通过限制相关参数γ表示，相关性强时γ＝0.3，相关性一般时γ＝0.6，相关性弱时γ＝0.9；

步骤III：基于基本事件基本属性和基本事件分类方法的相关性组合模型

分析发现基于最大失效概率或最小可靠性最小割集基本事件失效相关组合分析方法存在明显二次组合缺陷，并失去了考虑相关性强弱处理相关性的原则，基于组合模型对于二次组合问题进行详细分析；

步骤IV：随机扰动源作用下失效模式共因失效分析

共因失效体现为：多个最小割集中同一随机扰动源基本事件发生，多个最小割集中两个双重随机扰动源基本事件同时发生时，和多个最小割集中三个以上多重随机扰动源基本事件同时发生时；

步骤V：考虑共因失效的失效模式串联系统故障树顶事件概率分析

基于修正了的哈马邱尔和算子，假定94个最下割集的失效概率分别为：则故障树顶事件失效概率为：

$F_T=K_1\stackrel{+}{\mathrm{\γ}}{K}_2\stackrel{+}{\mathrm{\γ}}...\stackrel{+}{\mathrm{\γ}}{K}_{94}=F_{K_1{K}_1...K_{94}}=1-\frac{(1-F_{K_1{K}_1...K_{93}})(1-F_{K_{94}})}{1-(1-\mathrm{\η})F_{K_1{K}_1...K_{93}}{F}_{K_{94}}}.$

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