事故树分析法FTA
分析及评价方法-事故树分析(FTA)法
分析及评价方法-事故树分析(FTA)法
事故树分析又称为故障树分析，是一种演绎的系统安全分析方法。
它是从要分析的特定事故或故障开始(顶上事件)，层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因，即故障树的底事件为止。
这些底事件又称为基本事件，它们的数据是已知的，或者已经有过统计或实验的结果。
FTA一般可分为以下几个阶段：
1．选择合理的顶上事件，系统分析边界和定义范围，并且确定成功与失败的准则；
2．资料收集准备，围绕所需要分析的事件进行工艺、系统、相关数据等资料的收集；
3．建造故障树，这是FTA的核心部分。
通过对已收集的技术资料，在设计、运行管理人员的帮助下，建造故障树；
4．对故障树进行简化或者模块化；
5．定性分析，求出故障树的全部最小割集，当割集的数量太多时，可以通过程序进行概率截断或割集阶截断；
6．定量分析，这一阶段的任务是很多的，它包括计算顶事件发生概率即系统的点无效度和区间无效度，此外还要进行重要度分析和灵敏度分析。
事故树分析方法可用于洲际导弹(核电站)等复杂系统和其他各类系统的可靠性及安全性分析、各种生产的安全管理可靠性分析和伤亡事故分析。
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事故树分析法
事故树分析法(FTA)事故树分析法就是一种既能定性又能定量的逻辑演绎评价方法,就是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树,在逻辑树中相关原因事件之间用逻辑门连接,构成逻辑树图,为判明事故发生的途径及损害间关系提供一种最形象、最简洁的表达方式。
事故树法又称为故障树分析法,就是一种逻辑演绎的系统评价方法,就是安全系统工程中重要的分析方法之一。
它能对各种系统的危险性进行识别评估,既适用于定性分析,又能进行定量分析。
具有简明、形象的特点。
其分析方法就是从要分析的特定事故或故障顶上事件开始,层层分析其发生原因(中间事件),一直分析到不能再分解或没有必要分析时为止,即分析至基本原因事件为止,用逻辑门符号将各层中间事件与基本原因事件连接起来,得到形象、简洁地表达其因果关系的逻辑树图形即故障树。
通过对其简化计算得到分析评价目的的方法。
故障树分析法的主要功能1、对导致事故的各种因素及其逻辑关系作出全面的描述2、便于发现与查明系统内固有的或者潜在的危险因素,为安全设计、制定技术措施及采取管理对策提供依据3、使作业人员全面了解与掌握各项防灾要点4、对已发生的事故进行原因分析故障树的分析步骤1、确定所分析的系统2、熟悉所分析的系统3、调查系统发生的事故4、确定事故的顶上事件5、调查与顶上事件有关的所有原因事件6、故障树作图7、故障树的定性分析8、故障树的定量分析9、安全性评价事故树的主要符号事件符号逻辑符号顶上事件、中间事件符号,需要进一步的分析基本事件符号,不能进一步往下分析正常事件,正常情况下存在的事件省略事件,不能或者不需要分析事故树的建造方法直接原因事件可以从以下几个方面考虑:1、 电气设备故障2、 人的差错(操作、管理、指挥)3、 环境不良事故树的数学描述事故树的结构函数y =Φ 割集割集:事故树种某些基本事件的组合,当这些基本事件都发生时,顶上事件必然发生。
如果在一个割集中去掉任何一个顶上事件导致顶上事件不能发生,那么这个割集即为最小割集,也就就是导致顶上事件发生的最低限度的基本事件组合。
事故树分析法
事故树分析法（FTA）事故树分析法是一种既能定性又能定量的逻辑演绎评价方法，是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树，在逻辑树中相关原因事件之间用逻辑门连接，构成逻辑树图，为判明事故发生的途径及损害间关系提供一种最形象、最简洁的表达方式。
事故树法又称为故障树分析法，是一种逻辑演绎的系统评价方法，是安全系统工程中重要的分析方法之一。
它能对各种系统的危险性进行识别评估，既适用于定性分析，又能进行定量分析。
具有简明、形象的特点。
其分析方法是从要分析的特定事故或故障顶上事件开始，层层分析其发生原因（中间事件），一直分析到不能再分解或没有必要分析时为止，即分析至基本原因事件为止，用逻辑门符号将各层中间事件和基本原因事件连接起来，得到形象、简洁地表达其因果关系的逻辑树图形即故障树。
通过对其简化计算得到分析评价目的的方法。
故障树分析法的主要功能1、对导致事故的各种因素及其逻辑关系作出全面的描述2、便于发现和查明系统内固有的或者潜在的危险因素，为安全设计、制定技术措施及采取管理对策提供依据3、使作业人员全面了解和掌握各项防灾要点4、对已发生的事故进行原因分析故障树的分析步骤1、确定所分析的系统2、熟悉所分析的系统3、调查系统发生的事故4、确定事故的顶上事件5、调查与顶上事件有关的所有原因事件6、故障树作图7、故障树的定性分析8、故障树的定量分析9、安全性评价事故树的主要符号 事件符号逻辑符号顶上事件、中间事件符号，需要进一步的分析基本事件符号，不能进一步往下分析正常事件，正常情况下存在的事件省略事件，不能或者不需要分析事故树的建造方法直接原因事件可以从以下几个方面考虑： 1、 电气设备故障2、 人的差错（操作、管理、指挥）3、 环境不良事故树的数学描述事故树的结构函数y =Φ() 或 =Φ(, ,…, ) 系统的结构函数事故树的定性分析利用布尔代数简化事故树割集或门，任意一事件发生，顶上事件发生·与门，两个事件同时发生，顶上事件发生条件或门，任意事件发生，并且满足a ，顶上事件才发生条件与门，两事件同时发生，并满足a ，顶上事件才发生限制门，事件发生，并满足a ，顶上事件才发生+割集：事故树种某些基本事件的组合，当这些基本事件都发生时，顶上事件必然发生。
安全事故分析方法
安全事故分析方法1.事故树分析法（FTA）事故树分析法是一种定性和定量相结合的事故分析方法，通过将事故发展过程可视化为树状结构，从顶层事件逐级分解，找出导致事故发生的所有可能原因，以便识别事故的根本原因。
基本步骤包括定义事故目标、构建事故树、分析树节点概率与频率以及评估风险并制定控制措施。
2.事件树分析法（ETA）事件树分析法是一种逆向分析方法，在事故发生后，通过建立事件树模型，从事故发展的起始状态开始，根据各个事件之间的逻辑关系，进行系统性分析。
事件树分析法主要用于评估事故的可能性和后果严重性，以制定相应的应急处理和控制措施。
3.失效模式与影响分析法（FMEA）失效模式与影响分析法是一种系统性的分析方法，用于评估系统、设备或过程的潜在失效模式及其对系统性能和运行的影响。
它通过确定失效模式和评估失效的严重程度、频率和可探测性等，以便制定相应的预防措施和改进措施。
4.健康、安全与环境风险评估（HSERA）HSERA是一种综合性的风险评估方法，重点考虑健康、安全和环境方面的风险因素。
它通过收集和分析有关系统、设备或过程的数据，评估各种潜在风险的可能性和后果，以便制定相应的风险控制和管理措施。
5.故障树分析法（FTA）故障树分析法是一种定性和定量相结合的分析方法，主要用于系统、设备或过程的故障分析和可靠性评估。
它通过建立系统性能失效的树状结构，追溯系统故障的根本原因，以便制定相应的故障预防和恢复措施。
在实际应用中，以上几种安全事故分析方法可以相互结合，针对具体情况选择合适的方法。
另外，还需要注意保持分析过程的客观性和科学性，及时整理和总结事故分析结果，并将其应用于安全管理和控制措施的改进。
只有通过深入的事故分析，才能发现事故的隐藏原因，从而更好地预防和控制类似事故的发生。
事故树分析方法-FTA
（A ·B）´＝A´＋B´
15.10.2024
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练习1：写出如下事故树的结构函数
T
·
A
B
+
+
X1
C
X3
X4
·
X2
X3
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符
号
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+
•
或门，表示B1或B2任一事件单独发生（输
入）时，A事件都可以发生（输出）；
逻
辑 门
· 与门，表示B1、B2两个事件同时发生（输 入）时，A事件才能发生（输出）；
Φ(X) —— 系统的结构函数
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Φ(X) = x1 [ x3+ (x4 x5) ] + x2 [ x4+ (x3 x5) ]
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一、事故树的建造
1、事故树的符号
• 事件符号
事故树分析法FTA
（一）事故树分析法FTA事故树-最小割集-结构重要度-事故结论--叙述事故树基本事件的防措施1：对液化石油气储罐销爆处理过程中可能发生的火灾或爆炸事故进行安全评价，预先分析和判断设备和工人操作中可能发生的危险及可能导致燃烧爆炸灾害的条件，并制定安全预防对策措施事故树中各代码的含义：T，火灾或爆炸事故；X4，射频电（如手机等）；A，点火源；X5，惰性气体置换；B，LPG(液化石油气)泄漏；X6，水置换；C，静电；X7，水冲洗；D，LPG储罐静电放电；X8，水蒸气冲洗；a，LPG达到极限；X9，人体静电放电；X1，明火；X10，水冲洗过程水流太快；X2，撞击火花；X11，静电积累；X3，电火花；X12，接地不良。
答：第一步：分析逻辑关系T，火灾或爆炸事故；A，点火源；B，LPG(液化石油气)泄漏；C，静电D，LPG储罐静电放电；a，LPG达到极限X1，明火X2，撞击火花X3，电火花；X4，射频电（如手机等；X5，惰性气体置换；X6，水置换；X7，水冲洗；X8，水蒸气冲洗；X9，人体静电放电；X10，水冲洗过程水流太快；X11，静电积累；X12，接地不良。
第二步：选取“火灾或爆炸事故”作为顶上事件，绘制火灾或爆炸事故树2.事故树分析，结构函数式：T=ABa=ax1x5+ax1x6+ax1x7+ax1x8+ax2x5+ax2x6+ax2x7+ax2x8+ax3x5+ax3x6+ax3x7+ax3x8+ax4x5+ax4x6+ax4x7+ax4x8+ax9x5+ax9x6+ax9x7+ax9x8+ax10x11x12x5+ax10x11x12x6+ax10x11x12x7+ax10x11x12x83.通过事故树分析，得到24个最小割集｛a,x1,x5｝……………｛a，x10，x11，x12，x8｝4.根据事故树最小割集结果，选择结构重要度近似判别式则有如下结果：I(a)=1-（1-1/2^（3-1））^20×（1-1/2^（5-1））^4※20个割集中包含a事件，这20个割集中，每个包含3个基本事件※4个割集中包含a事件，这4个割集中，每个包含5个基本事件5.评价结论由计算结果可以看出，LPG达到爆炸极限是销爆过程中发生火灾或爆炸的主要因素，条件事件a结构重要度最大，是燃爆事故发生的最重要条件，因此，在销爆过程中必须采取必要的预防措施，避免LPG达到爆炸极限。
事故树分析(FTA)-概述
事故树分析(FTA)-概述事故树分析(缩写为FTA)又称故障树分析,是从结果到原因找出与灾害事故有关的各种因素之间因果关系和逻辑关系的作图分析法｡这种方法是把系统可能发生的事故放在图的最上面,称为顶上事件,按系统构成要素之间的关系,分析与灾害事故有关的原因｡这些原因,可能是其他一些原因的结果,称为中间原因事件(或中间事件),应继续往下分析,直到找出不能进一步往下分析的原因为止,这些原因称为基本原因事件(或基本事件)｡图中各因果关系用不同的逻辑门联接起来,这样得到的图形象一棵倒置的树｡事故树分析法是60年代初由美国贝尔电话研究所在研究民兵式导弹发射控制系统的安全性时开发出来的,取得了成功的经验｡后相继被应用于航天航空工业及核动力工业的危险性识别和定量安全评价｡1974年美国原子能委员会发表了关于核电站的危险性评价报告(即著名的拉斯姆逊报告)｡该报告用事故树分析法从数量上说明了核电站的安全性,得到了世界各国的关注,并相继应用到其他工业｡我国在1978年天津东方化工厂首先将事故树分析法用于高氯酸生产过程中危险性分析,对减少和预防事故发生取得了明显的效果｡之后很快在化工､冶金､机械､航空等工来部门得到了普遍的推广和应用｡实践证明,事故树分析法是安全系统工程中重要的分析方法之一｡它具有以下几个优点:①由于事故树分析法是采用演绎方法分析事故的因果关系,能详细找出系统各种因有的潜在的危险因素,为安全设计､制定安全技术措施和安全管理要点提供了依据｡②能简洁､形象表示出事故和各种原因之间因果关系及逻辑关系｡③在事故树分析中,顶上事件可以是已经发生的事故,也可以是预想的事故｡通过分析,找出原因,采取对策加以控制,从而起到预测预防事故的作用｡④事故树分析法既可以用于定性分析,也可用于定量分析｡通过定性分析,确定各种危险因素对事故影响的大小,从而掌握和制定防灾控制要点;而定量分析,则能计算出顶上事件(事故)发生的概率,并可从数量上说明危险因素的重要度,为实现系统最佳安全目标提供依据｡⑤可选择最感兴趣的事故作为顶上事件分析,这和事件树不同,事件树是由一个故障开始,而引起的事故不一定是使用者最感兴趣的｡随着计算机技术的发展,用计算机画图及定性定量分析已成为现实,为事故树分析法的应用提供了科学手段｡但事故树分析法也存在着一些缺点,如:①要编好一棵事故树必须对系统非常熟悉和有丰富的经验,并且要准确的掌握好分析方法｡即便如此,不同人编出的事故树其结果也不会完全相同｡②对很复杂的系统,编出的事故树会很庞大,这给定性定量分析带来一定的困难,有时甚至计算机都难以胜任｡③要对系统进行定量分析,必须知道事故树中各事件的故障率,如果这些数据不准确则定量分析便不可能｡。
故障树分析FTA
2．事故树的数学表达式
为了进行事故树定性、定量分析，需要建立数学模型，写出它的数
学表达式。把顶上事件用布尔代数表现，并自上而下展开就可得到 布尔表达式。
例如：有某事故树如图15-4所示。
T A B A2 X
1 1 3 5 21 4 3 2
（五）最小集的概念和求法
（1）最小割集的概念。能够引起顶上事件发生的最低限度 的基本事件的集合称为最小割集。换言之，如果割集中任一基本 事件不发生，顶上事件就绝不发生。一般割集不具备这个性质。 例如本事故树中X1 , X 2 是最小割集， X 3 , X 4 , X 3 是割集，但不是 最小割集。
（8）定量分析
（9）进行安全评价
（三）事故树编制
1．事故树中的事件的几种概念
（1）顶上事件 这是人们最不希望发生的失效事件（或故障事件），是使 系统不能正常工作的故障表现形式，是分析故障发生的原 因、发生的概率以及可能产生的影响的最终事件，是失效 分析的起点。 （2）中间事件 导致顶端事件发生，且还需要再分解的因素，包括系统组 成部分自身性质的变化以及系统外界因素，统称为中间事 件。在图中，置于矩形块中并除去顶端事件之外的事件均 为中间事件，也称为相对最终事件。 （3）基本事件 导致系统或部件发生失效的、最基本的、无需再分解的事 件。在图中,置于圆圈中的均为基本事件。
（二）分析步骤
（1）确定所要分析的系统
确定系统中所包含的内容及其边界范围，明确影响系统安全 的主要因素。 详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。 调查所要分析的系统过去和现在所发生过的各类事故，收集 国内外同类系统曾发生过的所有事故，找出本系统事故发生 的规律，设想给定系统可能要发生的事故。
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2）消除点火源。所有现场工作人员必须穿戴防静电工作服，禁止穿钉鞋进入销爆现场,禁止将通信工具，如手机登带入现场，工作中要做到轻拿轻放,严禁明火作业，严禁敲打、锤击管线、设备。
事故树中各代码的含义：T，火灾或爆炸事故;X4,射频电（如手机等）;Ａ,点火源；X5,惰性气体置换;B,ＬＰG(液化石油气）泄漏；X6,水置换；C,静电；Ｘ７,水冲洗;D，LPG储罐静电放电;X8，水蒸气冲洗;a,LＰG达到极限；X9,人体静电放电;X１,明火；X10,水冲洗过程水流太快；Ｘ２,撞击火花；X11，静电积累；Ｘ3,电火花；X12,接地不良。
6.制定事故预防措施
通过对LＰＧ火灾爆炸事故的分析与评价,可以看出在液化石油气储罐销爆过程中存在很多危险因素,由于LPＧ的相对密度较大,不易向上逸散,如果发生泄漏,会像水一样往低洼处流动,并积存在低洼处不易被风吹散,或沿地面任意飘逸,液化气的爆炸下限小于2%，在爆炸范围内火焰传播速度可达每秒数千米，这就增加了火灾的危险性和破坏性,为确保销爆工作安全顺利进行，根据事故树分析提出相应的安全预防措施。
2）缺点：分析需要花费大量的人力、物力和时间,有时也会发生遗漏和逻辑推理的缺陷和错误。由于受到统计数据的不确定性的影响，在定量分析中有很大困难。
２.
1）编制事故树图
2）求最小割集
3）结构重要度分析
单事件最小割集中的基本事件结构重要度大于所有高阶最小割集中基本事件的结构重要度
仅在同一最小割集中出现的所有基本事件，结构重要度系数相等，因此,得出以下排序：
3）采取惰化防爆技术措施，用惰性气体置换储罐内ＬPG时,要派2-３名责任心强、有多年工作经验的工人操作,其余人员撤到警戒线外。
4）采取以外事故预防和应急措施:在整个销爆过程中，所有消防器材都必须到位,并制定较周密细致的灭火方案。清理储罐时，现场有消防车和救护车执勤，消防员必须了解灭火预案。
5）采取有效的安全警戒措施：在现场外划定危险范围,派专人警戒，禁止车辆和无关人员进入现场。
4）求顶上事件发生概率
按直接分步法计算
5）预防措施
由煤气管道泄漏事故树分析可知,有9个基本事件可直接导致管道泄漏事故发生,因此对以下几类事件应重点管理和监控:强度设计不符合规定、管材选择不当、安装质量差、焊接质量差、撞击挤压破损、操作失误、阀门泄漏等。还要尽量避免初始缺陷和施工缺陷，并加强操作和日常检查的监督和管理。
※２0个割集中包含ａ事件，这20个割集中，每个包含3个基本事件
※4个割集中包含ａ事件,这４个割集中，每个包含５个基本事件
5.评价结论
由计算结果可以看出，LPG达到爆炸极限是销爆过程中发生火灾或爆炸的主要因素,条件事件a结构重要度最大,是燃爆事故发生的最重要条件,因此,在销爆过程中必须采取必要的预防措施，避免LPG达到爆炸极限。
四：针对在煤气管线运营过程中曾经发生过的事故及可能的原因,管线发生穿孔、开裂造成煤气泄漏事故的情况进行分析，分析结果如下:
管道存在缺陷、管道腐蚀穿孔、外力破坏、人为操作失误、管线内超压、阀门泄漏等原因是造成管道穿孔开裂泄漏事故发生的主要原因,管道腐蚀穿孔则是由于腐蚀严重和日常管理维护不力造成的;外力破坏来自人力破坏和地震、雷电等自然灾害;管道缺陷由材质缺陷和施工缺陷引起,材质缺陷包括强度设计不合规定、管材选择不当、管材质量差等三种类型,管材质量差是由于制造加工质量差和使用前未检测造成的，施工缺陷则包括安装质量差、焊接质量差、撞击挤压破坏三个原因。
答:
第一步：分析逻辑关系
T，火灾或爆炸事故;
A,点火源；B，ＬPG(液化石油气)泄漏；C,静电D,ＬPG储罐静电放电；a,LPG达到极限
Ｘ1,明火X２,撞击火花X3,电火花；X４,射频电(如手机等;X5,惰性气体置换;X6，水置换；X7，水冲洗;X８,水蒸气冲洗;X９,人体静电放电;
X10，水冲洗过程水流太快；Ｘ１1,静电积累；X1２,接地不良。
第二步:选取“火灾或爆炸事故”作为顶上事件,绘制火灾或爆炸事故树
2.事故树分析,结构函数式：
T=AＢa
＝ax１ｘ5＋ａx1ｘ6+ax1x7+ax1x8
+ａx2x5＋ａx2x6+ax2ｘ7+aｘ2ｘ8
+ax3ｘ5+ax3ｘ6+ａx3x７+ax3x８
+ａx４ｘ5+ax4x６+aｘ4ｘ７+aｘ4x8
+ａｘ9ｘ５+ax9x6＋aｘ9x７＋aｘ9x8
事故树分析法ＦTA
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ﻩ
（1）事故树分析法FTＡ
事故树－最小割集-结构重要度－事故结论-－叙述事故树基本事件的防范措施
1:对液化石油气储罐销爆处理过程中可能发生的火灾或爆炸事故进行安全评价，预先分析和判断设备和工人操作中可能发生的危险及可能导致燃烧爆炸灾害的条件，并制定安全预防对策措施
+ax10ｘ11x１２ｘ5+ａｘ1０x11x１２x６+ａx10x１1x12ｘ7+ax10ｘ11x1２ｘ8
３.通过事故树分析，得到2４个最小割集
｛ａ，x1,x5｝……………｛a，x10，x１1，x12，ｘ8｝
4.根据事故树最小割集结果，选择结构重要度近似判别式
则有如下结果：
I(a)=１-（1-1/2^(３－１)）^2０×(1－1/２^（5－１))^4
问题：
1.试述事故树分析方法的优缺点
2.根据场景，利用事故树分析管线穿孔开裂造成煤气泄漏事故的原因，编制事故树图，求出最小割集,排出各基本事件的结构重要度顺序,并计算顶上事件的发生概率，（各基本事件发生概率相等，均为0.1）。
答：
1.事故树分析法的优缺点
1）优点：是一种图形演绎法，在一定条件下进行逻辑推理的方法，能清晰地说明系统的实效状态，把系统的故障与组成系统部件的故障有机地联系在一起,通过它可以找出系统的全部可能的实效状态。形象化对不曾参与系统设计的管理、运行人员是一种直观的教育。