长输管线失效状况模糊故障树分析方法
浅谈长输管线中的常见故障与处理
，缓慢提高起点输 油温度 的同时加大排量冲洗管线 。如果发 辆 ，对管线注入足够的氮气 。然后在进行焊接处理 ，完成后进行 时） 生凝管 ，就参照前面所提到的凝 管处理措施进行处理。 防腐保温。
３ ．在焊接时如 出现明火 ，由生产协调安全环保组组织消防 车用泡沫 、干粉或其他覆盖 物品覆盖 ，在其表面形成覆盖层，扑
坏 ，应 更 换 损坏 部 分 管线 。
（）补漏完成后 ，由生产协调安全环保组组织人员倒通流程 ２
输 （ 关闭外输 阀门） ，巡检工在离着火点最近 的放空处卸压 ，同 进行憋压试验，检查堵漏质量 ，合格后恢复正常生产流程。首先 时报火警。由巡检工 （ 义务 消防员） ，运送 灭火器材 并组织现场 进行大排量 、高温度 冲洗管线 ，建立稳定管线温场 ，使末 点温度 灭 火。各 现场操作人 员需佩 防护器具 ，其他 人员撤 出警戒线之 达到或高于正常输油时的温度。末点温度稳定后开始输油 ，排量 外 。由专人进行检测和记录 ，使用可燃气体检测仪对事故地点周 和温度要高于正常输油时的参数 ，并派人密切监控各点参数变化。 围进行监测 ，做好相关记录 ，并 向现场指挥报告烟气浓度。如若 火灾失控 ，组织紧急撤离 ，疏散周围村 民到安全区域 。 ２ ．待 火 情 熄 灭 后 由抢 险 救 援 组 组 织 维 修 队 伍 和 抓 沟 机 ，挖 掘泄漏部位施工操作坑 ，并结合现坊 隋况采用焊接或打卡子等方 （） 由抢险救援 组组织维修 队伍对挖掘部位进行 回填 ，清除 ３
所谓 “ 静观”是庭园中人能够驻足的观赏点 ，在 可停息 的小 转 折回旋 ，上下起伏 ，大大拓展 了观赏 的空间 。避免了直截 了当 亭里 、座椅上 留住人 ，使人 能对 四周 的景观仔细观赏。因其视点 地一穿而过 ，形成 了无径不曲 ，无入不幽的特征。这些在现一幅立体的风景 画 ，整个 画面 月 中洗 练出来的传统也是现代庭园设计中值得研究和借鉴的。
故障树分析法的内容及其分析
故障树分析法的内容及其分析故障树分析法（Fault Tree Analysis）是1961~1962年间，由美国贝尔电话实验室的沃森（H.A.Watson）在研究民兵火箭的控制系统中提出来的。
首篇论文在1965年由华盛顿大学与波音公司发起的讨论会上发表。
1970年波音公司的哈斯尔（Hassl）、舒洛特（Schroder）与杰克逊（Jackson）等人研制出故障树分析法的计算机程序，使飞机设计有了重要改进。
1974年美国原子能委员会发表了麻省理工学院（MIT）的拉斯穆森（Rasmusson）为首的安全小组所写的“商用轻水核电站事故危险性评价”报告，使故障树分析法从宇航、核能逐步推广到电子、化工和机械等部门。
故障树分析法实际上是研究系统的故障与组成该系统的零件（子系统）故障之间的逻辑关系，根据零件（子系统）故障发生的概率去估计系统故障发生概率的一种方法。
对可能造成系统失效的硬件、软件、环境、人为等因素进行分析，画出故障树，确定系统失效的各种可能组合方式及其发生的概率，从而计算出系统的失效概率，以便采取相的补救措施以提高系统的可靠性。
故障树分析一般有以下一些作用：（1）指导人们去查找系统的故障。
（2）能够指出系统中一些关键零件的失效对于系统的重要性。
（3）在系统的管理中，提供了一种看得见的图解，以便帮助人们对系统进行故障分析，并且对系统的设计有一定的指导作用。
（4）节省了大量的分析系统故障的时间，简化了故障分析过程。
（5）为系统的可靠度的定性与定量分析奠定的基础。
故障树分析一般按以下顺序进行：（1）定义系统，确定分析目的和内容，明确对系统所作的基本假设，对系统有一个详细的、透彻的认识。
（2）选定系统的顶事件。
（3）根据故障之间的逻辑关系，建造故障树。
（4）故障树的定性分析。
分析各故障事件结构的重要度，应用布尔代数对其进行简化，找出故障树的最小割集。
（5）收集并确定故障树中每个基本事件的发生概率或基本事件分布规律及其特性参数。
故障树分析法--,最全
故障树分析法(Fault Tree Analysis简称FTA)什么是故障树分析法故障树分析（FTA）技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的，它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路淸晰，逻辑性强，可以做左性分析，也可以做泄量分析。
体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统工程的主要分析方法之一。
一般来讲，安全系统工程的发展也是以故障树分析为主要标志的。
1974年美国原子能委员会发表了关于核电站危险性评价报告，即“拉姆森报告”，大量、有效地应用了FTA,从而迅速推动了它的发展。
目前，故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段，但其应用范围正在不断扩大，是一种很有前途的故障分析法。
故障树分析（Fault Tree Analysis）是以故障树作为模型对系统进行可靠性分析的一种方法，是系统安全分析方法中应用最广泛的一种自上而下逐层展开的图形演绎的分析方法。
在系统设计过程中通过对可能适成系统失效的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素）进行分析，画出逻辑框图（失效树），从而确左系统失效原因的各种可能组合方式或其发生概率，以讣算的系统失效概率，采取相应的纠正措施，以提髙系统可靠性的一种设计分析方法。
故障树分析方法在系统可靠性分析、安全性分析和风险评价中具有重要作用和地位。
是系统可靠性研究中常用的一种重要方法。
它是在弄淸基本失效模式的基础上，通过建立故障树的方法，找出故障原因，分析系统薄弱环节，以改进原有设备，指导运行和维修，防止事故的产生。
故障树分析法是对复杂动态系统失效形式进行可靠性分析的有效工具。
近年来, 随着计算机辅助故障树分析的岀现，故障树分析法在航天、核能、电力、电子、化工等领域得到了广泛的应用。
既可用于定性分析又可定量分析。
故障树分析（Fai山Tree Analysis）是一种适用于复杂系统可靠性和安全性分析的有效工具，是一种在提髙系统可靠性的同时又最有效的提高系统安全性的方法。
171589_集输管网失效的故障树分析
X3X10X32X11 +X3X10X32X12 +X3X10X32X13
在一般情况下 ,割集的阶数越 少 ,其 发 生 的 可 能
割集 ,对故障树 进 行 定 性 分 析 的 目 的 是 为 了 找 出 系
事件也发生 ;其中一项不发生时 顶 事 件 也 不 发 生 ,则
此项被 称 为 故 障 树 的 最 小 割 集 。 本 文 运 用 下 行 法
(
Fus
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l算法 )求解故障树的最 小 割 集 。 下 行 法 的 基
本思想如下 [7]:自 上 而 下 ,如 果 是 或 门 ,则 将 与 或 门
相连接的基本事件排成一列 ;如 果 是 与 门 ,则 将 与 与
门相连接的基本事件排在一行 中 。 依 次 进 行 直 到 故
障树最底层为 止 ,这 样 得 到 的 每 一 行 都 是 故 障 树 的
关键词 : 集输管网失效 ; 故障树 ; 可靠性 ; 定性分析 ; 定量分析
中图分类号 :TE832
文献标志码 :
A
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10.
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1672
6952.
2014.
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1 故障树分析方法
故障树分析法 (
FTA)是 一 种 图 形 演 绎 法 ,是 一
长输管道失效模式诊断技术综述
长输管道失效模式诊断技术综述政治影响。
而管道的失效模式研究，国内外取得了一定的成绩，己经实现了由安全管理模式向风险管理模式的演变，由定性风险分析向定量风险分析的转化。
1长输管道失效模式我国已建成油气长输管道多达4.3万公里，预计2022年将达到8万公里。
虽然我国长输管道施工水平和施工工艺有了长足的进步和发展，但仍存在管网老化，材质劣化，施工技术相对落后等诸多问题。
长输管道主要是开裂和穿孔等失效形式。
管道失效模式诊断是管道失效事故应急处理和管道失效事件预防的基础，在管道完整性管理中具有重要作用。
2常见失效模式诊断方法（1）故障树分析方法（FTA）故障树由若干节点和连接这些节点的有向线段组成，每个节点表示某一具体事件，连线则表示事件之间的某种特定关系。
FTA是一种逻辑演绎分析工具，用于分析所有事故的现象、原因和结果事件及它们的组合，从而找到避免事故的措施。
这种分析方法是分析系统事故和原因之间关系的因果逻辑模型，从某一特定的事故开始，运用逻辑推理方法找出各种可能引起事故的原因，也就是识别出各种潜在的影响因素，求出事故发生的概率，并提出各种控制管道事故的方案。
FTA方法具有简明、灵活、直观等优点，己被应用到管道的事故分析中来。
用该方法对长输管道进行危害识别，能够找出可能导致事故发生的初始因素，通过对各因素间的逻辑关系的描述，发现和查明系统内各种固有的或潜在的危险因素，找出系统的薄弱环节，从而为事故原因的分析和制定预防措施提供依据。
（2）管道失效专家系统评价方法（3）管道失效模糊评价方法综合评判就是对受各种因素影响的事物或对象，做出一个总的评价。
由于很多事物的评价往往具有模糊性，比如管道系统的安全与失效问题就是如此，因此应用模糊数学的方法进行综合评判将会取得更好的实际效果。
模糊综合评判的数学模型可分为一级模型和多级模型两类。
一级综合评判的数学模型只适合较简单的系统，当评判因素较多时，因为每一个因素取得的权重分配值将很小，综合评判将得不到满意的结果，此时应该采用多级评判模型。
(完整版)故障树分析法
什么是故障树分析法故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的，它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。
体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统工程的主要分析方法之一。
一般来讲，安全系统工程的发展也是以故障树分析为主要标志的。
1974年美国原子能委员会发表了关于核电站危险性评价报告，即“拉姆森报告”，大量、有效地应用了FTA，从而迅速推动了它的发展。
什么是故障树图(FTD)故障树图 ( 或者负分析树)是一种逻辑因果关系图，它根据元部件状态(基本事件)来显示系统的状态(顶事件)。
就像可靠性框图(RBDs)，故障树图也是一种图形化设计方法，并且作为可靠性框图的一种可替代的方法。
一个故障树图是从上到下逐级建树并且根据事件而联系，它用图形化"模型"路径的方法，使一个系统能导致一个可预知的，不可预知的故障事件（失效），路径的交叉处的事件和状态，用标准的逻辑符号(与，或等等)表示。
在故障树图中最基础的构造单元为门和事件，这些事件与在可靠性框图中有相同的意义并且门是条件。
故障树和可靠性框图(RBD)FTD和RBD最基本的区别在于RBD工作在"成功的空间"，从而系统看上去是成功的集合，然而，故障树图工作在"故障空间"并且系统看起来是故障的集合。
传统上，故障树已经习惯使用固定概率(也就是，组成树的每一个事件都有一个发生的固定概率)然而可靠性框图对于成功(可靠度公式)来说可以包括以时间而变化的分布，并且其他特点。
故障树分析中常用符号故障树分析中常用符号见下表:故障树分析法的数学基础1.数学基础(1)基本概念集:从最普遍的意义上说，集就是具有某种共同可识别特点的项(事件)的集合。
这些共同特点使之能够区别于他类事物。
并集:把集合A的元素和集合B的元素合并在一起，这些元素的全体构成的集合叫做A与B的并集，记为A∪Ｂ或A+B。
故障树分析诊断方法
•部件B的故障在两个法
• 故障树的基本概念
• 由计算机依据故障与原因的先验知识和故障率知识自动辅 助生成故障树，并自动生成故障树的搜索过程。
• 采用故障树分折算法(上行法或下行法)对故障树进行处理， 得到故障树全部最小割集
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•减小故障树的规模， 节省处理工作量
故障树分析诊断方法
故障树的定性分析
故障树的数学描述
• 假设所研究的设备及其组成的部件、元器件等只取正常和故障两种 状态，并假设部件、元器件的故障是相互独立的。
• 1）定义： • 底事件状态：
• 顶事件状态Φ全由故障树底事件状态X所决定，即Φ=Φ(X)， • 其中X＝(x1，x2，…，xn)， • 称Φ(X)为故障树的结构函数。
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故障树分析诊断方法
故障树的定性分析
故障树的数学描述（续）
•3）与门结构函数 • 当全部部件、元器件发生故障时，设备才有故障
• （i=1，2，3，…，n） • 式中，n为底事件数。当xl仅取0或1两值时，上式可改写为：
故障树分析诊断方法
故障树的定性分析
故障树的定性分析是故障树分析最为关键的一步，是定量分析的基础。
• 故障树定性分析的目的：
• 在于寻找导致顶事件发生的基本事件(底事件)或基本事件的组合，即 识别出导致顶事件发生的所有故障模式。
• 由于故障信息有时难以获得，特别是人的可靠性难以定量化，所以故 障树分析往往只能进行到定性阶段，即寻找到故障树的全部最小割集
设备技术要求的故障模式和失效分析方法
设备技术要求的故障模式和失效分析方法设备技术要求的故障模式和失效分析方法设备的故障模式和失效分析方法是指通过对设备在使用过程中可能出现的故障进行分析，找出导致故障的原因和根源，以便采取相应的措施进行维修和改进。
一、故障模式分析方法1. 事件树分析法事件树分析法是通过绘制事件树图，以事件为基本单位，逐步推导事件发生的可能性和后果。
通过分析和计算各个事件的概率，确定导致系统失效的基本事件，并进一步找出其根本原因。
2. 故障树分析法故障树分析法是通过绘制故障树图，将失效事件以及可能导致失效的故障因素进行逻辑连接，形成故障因素与失效事件之间的因果关系。
通过分析故障树的结构和计算各个故障因素的概率，确定导致系统失效的主要故障因素，并提出相应的改进措施。
3. 因果图分析法因果图分析法是通过分析失效事件和可能导致失效的原因之间的因果关系，绘制因果图，找出导致失效事件的根本原因。
通过因果图的分析，可以识别出直接原因、间接原因和根本原因，并提出相应的改进措施。
二、失效分析方法1. FMEA分析法FMEA（Failure Mode and Effects Analysis）是一种通过对系统、设备、过程和产品进行详细分析，找出可能导致失效的故障模式和故障原因，并评估其产生的影响的方法。
通过对系统、设备、过程和产品进行FMEA分析，可以识别出可能导致失效的故障模式和故障原因，并根据失效的可能性和严重性进行评估，以确定重点关注的失效模式和进行相应的改进措施。
2. 5W1H分析法5W1H分析法是一种通过分析问题的What（问题是什么）、Why（为什么发生问题）、Where（问题发生在哪里）、When （问题何时发生）、Who (问题由谁引起）、How（问题是如何发生）等因素，找出问题的根本原因的方法。
通过对问题的5W1H进行分析，可以找出问题的根本原因，从而进行相应的改进措施。
3. 故障模式与影响分析（FMIA）方法FMIA方法是一种通过对系统、设备、过程和产品的故障模式和失效影响进行分析，找出导致系统失效的故障模式和失效原因，并评估其产生的影响的方法。
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# 长输管线的故障树分析原理
故障树分析法是一种演绎方法， 它把系统不希望发生的事件 （失效状态） 作为故障树的顶事件， 用规定的逻 辑符号自上而下地分析导致顶事件发生的所有可能的直接因素和起因， 以及相互间的逻辑关系， 并由此逐步深 入分析， 直到找到事故的基本原因， 即故障树的底事件为止。3 0 2 的最终目标不完全是为了得到顶事件的发 生概率， 更重要的是通过 3 对系统加深理解， 从而找出系统的薄弱环节， 提高系统的安全性与可 0 2 的过程， 靠性。 对长输管线而言， 其故障树顶事件定为 “管线失效” ， 引起管线失效的最直接原因是管线的泄漏或断裂。同 样， 以这两个原因作为次顶事件， 采用类似方法继续深入分析， 找出次顶事件发生的原因。依次类推， 直至分解 到代表各种故障形式的基本事件为止。图#为管线的故障树， 该故障树由经过简化的系统的最小割集构成， 共 考虑了+ 个基本事件， ， ， …， 为基本事件代号。 " ! #! # ! " ! " ! 定性分析 故障树定性分析的任务是求出故障树的全部最小割集。为了确定故障树的最小割集， 首先将故障树转化 为等效的布尔方程。采用下行法， 求得全部最小割集为
万方数据
第 $期
董玉华等： 长输管线失效状况模糊故障树分析方法
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第! &卷
2 $ 0 24 1 0 5 6 7 1 89 8 : 8 $ 2 ? @ = ! " " ! A ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
［ ］ # （3 是分析大型复杂系统的安全性和可靠性的有效工具。该方法已在核能、 航空航天、 化工等领域得以广 0 2）
泛的应用， 目前在长输管线的失效分析中也正受到重视。
［ ］ ! " + 在传统的 3 底事件的发生概率常被认为是精确值 。然而对许多实际系统而言， 由于事件的概 0 2 中，
念可能是模糊的， 影响事件发生的因素复杂多变， 因而不可能得到某一事件发生概率的精确值。此外， 人为因 素也是影响系统失效的一个重要原因， 且占有较大的比例。由于各种行为的不可预见性， 难以得到其发生概率 的精确值。针对这些不确定性问题， 笔者采用专家主观判断法和模糊集理论相结合的方法评估故障树的底事 件发生概率。
文章编号： （ ） " ! ) & ! ! * ( ’ ! " " ! " + ! " " , ) ! " )
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长输管线失效状况模糊故障树分析方法
董玉华# 高惠临! 周敬恩# 冯耀荣& 霍春勇&
（ # -西安交通大学材料科学与工程学院 陕西西安 ’ ；! # " " + ( -西安石油学院机械工程系 陕西西安 ’ ） # " " * ) 陕西西安 ’ ； # " " * ) & -中国石油天然气集团公司管材研究所
摘要：采用故障树法分析了长输管线的失效状况， 根据管线失效的两种主要模式： 泄漏和断裂， 建立了管线失效的 故障树。通过对故障树的定性分析， 可得到引起管线失效的) 通过定量分析则可以计算顶事件的发 !个最小割集； 生概率以及进行底事件的重要度分析。采用专家判断法和模糊集理论相结合的方法评估了故障树的底事件发生 概率的模糊性， 并以长输管线故障树系统中的 “安装质量差” 这一底事件为例， 计算出其模糊失效率为 ! & ) + ).
/ +。该方法可为处理模糊事件失效概率提供一种研究思路。 # "
关键词：长输管线；失效分析；故障树法；模糊集理论；专家判断；模糊失效率 中图分类号： 0 1 , ’ & 文献标识码： 2
长输管线在长期服役过程中， 由于所处环境复杂多变， 经常受到各种内外因素的影响， 造成管线失效， 给国 民经济造 成 巨 大 的 损 失。为 了 减 少 管 线 的 失 效 事 故， 必 须 提 高 管 线 的 安 全 性 和 可 靠 性。故 障 树 分 析 法
基金项目： 中国石油天然气集团公司中青年创新基金项目 （ ） 。 ! " " # $ % & ’ 作者简介： 董玉华， 女， 现为西安交通大学在读博士。 万方数据 # ( ’ &年#月生， # ( ( (年毕业于西安石油学院机械电子工程专业，
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学
报
6 7 7 6年
第6 8卷
图! 长输管线故障树示意图 " # % ! & ’ ( ) * +, -" . /, 0 # ( 2 # 3 ( $ 1 1