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FTA分析

故障树（FTA）程序框图

是

否

框图说明：

熟悉系统――熟悉了解被分析系统的工作原理，结构组成。

包括给出系统简图、可靠性框图等。

输入顶事件――在调查事故的基础上，可通过其他评价方法，找出系统中存在的主要危险和发生可能性大，严重性比较高的事故作为顶上事件。

输出故障树――分析系统的工艺过程、工艺内容及设备的不良状态，做成故障树。

并对事件编号。

注：

图中表示或门，表示与门，代表中间事件，代表底事件，代表不确定事件.

●能量回收系统运行失常状态故障树如图2、3、4、5。

图2能量回收系统设备失常状态故障树

Fig.2Faulttreeofenergyrecoverysystemequipmentsfailures

图3烟机设备故障树

Fig.3Faulttreeofstackgasturbineequipments

图4主风机设备故障树

Fig.4Faulttreeofmainairblowerequipments

图5汽轮机设备故障树

图中各顶事件、中间事件、底事件、不确定事件编号分别见表2－1、2－2、2－3、2－4。

表2－1顶事件表

Tab.2－1Topeventtable

顶事件编号顶事件名称

T能量回收系统运行失常状态

表2－2中间事件表

Tab.2－2Middleeventtable

中间事件编号

中间事件名称

烟机故障

主风机故障

汽轮机故障

烟机轴振动过大（烟机≥60µm）

烟机转子质量不平衡

油膜振荡

催化剂粉尘过多堆积于转子

叶片涂层剥落

低温腐蚀

催化剂冲蚀

润滑油压力偏低（≤0.1MPa）且报警无反应

电热器未工作使润滑油温度偏低（≤20℃）且报警无反应

A10

烟机轴承温度过高（烟机≥95℃）

A11

润滑油温度过高（≥45℃）且报警无反应

A12

润滑油温度过高（≥45℃）

A13

润滑油压力偏低（≤0.1MPa）

A14

润滑油油箱液位过低（液面距润滑油箱顶≥1000mm）且报警无反应

A15

润滑油滤油器压差偏高（≥0.15MPa）且报警无反应

A16

润滑油油箱液位过低（液面距润滑油箱顶≥1000mm）

A17

润滑油滤油器压差偏高（≥0.15MPa）

A18

烟机轴位移过大（烟机≥0.5mm）

A19

烟机入口烟气压力波动

A20

烟机入口烟气温度过高（≥650℃）且报警无反应

A21

烟机轮盘温度过高（≥400℃）

A22

烟机密封差压偏低（≤0.004MPa）且报警无反应

A23

烟机入口烟气温度过高（≥650℃）

A24

烟机密封差压偏低（≤0.004MPa）

主风机轴振动偏大（主风机≥78µm）

主风机喘振

空气过滤器压损偏高（≥300mmH2O）且报警无反应

空气过滤器压损偏高（≥300mmH2O）

主风流量偏低（<3000Nm3/h）

静叶角度超出20－80°范围

动力油系统故障

动力油压力偏低（≤11MPa）且报警无反应

动力油压力偏低（≤MPa）

B10

动力油油箱液位过低（液面距动力油箱顶≥350mm）且报警无反应

B11

动力油油箱液位过低（液面距动力油箱顶≥350mm）

B12

动力油滤油器压差偏高（≥0.35MPa）且报警无反应

B13

动力油滤油器压差偏高（≥0.35MPa）

B14

动力油温度过低（≤20℃）且报警无反应

B15

动力油温度过高（≥65℃）且报警无反应

B16

动力油温度过高（≥65℃）

B17

主风机持续逆流时间>3秒

B18

主风机轴承温度过高（风机≥100℃）

B19

主风机轴位移过大（风机≥0.8mm）

汽轮机轴承温度过高（汽轮机≥95℃）

轴转速过高（≥6181r/min）

汽轮机调速系统失灵

调节油压力偏低（≤0.69MPa）且报警无反应

调节油压力偏低（≤0.69MPa）

汽轮机轴振动大（汽轮机≥55µm）

汽轮机轴位移过大（汽轮机正向≥0.7mm负向≤-0.5mm）

表2－3底事件表及概率

底事件编号

底事件名称

基本失效概率×10-6/hr

修正

因子

最终失效概率×10-6/hr

安装调试不当烟机出口管线膨胀受阻

1.16

3.62

4.20

烟机叶片断裂

5.8*

三旋分离效果差

7.0*

检测仪表出错

1.30

3.62

4.72

烟机入口蝶阀故障

2.32*

电热器未工作使润滑油温度过低（≤20℃）

1.20

3.81

4.57

热电阻故障

1.30

3.70

4.81

温度变送器故障

1.60

3.62

5.79

轴承磨损

1.21

4.12

4.99

X10

润滑油冷油器水管结垢严重

1.7

3.70

6.29

X11

循环水中断或水温过高

2.32*

X12

润滑、调节油油泵故障

5.8*

X13

润滑油油管线破裂漏油

0.1

3.70

0.37

X14

润滑油油箱液位计出错

4.0

3.62

14.48

X15

润滑油滤油器故障

3.47

3.70

12.84

X16

推力瓦损坏

1.16

4.12

4.78

X17

位移计出错

1.16*

X18

双动滑阀故障

4.64*

X19

烟机汽封冷却器故障使冷却蒸汽流量低

1.51

3.62

5.47

X20

三旋发生尾燃

2.32

4.12

9.56

X21

再生器稀相二次燃烧严重

2.32

4.12

9.56

X22

差压变送器故障

3.78

3.62

13.68

X23

密封蒸汽调节阀失灵

1.73

3.70

6.40

X24

防喘振调节器失灵

4.64*

X25

主风流量控制器失灵

4.64*

X26

卷帘电机故障

2.0

3.62

7.24

X27

空气过滤器故障

2.50

4.20

10.51

X28

静叶控制器机械故障

8.12*

X29

动力油系统蓄能器故障

1.74

3.62

6.30

X30

动力油油泵故障

5.8*

X31

动力油油箱液位计出错

4.0

3.62

14.48

X32

动力油油管线破裂漏油

0.1

3.70

0.37

X33

动力油滤油器故障

3.47

3.70

12.84

X34

电加热器未工作动力油温度过低（≤20℃）

1.87

3.81

7.12

X35

动力油冷油器水管结垢严重

3.0

3.70

11.1

X36

防逆流保护系统失灵

4.64*

X37

防逆流单向阀失灵

1.16*

X38

发电机跳闸

1.6

3.62

5.79

X39

速度仪出错

1.54

3.62

5.57

X40

汽轮机调速器机械故障

1.30

4.12

5.36

X41

调节油蓄能器故障

1.74

3.62

6.30

报警器失灵或无反应

1.31

3.70

4.85

表2－4不确定事件表

不确定事件编号

不确定事件名称

轴对中不良

操作不稳

油质差

●反应-再生工艺系统故障树建立，见图3.3--图3.8。

图3.4提升管出口温度大幅度波动故障树

图3.5再生压力大幅度波动故障树

图3.6沉降器压力大幅度波动故障树

图3.7催化剂循环中断故障树

图3.8两器差压波动故障树

图3.3反应-再生系统操作工艺失常状态故障树

图中各顶事件、中间事件、底事件等编号分别见表3.1，表3.2，表3.3，表3.4。

表3.1顶事件表

顶事件编号

顶事件名称

反应再生系统操作工艺失常状态

表3.2中间事件表

中间事件编号

中间事件名称

提升管出口温度大幅度波动

沉降器压力大幅度波动

再生器压力大幅度波动

催化剂循环量大幅度波动

两器差压大幅度波动

进料波动

催化剂循环量波动

反应压力波动

原料油波动

E10

回炼油波动

E11

再生器故障

E12

分馏塔底液面高

E13

油气分离器液面高

E14

气压机转速过大

中间事件编号

中间事件名称

E15

再生器主风量变化

E16

烟机故障

E17

再生器风量波动

表3.3底事件表

底事件编号

底事件名称

流量控制仪表故障

原料油泵故障

换热器故障

流量控制仪表故障

回炼油泵故障

换热炉故障

再生塞阀故障

气压机故障

主风机故障

x10

料位表故障

x11

指示器故障

x12

指示器故障

x13

气压机风动闸阀故障

x14

双动滑阀故障

x15

自控系统失灵

x16

烟机机械故障

x17

CO锅炉故障

x18

待生塞阀故障

x19

汽提蒸汽控制阀失灵

x20

松压风控制阀失灵

x21

两器差压调节阀故障

x22

原料油带水

x23

油浆固含量大副上升

表3.4不确定事件表

不确定事件编号

不确定事件名称

外部系统波动

●分馏系统操作工艺失常状态故障树建立，其故障树为图3.11—图3.14。

图3.11分馏系统操作工艺失常状态故障树

图3.12分馏塔液面波动的故障树

图3.13分馏塔温度波动故障树

图3.14油泵故障树

图中各顶事件、中间事件、底事件等编号分别见表3.8，表3.9，表3.10。

表3.8顶事件表

顶事件编号

顶事件名称

分馏系统的操作工艺失常状态

表3.9中间事件表

中间事件编号

中间事件名称

分馏塔底液面大幅度波动

分馏塔顶压力大幅度波动

分馏塔底温度大幅度波动

泵抽空

油浆系统故障

油浆泵抽空

一中段回流泵抽空

二中段回流泵抽空

顶循回流泵抽空

E10

轻柴油泵抽空

表3.10底事件表

底事件编号

底事件名称

反应压力波动

油浆固含量变化

蒸汽、风、循环水电意外中断

反应深度变化

循环油浆下返塔阀故障

原料性质变化

仪表失灵

机泵故障

原料事故旁通阀故障

x10

处理量变化

x11

油浆下返量变化

x12

油浆外排量变化

底事件编号

底事件名称

x13

油浆返塔温度变化

x14

油泵的磨损

●吸收稳定系统操作工艺失常状态故障树见图3.17-3.19。

图3.17吸收-稳定系统操作工艺失常状态故障树

图3.18油气线中断故障树

图3.19液面的大幅度波动故障树

图中各顶事件、中间事件、底事件等编号分别见表3.14，表3.15，表3.16。

表3.14顶事件表

顶事件编号

顶事件名称

吸收-稳定系统操作工艺失常状态

表3.15中间事件表

中间事件编号

中间事件名称

油气线中断

换热器漏

吸收塔压力大幅度波动

液面的大幅度波动

粗汽油中断

分馏一中段回流中断

分馏二中段回流中断

压缩富气中断

容-15液面波动

E10

容-16液面波动

E11

吸收塔液面波动

E12

解吸塔液面波动

E13

压缩富气中断

表3.16底事件表

底事件编号

底事件名称

解吸塔换热器漏

换-9漏

气压机故障

稳定塔压力波动

稳定塔温度波动

仪表失灵

油泵故障

x10

机泵故障

x11

仪表故障

x12

仪表故障

x13

仪表故障

x14

仪表故障

x15

机泵故障

给出等效布尔方程――根据给出的故障树，利用“自上而下”的代换方法（与门相乘、或门相加）求出布尔表达式。

如能量回收系统故障树的布尔表达式：

T=A+B+CA=A1+A10+A18+A21

A1=A2+A3+X1A2=A4+A5+X2

A3=A8+A9A4=X3+X4

A5=A6+A7A6=X5

A7=X3+X4A8=K*A13

A9=K*X6A10=A8+A11+X7+X8+X5

A11=K*A12A12=X10+X11

A13=A14+A15+X12A14=K*A16

A15=K*A17A16=X13+X14

A17=X15A18=A19+A20+X16+X17

A19=X18+X19A20=K*A23

A21=A20+A22+X7+X8+X20A22=K*A24

A23=X21+X22A24=X23+X24

B=B1+B5+B17+B18+B19B1=B2+A3

B2=B3+X25+X26B3=K*B4

B4=X27+X28B5=B3+B6+X26

B6=B7+X29B7=B8+B14+B15

B8=K*B9*X30B9=B10+B12+X31

B10=K*B11B11=X32+X33

B12=K*B13B13=X34

B14=K*X35B15=K*B16

B16=X11+X36B17=X37+X38

B18=A8+A11+X7+X8+X5B19=X16+X17

C=C1+C2+C6+C7C1=A10

C2=C3+X19+X39+X40C3=C4+X41

C4=K*C5*X42C5=A14+A15

C6=A3C7=A18

求出最小割集――根据布尔定律中的等幂律和吸收律削去冗余项，最后得到顶事件最小割集的组合。

（等幂律：

A+A=A，A*A=A；吸收律：

A+A*B=A，A*（A+B）=A。

）

X1+X2+X3+X4+X5+X7+X8+X9+X16+X17+X18+X19+X24+X25+X28+X36+X37+X38+X39+X40+K*（X6+X10+X11+X13+X14+X15+X20+X21+X22+X23+X26+X27+X34+X35）+K*X29*X30+K*X29*X31+K*X29*X32+K*X29*X33+K*X12*X41

于是顶事件的最小割集由20个单事件最小割集,14个双事件最小割集和5个三事件最小割集组成。

割集组成见表2－5。

表2－5最小割集表

割集组成

事件编号

事件名称

事件编号

事件名称

单事件最小割集

烟机出口管线膨胀受阻

烟机叶片断裂

三旋分离效果差

检测仪表出错

烟机入口蝶阀故障

热电阻故障

温度变送器故障

轴承磨损

X16

推力瓦损坏

X17

位移计出错

X18

双动滑阀故障

X19

烟机汽封冷却器故障冷却蒸汽流量低

X24

防喘振调节器失灵

X25

主风流量控制器失灵

X28

静叶控制器故障

X36

防逆流保护系统失灵

X37

防逆流单向阀失灵

X38

发电机跳闸

X39

速度仪出错

X40

汽轮机调速器机械故障

双事件最小割集

K*X6

电热器未工作使润滑油温度过低（≤20℃）且报警器失灵或无反应

K*X10

润滑油冷油器水管结垢严重使油温过高且报警器失灵或无反应

K*X11

循环水中断或水温过高使润滑油温过高且报警器失灵或无反应

K*X13

润滑油油管线破裂漏油使润滑油压力过低且报警器失灵或无反应

K*X14

润滑油油箱液位计出错使润滑油压力过低且报警器失灵或无反应

K*X15

润滑油滤油器故障使压损过高且报警器失灵或无反应

K、X20

三旋发生尾燃使烟机入口温度过高且报警器失灵或无反应

K、X21

再生器稀相二次燃烧使烟机入口温度过高且报警器失灵或无反应

K、X22

差压变送器故障使烟机密封差压偏低且报警器失灵或无反应

K、X23

密封蒸汽调节阀失灵使烟机密封差压偏低且报警器失灵或无反应

K、X26

卷帘电机故障使空气过滤器压损偏高且报警器失灵或无反应

K、X27

空气过滤器机械故障使空气过滤器压损偏高且报警器失灵或无反应

K、X34

电加热器未工作动力油温度过低（≤20℃）且报警器失灵或无反应

K、X35

动力油冷油器水管结垢严重使油温过高且报警器失灵或无反应

三事件最小割集

X29X30

动力油系统蓄能器故障、动力油油泵故障、动力油油压偏低报警器失灵或无反应

X29X31

动力油系统蓄能器故障、动力油油箱液位计出错、动力油油压偏低报警器失灵或无反应

X29X32

动力油系统蓄能器故障、动力油油管线破裂漏油、动力油油压偏低报警器失灵或无反应

X29X33

动力油系统蓄能器故障、动力油滤油器故障、动力油油压偏低报警器失灵或无反应

X12

X41

润滑、调节油油泵故障、调节油蓄能器故障、调节油油压偏低报警器失灵或无反应

输出底事件――根据故障树给出所有的底事件。

底事件失效概率――可通过两种方法给出，其一可根据统计给出，其二数据可引自美国电机电子工程师学会发表的IEEEsfd－1984号报告，再进行概率修正。

计算顶事件发生概率――将底事件发生概率代入最小割集，结果即为顶事件发生概率。

计算各割集相对概率重要度――将底事件发生概率代入各最小割集，算出各割集的发生概率后，与顶事件发生概率的比值，即为各割集相对概率重要度。

严重程度分析――根据顶事件发生概率，分析系统的安全状况，及时采取适当的预防措施，使顶事件发生概率降至安全数值以下；由各割集相对概率重要度的大小，找出失效概率相对较大的前5个最小割集作为所研究系统的薄弱环节。

拟定适当对策――针对系统的薄弱环节提出改进和预防措施，削减事件发生的概率，或改进装置，减少最小割集，避免顶事件的发生。

计算修正因子框图

建立因素集――建立修正因子模糊评估的因素集为A={a1,a2,a3}。

式中a1为失效对系统的损害程度；a2为失效预测的难易程度；a3为环境影响的大小（如高温）。

给出因素表――

因素a

因素水平集元素

水平值

各截集水平下的隶属度

失效损害程度

轻度损害

0.0

0.1

0.5

1.0

一般损害

0.2

0.7

1.0

0.8

致命性损坏

0.8

1.0

0.6

0.3

灾难性损害

1.0

0.7

0.2

0.1

失效预测难易程度

无法预测

1.0

0.4

0.2

0.1

预测程度较低

0.8

1.0

0.8

0.4

预测程度一般

0.6

0.5

1.0

0.7

预测程度较高

0.2

0.4

0.5

1.0

完全能预测

0.0

0.2

环境影响的大小

轻度影响

0.0

0.1

0.5

1.0

一般影响

0.2

0.7

1.0

0.8

较大影响

0.8

1.0

0.7

0.3

极大影响

1.0

0.7

0.5

0.1

给出因素水平评估矩阵――

R1L=

，R2L=

，R3L=

输入因素水平权重集――经过现场调研，根据现场经验及专家评分给出。

因素a

失效损害程度a1

失效预测难易程度a2

环境影响的大小a3

因素水平集元素

轻度损害

一般损害

致命性损坏

灾难性损害

无法预测

预测程度较低

预测程度一般

预测程度较高

完全能预测

轻度影响

一般影响

较大影响

极大影响

打分值

其中a1、a2、a3所包含各项总和分别为1。

如：

AL1={0,0.1,0.5,0.4},AL2={0.4,0.4,0.1,0.1,0},AL3={0.1,0.1,0.3,0.5}.

因素综合评估矩阵――计算过程为B1L=AL1•R1L、BL2=AL2•R2L、B3L=AL3•R3L

B1L

一级模糊综合评估矩阵――RL=B2L

B3L

因素权重集――AL可试具体情况给定，可给定为AL={0.4,0.3,0.3}。

二级模糊综合评估矩阵――BL=AL•RL

归一化二级模糊综合评估矩阵――将BL进行归一化处理得到Bv。

备择集――备择集是由各种可能的评估的结果构成的集合，根据对失效率的影响将修正因子分级得到备择集V，V={v1,v2,v3,v4}.给每个元素赋予相应的备择值。

备择值

等级

备择集元素vi

备择值

等级

备择集元素vi

备择值

对失效率无影响

对失效率影响较大

对失效率影响一般

对失效率影响很大

修正因子权重集――取备择集中的备择值为修正因子的权重系数，构成修正因子权重集Q=[13610]T

输出修正因子――L=Bv•Q。

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