起重作业故障树模型分析汇总.docx
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起重作业故障树模型分析汇总
9.1起重作业故障树分析
该工程起重设备存在于车间、仓库等主要生产、储存场所，在生产过程中起着举足轻重的作用，大量的原料、成品、半成品都要使用起重设备进行吊装，生产设备的检修与安装就更离不开起重设备。
据国家有关部门统计，冶金企业的起重设备所造成的伤害事故占各类伤害事故的30%左右，杜绝或减少起重伤害事故已是安全管理的一个重要课题。
现根据该工程中使用的主要起重设备的特点，结合同类行业事故案例，本报告现以起重作业伤人事故为例进行故障树分析。
起重伤害危险性最大的事故为起重设备在运行过程失稳倾翻事故，但从以往的事故统计来看，失稳倾翻事故发生的可能性较小，主要的起重伤害为吊运过程的伤人事故，本评价以起重机吊钩吊物坠落伤人事故为顶上事件，采用故障树进行重点分析。
9.1.1编制故障树
起重机吊钩吊物坠落伤人故障树图见图9.1、图9.1续图1、图9.1续图2及图9.1续图3。
B4
吊物脱落
B3
起重钢丝绳破裂
B5
B6
吊钩失控
吊具吊索破裂
B2
+!
3
2
1
C1
强度不足
过载
指挥失灵
C8
吊物在人上空通过
C2
7
+
□
6
X1
X10
吊物超重
E2
钢丝绳脱槽磨轴
8
2
X9
X3
X5
X4
X19
F3
震动
X65
X18
X46
1
X12
X38
X41
X39
X42
X45
X40
图9.1起重作吊钩吊物坠落伤人故障树
设计
疏忽大意
索具选
非挂钩工指挥
视线不清
非司机开车
钢丝绳有死结
明知超重仍起吊
过载保护器失灵
司机操作失误
吊物棱角缺口未垫好
无人指挥
吊运钢水及其他金属液体或赤热金属所用链条吊环未定期退火
始吊速度过快
起吊不明重量的重物
吊具、吊索腐蚀
看见未制止
使用变形磨损的吊、索具
吊具选用不合理
X16一一X17
人在吊
物下亍
A2
B7
平衡轮轴断裂
X67
磨损严重
C11
X66
D6
X62
E5
X64
X44
轴质量差
卷筒固定绳夹断裂
被迫
吊物接近额定负荷
材质
护罩不起作用
人在吊物下作业
钢丝绳脱槽
.捆绑方
I法不正确
X43“:
-
起吊埋•歪拉在地下斜吊
物体■-
滑轮轮|
缘坏X63
X14X1
C5
人在吊物下
挂钩指挥未起作用
B1
惯,
性超重
B4
起重钢丝绳破断
C7
吊钩失控
B3
X28
X2
X2
X2
X2
X2
|人为失误
过卷扬限位失灵
D2
C3
C4
D1
控制器失灵
制动器失灵
逼
E2
X20
过卷扬限位器损坏
电器故障
机械故障
机械故障
电器故障
22
X3i
X3
X2
过载
C5
X
21
F1
未及时修复
卷扬限位损坏
+
+
X34
选用不合理
开车前未检查
机械部分损坏
未安
不懂操作技术
钢丝绳脱槽
非司机开车
钢丝绳断股超标
过度疲劳
钢丝绳磨损腐蚀超限
钢丝绳扭结硬伤
钢丝绳
图9.1续图1
带“病
”开车X35
X33
F2
麻痹■
大意-X32
X36电器^X37
图9.1续图2
强度不足
C6
过载
吊钩井到极限位置继续上升
1
未按标准设计
制造质量差
X58
9.1.2故障树定量分析9.121伤害事故类别的概率计算
（1）Ai概率计算
①求最小割集
按行列法进行运算得到:
_X1X8
（
J
X8C1_
J
B1X8
X6X8
X2X8
X3X8
X4X8
X5X8
B1X9
X1X9
X9C1..
X6X9
X2X9
X3X9
X4X9
X5X9
X3X10
X4X10
X2X10
B1X10
X5X10
所以，最小割集有24个，分别为:
K1二
{X1,X7}
K
2=
{X2,X7}
K
3=
{X3,X
7}
K
4=
{X4,X7}
Ks=
{X5,X7}
K
6=
{X6,X7}
K
7=
{X1,X
8}
K
8=
{X2,X8}
Kg=
{X3,X8}
K
10=
{X4,X8}
K
11=
{X5,X
8}
K
12=
{X6,X8}
K13=
{X1,X9}
K
14=
{X2,X9}
K
15=
={X3,X
9}
K
16=
{X4,X9}
K17二
{X5,X9}
K
18=
{X6,X9}
K
19=
{X1,X1
IO}
K
20=
{X2,X10}
K21=
{X3,X10}
K
22=
{X4,X10}
K
23=
{X5,X
10}
K
24=
{X6,X10}
②求A概率（qai）
A[=XlX7+X2X7+X3X7+X4X7+X5X7+X6X7+XlX8+X2X8+X3X8+X4X8+X5X8+X6X8+XlX9+X2X9+X3X9+X4X9+X5X9+X6X9+XlXl0+X2Xl0+X3Xl0+X4Xl0+X5Xl0+X6Xl0
qAi~1-（1-qiq7）（1-q2q7）（1-q3q7）（1-q4q7）（1-q5q7）（1-q6q7）（1-q心）（1-q2q8）（1-q3q8）（1-q4q8）（1-q5q8）（1-q6q8）（1-qiq9）（1-q2q9）（1-q3q9）（1-q4q9）（1-q5q9）（1-q6q9）（1-q1q1°）（1-q2q1°）（1-q3q1°）（1-q4q1°）（1-q5qw）（1-q6q10）
将表9.1中数值代入得：
-3-2-2-2-2-2
qA1〜1-（1-10X5X10）（1-10X5X10）（1-10X5X10）（1-10-3X5X10-2）（1-5X10-2X5X10-2）（1-10-3X5X10-2）（1-10-3X10-3）（1-10-2X10-3）（1-10-2X10-3）（1-10-3X10-3）（1-5X10-2X10-3）（1-10-3X10-3）（1-10-3X10-3）（1-10-2X10-3）（1-10-2X10-3）（1-10-3X
32333322
10-）（1-5X10-X10-）（1-10-X10-）（1-10-X8X10-）（1-10-X8X10-2）（1-10-2X8X10-2）（1-10-3X8X10-2）（1-5X10-2X8X10-2）
-3-2-2
（1-10X8X10）=10
表9.1基本事件发生概率取值表
代号
基本事件名称
qi
1-qi
A1
吊钩、吊物下有人
X1
人在吊物下作业
10-3
0.999
X2
被迫通过
10-2
0.99
X3
视线不清
10-2
0.99
X4
司机操作失误
10-3
0.999
X5
非司机开车
5X10-2
0.95
X6
人在吊物下行走
10-3
0.999
X7
无人指挥
5X10-2
0.95
X8
疏忽大意
10-3
0.999
X9
看见未制止
10-3
0.999
代号
基本事件名称
qi
1-qi
X10
非挂钩工指挥
-2
8x10
0.92
B3
吊钩失控
X11
电器（制动器）故障
2x10-4
0.9998
X12
吊荷接近额定值
2X10-1
0.8
X13
起吊速度过快
10-1
0.9
X14
起吊埋在地下的物体
10-2
0.99
X15
歪拉斜吊
5X10-2
0.95
X16
重量不明
5X10-2
0.95
X17
估计错误
10-2
0.99
X18
明知超重仍起吊
10-3
0.999
X19
过载保护器失灵
10-4
X20
机械故障（制动器）
10-3
0.999
X21
（控制器）电器故障
10一4
X22
（控制器）机械故障
5X10-3
0.995
P4
起重钢丝绳破断
X12〜X19
见B3
X23
选用不合理
10一4
0.9999
X24
断股超标
10一4
0.9999
X25
钢丝绳质量差
10-5
0.99999
X26
磨损腐蚀超限
10-4
0.9999
X27
扭结硬伤
10-4
0.9999
X28
脱槽使用
5X10-4
0.9995
X29
非司机开车
5X10-2
0.95
X30
过度疲劳
10-3
0.999
X31
不懂操作技术
10-2
0.99
X32
麻痹大意
10-3
0.999
代号
基本事件名称
qi
1-qi
X33
未装限位器
5X10-2
0.95
X34
开车前未检查
5X10-3
0.995
X35
带病（开车）
5X10-2
0.95
X36
卷扬机械损坏
10-3
0.999
X37
卷扬电器装置损坏
10-4
0.9999
B5
吊具、吊索破断
X12〜X19
见B2
X38
设计缺陷
10-4
0.9999
X39
吊物棱角缺口未垫好
10一4
0.9999
X40
使用变形磨损的吊具、吊索
10-5
0.99999
X41
索具选用不当
10-4
0.9999
X42
吊具选用不合理
10-4
0.9999
X43
钢丝绳有死结
10一4
0.9999
X44
吊具、吊索受热质变
10一4
0.9999
X45
捆绑方法不正确
10-3
0.999
X46
吊具、吊索腐蚀
10-4
0.9999
B6
吊物脱落
X47
吊物上有浮放物
10-3
0.999
X48
吊物晃动
10-2
0.99
X50
未困牢而起吊
10-3
0.999
X51
歪吊工件
10-3
0.999
X53
未设计吊装点
10一4
0.9999
X54
兜翻工件方法不正确
10-3
0.999
X55
吊物下降时被垫住
10-3
0.999
X56
没有防脱钩装置
10-3
0.999
X57
未按标里设计吊钩
10一4
0.9999
代号
基本事件名称
qi
1-qi
X58
制造质量差
10-4
0.9999
X59
补焊吊钩
10-3
0.999
X60
吊钩磨损超限
10-4
0.9999
X61
裂纹
10-4
0.9999
B7
平衡轮断裂
X62
材质差
10-4
0.9999
X63
滑轮轮缘坏
10-4
0.9999
X64
护罩不起作用
10-3
0.999
X65
振动
5X10-2
0.95
X66
轴质量差
10-4
0.9999
X67
卷筒固定绳夹断裂
10-6
1-10-6
注：
参见《事故树分析与应用》一书，机械工业出版社出版。
（2）B3概率计算
1求最小割集
故障树结构函数式：
R=GG
=（X2l+X22）[X1l+X20+Xl9（X12Xl3+Xl4+Xl5+Xl6+Xl7+Xl8）]
=XllX2l+X20X2l+X22Xll+X20X22+Xl2Xl3Xl9X2l+Xl2Xl3Xl9X22+Xl4Xl9X2l+Xl4Xl9X22+Xl5
Xl9X2l+Xl5Xl9X22+Xl6Xl9X2l+Xl6Xl9X22+Xl7Xl9X2l+Xl7Xl9X22+Xl8Xl9X2l+Xl8Xl9X22得到最小割集16个，分别为：
K={Xii,x21}K2={X20,x21}K3={X22,x11}K4={X20，X22}K5={Xi2,xi3,xi9,x21}
K6={X12,X13,X19,X22}K7={X14,X19,X21}K8={X14,X19,X22}K9={X15,X19,X21}
K1o={X15,X19,X22}K11={X16,X19,X21}K12={X16,X19,X22}K13={X17,X19,X21}
K4={X17,X19,X22}K15={X18，X19,X21}K16={X18，X19,X22}
2求B3概率
由结构函数式可得：
qB3Q1-（1-qiiW）（1-q2oC|2i）（1-q22q11）（1-q2（q22）（1-qi2qi3qi9q2i）（1-q12q13q19q22）（1-q14q19q21）（1-q14q19q22）（1-q15q19q21）（1-q15q19q22）（1-q16q19q21）（1-q16q19q22）（1-q17q19q21）（1-q17q19q22）（1-q18q19q21）（1-q18q19q22）
将表9.1中数值代入得qB3〜1.3x10-5。
（3）B4概率计算
①求最小割集
故障树结构函数式为：
B4=C5+C6+C7
=x19（x12x13+x14+x15+x16+x17+x18）+x23+x24+x25+x26+x27+x28+（x29+x30+x31+x32）[x33+（x34+x35）（x36+x37）]
=x19x12x13+x19x14+x19x15+x19x16+x19x17+x19x18+x23+x24+x25+x26+x27+x28+
x29x33+x30x33+x31x33+x32x33+x29x34x36+x29x34x37+x29x35x36+x29x35x37+
x30x34x36+x30x34x37+x30x35x36+x30x35x37+x31x34x36+x31x34x37+x31x35x36+x31x35x37+x32x34x36+x32x34x37+x32x35x36+x32x35x37
得到最小割集32个，分别为：
K二{X19,X12,X13}；K2={X19,X14}；K3={X19,X15}；Kt={X19,X^}；
K5={X19,X17}；K={X19,X18}；K7={X23}；K8={X24}；K9={X25}；
K10={X26}；K11={X27}；K12={X28}；K13={X29，X33}；K14={X30，X33}；
K15={X31，X33}；K16={X32，X33}；K17={X29，X34，X36}；K18={X29，X34，
X37}；K19={X29，X35，X36}；K20={X29，X35，X37}；K21={X30，X34，X36}；
K22={X30，X34，X37}；K23={X30，X35，X36}；K24={X30，X35，X37}；K25={X31，
X34，X36}；K26={X31，X34，X37}；K27={X31，X35，X36}；K28={X31，X35，
X37}；K29={X32，X34，X36}；K30={X32，X34，X37}；K31={X32，X35，X36}；
K32={X32，X35，X37}。
②求B4概率
按B4的结构函数式，近似计算概率。
将表9.1中数值代入得：
qB4=10-4X（2x10-1x10-1+10-2+10-3+5x10-2x10-2+103）
-4-4-5-4-4-4-2-3-2-3-2
+10-4+10-4+10-5+10-4+10-4+5x10-4+（5x10-2+10-3+10-2+10-3）[5x10-2+
（5x10-2+5x10-3）（10-3+10-4）]
=4x10-3
（4）B5概率计算
①求最小割集
故障树结构函数式为：
B5=x19（x12x13+x14+x15+x16+x17+x18）+x38+x39+x40+x41+x42+x43+x44+x45+x46=x19x12x13+x19x14+x19x15+x19x16+x19x17+x19x18+x38+x39+x40+x41+x42+x43+x44+x45+x46
得到最小割集15个，分别为：
K1二{X19,X12,X13}；K2={X19,X14}；K3={Xl9,X15}；{Xl9,
X16}；K5={X19,X17}；K6={X19,X18}；K7={X38}；K18={X39}；K9={X40}；
K10={X41}；K11={X42}；K12={X43}；K13={X44}；K14={X45}；K15={X46}。
②求B5概率
按B5的结构函数式近似计算得：
qB5=q19（q12q13+q14+q15+q16+q17+q18）+q38+q39+q40+q41+q42+q43+q44+q45+q46将表中数值代入得：
qB5=1.7x10-3。
（5）B6概率计算
①求最小割集
故障树的结构函数式为：
B6=C9+C10=C9+D3+D4+D5
=X47X48+X42+X50+X51+X45+X53+X56（X54+X55）+X57+X58+X59+X60+X61+X19X12X13+X19
X14+X19X15+X19X16+X19X17+X19X18
得出最小割集19个，分别为：
K1={X19,X12,X13}；K2={X19,X14}；K3={X19,X15}；Kl={Xl9,X16}；K5={X19，X17}；K6={X19，X18}；K7={X42}；K8={X50}；K9={X51}；
Ko={X45}；Kl1={X53}；K12={X57}；K13={X58}；Kl4={X59}；Kl5={X60}；
K16二{X6l}；K7二{X55,X56}；Kl8={X54,X56}；Kl9={X47,X48}
②求B6概率按结构函数式近似计算得：
qB6=q47C|48+q42+q50+c|5i+q45+q53+c|56（q54+q55）+q57+q58+q59+q6o+q6i+qi9qi2qi3
+qi9qi4+qi9qi5+qi0i6+qi9qi7+qi9qi8
将表9.1中数值代入得：
qB6=4.6X10-3。
（6）B7概率计算
1求最小割集
按行列法进行运算。
得到最小割集4个，分别为：
Ki二{X66}；K>={X62}；K3={X63,X65}；Kl={x64,X65}。
2求B7概率
故障树结构函数式为：
B7=X66+X62+X63X65+X64X65
qB7=1-（1-q66）（1-q62）（1-q63q65）（1-q64邙5）
将表9.1中数值代入得：
qB7=2.5X10-4。
（7）起重机吊钩吊物坠落伤人事故概率计算
故障树结构函数式为：
T=A1（B3+B4+B5+B6+B7+X67）
g~qA1[1-（1-qB3）（1-qB4）（1-qB5）（1-qB6）（1-qB7）（1-q67）]
=10-2[1-（1-1.3X10-5）（1-4X10-3）（1-1.7X10-3）（1-4.6X10-3）（1-2.5X10-4）（1-10-6）]
=10-4
9.1.2.2概率重要度分析
根据公式
Ig（i）
g
得到:
Ig（i）—=[1-（1-qB3）（1-qB4）（1-qB5）（1-qB6）（1-qB7）（1-q67）]
qi
代入数值得到Ig（A1）=10-2。
同理可得
3
Ig（B3）=9.899X10。
Ig（B4）=9.934X10-3。
Ig（B5）=9.91X10-3。
3
Ig（B6）=9.94X10-。
Ig（B7）=9.897X10-o
-3
Ig（X67）=9.895X10。
9.1.2.3临界重要度分析
CIg（A1）=Ig（A1）%1/g=10-2x10-2/10-4=1；
同理可得：
CIg（B3）=1.287X10-3;
-1
CIg（B4）=3.974X10;
1
CIg（B5）=1.685X10-;
-1
CIg（B6）=4.572x10;
2
CIg（B7）=2.474x10-;
CIg（67）=9.895x10-5。
因此，临界重要度顺序为：
CIg（A1）>CIg（B6）>CIg（B4）>CIg（B5）>CIg（B7）>CIg
（B3）>CIg（67）。
9.1.3结果分析
（1）从故障树图9-1及其续图看，造成顶上事件的基本事件很
多，有67个。
逻辑或门28个，逻辑与门13个，这说明此类事故易发生。
（2）顶上事件发生的概率为10-4。
中间事件：
吊钩、吊物下有人发生概率为10-2;吊钩失控发生概率1.3X1L;起重钢丝绳破断发生概率为4X10-3;吊具、吊索破断发生概率为1.7X10-3；吊物脱落发生概率为4.6X10-3；平衡轮轴断裂发生概率为2.5X10-4;卷筒固定绳夹断发生概率为10-4。
从中间事件来看，A1发生概率最高。
A2下各中间事件发生概率顺序为B6
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