稳压器安全阀故障树建模分析
安全工程师管理知识考点故障树分析
平安工程师管理知识考点故障树分析故障树分析(Fault Tree Analysis，VIA)
故障树(Fault Tree)，是一种描绘事故因果关系的有方向的“树”，是系统平安工程中的重要的分析方法之一。
它能对各种系统的危险性进展识别评价，既适用于定性分析，又能进展定量分析，具有简明、形象化的特点，表达了以系统工程方法研究平安问题的系统性、准确性和预测性。
故障树分析的根本程序如下：
要详细理解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。
搜集事故案例，进展事故统计，设想给定系统可能要发生的事故。
要分析的对象事件即为顶上事件。
对所调查的事故进展全面分析，从中找出后果严重且较易发生的事故作为顶上事件。
根据经历和事故案例，经统计分析后，求解事故发生的概率(频率)，作为要控制的事故目的值。
调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。
从顶上事件起，一级一级找出直接原因事件，到所要分析的深度，按其逻辑关系，画出故障树。
按故障树构造进展简化，确定各根本领件的构造重要度。
确定所有事件发生概率，标在故障树上，进而求出顶上事件的发生概率。
比较分可系统和不可维修系统进展讨论，前者要进展比照，后者求出顶上事件发生概率即可。
故障树分析不仅能分析出事故的直接原因，而且能深化提示事故的潜在原因，因此在工程或设备的设计阶段、在事故查询或编制
新的操作方法时，都可以使用故障树分析对它们的平安性做出评价。
安全阀常见故障原因分析及解决方法
INSERT YOUR LOGO安全阀常见故障原因分析及解决方法通用模板Daily management of production planning, organization, etc., to protect the safety of personnel and equipment, protect the production system, and promote the smooth development of enterprise management.撰写人/风行设计审核：_________________时间：_________________单位：_________________安全阀常见故障原因分析及解决方法通用模板使用说明：本安全管理文档可用在日常管理中对生产进行的计划、组织、指挥、协调和控制等活动，实现保护人员和设备在生产过程中的安全，保护生产系统的良性运行，促进企业改善管理、提高效益，保障运作的顺利开展。
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1、阀门漏泄?在设备正常工作压力下，阀瓣与阀座密封面处发生超过允许程度的渗漏，安全阀的泄漏不但会引起介质损失。
另外，介质的不断泄漏还会使硬的密封材料遭到破坏，但是，常用的安全阀的密封面都是金属材料对金属材料，虽然力求做得光洁平整，但是要在介质带压情况下做到绝对不漏也是非常困难的。
因此，对于工作介质是蒸汽的安全阀，在规定压力值下，如果在出口端肉眼看不见，也听不出有漏泄，就认为密封性能是合格的。
一般造成阀门漏泄的原因主要有以下三种情况：一种情况是，脏物杂质落到密封面上，将密封面垫住，造成阀芯与阀座间有间隙，从而阀门渗漏。
消除这种故障的方法就是清除掉落到密封面上的脏物及杂质，一般在锅炉准备停炉大小修时，首先做安全门跑砣试验，如果发现漏泄停炉后都进行解体检修，如果是点炉后进行跑砣试验时发现安全门漏泄，估计是这种情况造成的，可在跑砣后冷却20分钟后再跑舵一次，对密封面进行冲刷。
稳压器安全阀卡开事故分析
稳压器顶部阀门卡开事故分析小组组长：张金小组成员：陈俊豪张岩陈龙厉娜1概述在发生三里岛事故后，小破口事故成为压水堆中最受关注的导致堆芯熔化的起始事件。
而其中稳压器顶部阀门卡开事故，由于最高的破口位置，是破口流量最小的小破口事故。
另一方面，三里岛事故中，PORV（power-operated relief valve）卡开导致稳压器中满水位。
致使操作员停止了高压安注系统，进而恶化了事故结果。
在阀门卡开事故时，由于稳压器中积存了大量的水，堆芯暴露时冷却剂在主冷却剂系统中的储量与其他小破口事故相比是最多的。
由此，对事故中主冷却剂系统中冷却剂的分布以及相关的热工现象的理解对于事故应对是很重要的。
所以本文分别分析了5种不同的稳压器顶端阀门卡开事故，以及事故后系统响应和热工参数变化。
这5种事故分别为：1）一个安全阀卡开，安全注射系统未失效；2）一个功率调节阀卡开，高压安注系统部分失效；3）三个功率调节阀卡开全部卡开，高压安注系统部分失效；4）一个功率调节阀卡开，高压安注系统全部失效，蒸汽发生器泄放排除堆芯热量；5）三个功率调节阀卡开全部卡开，高压安注系统全部失效，蒸汽发生器泄放排除堆芯热量。
2事故分析2.1事故概述首先我们先来分析只有一个安全阀卡开，以及安全相关系统全部维持其功能是，系统的相应及主要热工参数的变化情况。
对事故作如下假定：1)事故发生前，反应堆100％额定功率稳定运行；2)开启压力为16．6 MPa的稳压器安全阀在第一次开启后未能复位，在此后的事故过程中一直处于卡开的位置，其余2个安全阀正常；3)事故发生后所有能动级的安注系统未失效；4)假定一回路管道热管段和稳压器波动管不会失效。
在0s安全阀事故开启后，主系统开始迅速卸压，同时，稳压器中的汽水混合物的温度和压力达到热管段的数值。
这个阀门有着27.9cm2的通流截面，在600s后稳压器排空。
随后，主系统按照图4-7中所示继续降压。
在接受到“低”信号（10.93MPa）后，反应堆停堆。
故障树分析(Fault Tree Analysis, FTA)— 建树举例
故障树分析（Fault Tree Analysis, FTA）—建树举例（最新版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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稳压器安全阀卡开事故分析
稳压器安全阀卡开事故分析引言稳压器是工业生产中常用的设备，用于稳定流体的压力。
稳压器安全阀是稳压器中的重要组成部分，用于避免压力超过设定值而导致设备损坏或事故发生。
然而，稳压器安全阀卡开事故时有发生，对生产过程的稳定性和设备的安全性产生了威胁。
本文将对稳压器安全阀卡开事故进行分析，并提出相应的解决方案。
事故原因分析稳压器安全阀卡开事故的发生主要有以下原因：1. 设备老化稳压器设备在长时间使用过程中，由于受到压力和温度等因素的影响，会出现老化现象。
老化会导致安全阀的密封不良或弹簧失去弹性，从而导致安全阀无法正常关闭。
2. 过载操作稳压器在设计时会有一定的额定工作范围，超过这个范围进行过载操作会导致设备的性能下降和安全阀卡开的风险增加。
过载操作会使稳压器内部压力大幅度变化，可能导致安全阀失灵或卡开。
3. 进出口管道堵塞稳压器进出口管道的堵塞是安全阀卡开的常见原因之一。
管道堵塞会导致输入流体的压力大幅度增加，超过了安全阀的承受范围，从而导致安全阀卡开。
4. 安全阀维护不及时稳压器安全阀的维护不及时也是安全阀卡开事故的原因之一。
正常的维护包括清洗安全阀、更换密封件和检查弹簧弹性等。
如果维护不及时或不规范，安全阀的性能会逐渐下降，从而增加安全阀卡开的风险。
事故防范措施针对稳压器安全阀卡开事故，可以采取以下防范措施：1. 定期维护定期对稳压器进行维护保养，包括清洗安全阀、更换密封件和检查弹簧弹性等。
通过维护保养，可以确保安全阀的正常运行，减少卡开的风险。
2. 建立维护记录建立稳压器的维护记录，记录每次维护的具体操作和维护时间，并建立提醒机制，确保维护的及时性和准确性。
3.加强操作培训对稳压器的操作人员进行培训，提高其对设备性能和安全阀运行的了解程度。
培训内容包括正常操作规程、设备额定工作范围和应急处理措施等。
4. 定期检查管道定期检查稳压器的进出口管道情况，确保管道畅通，防止堵塞发生。
可以借助超声波、摄像技术等先进手段进行检查，及时发现并解决管道堵塞问题。
数控系统故障树分析法
数控系统故障树分析法数控系统作为现代制造业的关键技术之一，在工业生产中得到了广泛应用。
随着制造行业的进一步发展，数控系统的应用越来越普及。
然而，在数控系统的使用过程中，我们也会遇到各种各样的故障，如何有效地解决问题，提高工作效率，成为了必须解决的问题。
本文就是要介绍数控系统故障树分析法，作为一种解决数控系统故障问题的有效手段。
一、故障树分析法简介故障树分析法是一种用于分析故障原因的分析方法，可用于分析系统故障，确定故障的本质原因。
其基本思想是通过将故障原因分解成不同层次和不同关系的事件或因素组合而成的树结构，从而找到故障的本质原因。
整个故障树的构建过程就是逐步展开故障，并找到故障本质原因的过程。
故障树分析法最初应用于核能工业安全领域，后来逐渐向其他领域扩展。
在数控系统中也得到了广泛的应用。
除了可用于确定故障本质原因外，故障树分析法还可以探究可行的解决方案，并对预防故障进行评估。
二、数控系统故障树分析的基本步骤1.确定故障首先，要明确出现的故障是什么，如机床位置不精确、加工精度偏差过大、软件不能工作等。
在整个分析过程中，需要对故障及其影响的情况进行详细的描述。
2.建立基本事件在确定故障后，需要根据故障的特点和普遍性，将可能造成故障的原因分解成基本事件。
这些事件描述了故障之前的状态，以及故障之后的状态。
基本事件的选取很大程度上决定了分析的可靠性，因此需要尽可能详细、全面地选择基本事件。
3.构建故障树在确认所有的基本事件后，就可以根据基本事件的相关性和逻辑关系开始构建故障树。
故障树是树状结构，由故障根事件、基本事件和与故障相关的中间事件组成。
4.识别故障树的顶事件在构建好故障树后，需要根据树形结构的原理，寻找故障树的顶事件。
故障树的顶事件是指直接导致故障的最后事件。
顶事件越接近“故障”这个树形结构的根节点，越能准确、直接地反映出问题的本质原因。
5.分析故障树在找到故障树的顶事件后，就可以从根节点开始分析整个故障树。
故障树分析详细
如何利用故障树分析风险概述故障树分析是一种根据系统可能发生的事故或已经发生的事故结果，去寻找与该事故发生有关的原因、条件和规律，同时可以辨识出系统中可能导致事故发生的危险源。
故障树分析是一种严密的逻辑过程分析，分析中所涉及到的各种事件、原因及其相互关系，需要运用一定的符号予以表达。
故障树分析所用符号有三类，即事件符号，逻辑门符号，转移符号。
图1 故障树的事件符号事件符号如图1所示包括：（1）矩形符号矩形符号如图1a）所示。
它表示顶上事件或中间事件，也就是需要往下分析的事件。
将事件扼要记入矩形方框内。
（2）圆形符号圆形符号如图1b）所示。
它表示基本原因事件，或称基本事件。
它可以是人的差错，也可以是机械、元件的故障，或环境不良因素等。
它表示最基本的、不能继续再往下分析的事件。
（3）屋形符号屋形符号如图1c）所示。
主要用于表示正常事件，是系统正常状态下发生的正常事件。
（4）菱形符号菱形符号如图1d）所示。
它表示省略事件，主要用于表示不必进一步剖析的事件和由于信息不足，不能进一步分析的事件。
图2 故障树逻辑门符号逻辑门符号如图2所示包括：——逻辑与门。
表示仅当所有输入事件都发生时，输出事件才发生的逻辑关系，如图2a）所示。
——逻辑或门。
表示至少有一个输入事件发生，输出事件就发生的逻辑关系，如图2b）所示。
——条件与门。
图2c）所示，表示B1、B2不仅同时发生，而且还必须再满足条件α，输出事件A 才会发生的逻辑关系。
——条件或门。
图2d），表示任一输入事件发生时，还必须满足条件α，输出事件A才发生的逻辑关系。
——排斥或门。
表示几个事件当中，仅当一个输入事件发生时，输出事件才发生的逻辑关系，其符号如图2e）所示。
——限制门。
图2f）所示，表示当输入事件B发生，且满足条件X时，输出事件才会发生，否则，输出事件不发生。
限制门仅有一个输入事件。
——顺序与门。
表示输入事件既要都发生，又要按一定的顺序发生，输出事件才会发生的逻辑关系，其符号如图2g）表示。
安全评价方法 故障树分析(Fault Tree Analysis, FTA)
安全评价方法——故障树分析（Fault Tree Analysis,FTA）•故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电话实验室于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。
1 数学基础1.1基本概念(1)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。
(2)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。
若A与B有公共元素，则公共元素在并集中只出现一次。
例若A={a、b、c、d};B={c、d、e、f};A∪B= {a、b、c、d、e、f}。
(3)交集两个集合A与B的交集是两个集合的公共元素所构成的集合，记为A∩B或A·B。
根据定义，交是可以交换的，即A∩B=B∩A例若A={a、b、c、d};B={c、d、e};则A∩B={c、d}。
(4)补集在整个集合(Ω)中集合A的补集为一个不属于A集的所有元素的集。
补集又称余，记为A′或A。
1.2 布尔代数规则布尔代数用于集的运算，与普通代数运算法则不同。
它可用于故障树分析，布尔代数可以帮助我们将事件表达为另一些基本事件的组合。
将系统失效表达为基本元件失效的组合。
演算这些方程即可求出导致系统失效的元件失效组合(即最小割集)，进而根据元件失效概率，计算出系统失效的概率。
布尔代数规则如下(X、Y代表两个集合)：(1)交换律X·Y=Y·XX+Y=Y+X(2)结合律X·(Y·Z)=(X·Y)·ZX+(Y+Z)=(X+Y)+Z(3)分配律X·(Y+Z)=X·Y+X·ZX+(Y·Z)=(X+Y)·(X+Z)(4)吸收律X·(X+Y)=XX+(X·Y)=X(5)互补律X+X′=Ω=1X·X′=Ф(Ф表示空集)(6)幂等律X·X=XX+X=X(7)狄.摩根定律(X·Y)′=X′+Y′(X+Y)′=X′·Y′(8)对合律(X′)′= X(9)重叠律X+X′Y= X+Y=Y+Y′X2 故障树的编制故障树是由各种事件符号和逻辑门组成的，事件之间的逻辑关系用逻辑门表示。
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稳压器安全阀故障树建模分析
摘要：本文通过故障树建模方法对核电厂稳压器安全阀可靠性进行分析，结果表明导致稳压器安全阀失效的主要因素有：稳压器保护阀共因拒开、LGC辅网切换失败主和LGD辅网切换失败辅、220KV主外电网主接线故障、LHP和LHQ柴油发电机组运转失效。
关键字：稳压器安全阀；故障树；可靠性分析
故障树分析法具有清晰直观、逻辑性强的特点，是目前核电厂概率安全评价中最常用的方法。
本文根据稳压器安全阀在事件树分析中响应的成功准则，从失效的角度定义故障树顶事件[1]，通过建立故障树模型对海南昌江核电厂1、2号机组稳压器安全阀进行定量化分析。
一、系统简介
（一）系统功能[2]
稳压器安全阀采用先导式控制阀，在压力超过开启压力设定值时自动起跳开启，进行蒸汽排放；当压力下降到低于关闭压力时，自动回座关闭，确保RCP系统安全运行。
在正常运行期间，保护阀关闭，隔离阀开启。
如果保护阀在开启之后回座时失效，则隔离阀关闭，防止反应堆冷却剂系统进一步卸压。
作为保护阀，其主要功能为：
在RRA未连接的情况下，防止反应堆冷却剂系统超压。
在正常运行工况下，提供第二道屏障的密封，并且当一回路压力在保护阈值以下时关闭。
在某些事故工况下，允许通过操纵员有准备的行动实现卸压或排出余热。
作为隔离阀，其主要功能为：
在保护阀打开后但不能回座的情况下，保证相应的系列在压力降至
13.9MPa（绝对压力）时被隔离。
不妨碍安全阀的保护功能。
不妨碍通过操纵员有准备的操作实现反应堆冷却剂系统的卸压。
（二）系统组成及简化流程
稳压器的超压保护由三个安全阀组提供。
每组由两台相似的、串联安装的先导式安全阀组成。
三个安全阀组的排放管通过一个环形的管道形成集管接入稳压器卸压箱（RCP002BA），每个安全阀组在17.2MPa（绝对）下可排放170t/h的蒸汽。
稳压器安全阀是先导式阀门。
每一台安全阀由两个主要部分组成：阀门的先导箱和主阀。
简化流程图如下。
图1 稳压器安全阀和喷淋系统简化流程图
二、故障树建模
（一）顶事件的确定
根据事件树发展的需要，对该系统进行了故障树分析，其故障树的顶事件说明、发生概率如下所示：
顶事件1失效准则：POSA/B/C下停车密封失效；
顶事件2失效准则：POSA/B/C下1/2主泵停运失效（自动或手动）；
顶事件3失效准则：POSA/B/C下操纵员没有在37分钟内平衡一二回路压力；
顶事件4失效准则：POSA/B/C下操纵员执行A3规程，在20分钟内平衡一二
回路压力；
顶事件5失效准则：POSA/B/C/D/E下3/3组稳压器安全阀开启失效；
顶事件6失效准则：POSA/B 1/1稳压器安全阀排放后自动回座失效；
顶事件7失效准则：POSA/B/C/D下 2/2组完好稳压器安全阀开启失效；
顶事件8失效准则：POSD下关闭与失效安全阀对应的隔离阀失效。
（三）数据分析
数据分析的主要目的是提供系统故障树定量分析所需要的基本事件数据，包
括设备可靠性参数、共因失效参数、试验和维修不可用度及人误失效概率。
本文分析中设备类的选取和确定参考了国家核安全局发布的《中国核电厂设
备可靠性数据报告》（2022版），并结合国内普遍使用的通用数据源，最终确定
本系统的设备类，该设备类及失效模式清单与海南核电可靠性数据库系统中的设
备类分类基本一致，相关数据也参考了《中国核电厂设备可靠性数据报告》（2022版）[3]。
（四）人员可靠性分析
本系统分析确定在设备定期试验、参数标定/校验、维修运行或正常监督中
发生的始发事件前的人误事件，以及事故发生后操纵员响应失误这样的在故障树
中模化的始发事件后的人员失误。
本系统与人员失误有关的事件“由于人误导致
先导阀标定错误”，其中取值为8.00E-04，不确定性参数为10，始发事件后人
误的取值为4.00E-04不确定参数为10.
（五）共因失效分析
共因失效是由于某一个原因和一些不能显式表达的耦合机理两个因素同时出现的结果。
本文采用共因事件模型的多希腊字母（MGL）模型进行分析[4]，通过分析，得到共因事件组。
表1 稳压器安全阀共因事件示例表
三、定量分析结论
事故工况下，在对顶事件进行定量分析时（24小时内），根据事故序列的发展设置了相应的边界条件。
分析得到的主要的定量结果和支配性最小割集如下。
顶事件1发生概率是6.51E-02,其中支配性最小割集有：
序号发
生概率
百分
比(%)
最小割集描述
1 2.9 3E-02
44
.99
RCP002POSEAL_
FS
主泵停车密封失效
2 2.9 3E-02
44
.99
RCP001POSEAL_
FS
主泵停车密封失效
顶事件2发生概率是1.13E-04,其中支配性最小割集有：
序号发
生概率
百分
比(%)
最小割集描述
1 4.6 4E-05
41
.13
LGD106JAF_FO
RCP002PO断路器拒开
2 4.6 4E-05
4
1.13
LGC106JAF_FO RCP001PO断路器拒开
顶事件3发生概率是2.39E-03,其中支配性最小割集有：
序号发
生概率
百分
比(%)
最小割集描述
19.841SAR001FIA_GP过滤器SAR001FI堵塞
2E-04.01
28.0 0E-04
33
.42
SAP083VAM_ME由于人误导致气动阀未调至
中性点位置
顶事件4发生概率是5.99E-03,其中支配性最小割集有：
序号发
生概率
百分
比(%)
最小割集描述
1 4.0 0E-03
66
.82
RCP002VPRN_HE发生2根SGTR事故，操作
员执行A3规程未在20分钟内平
衡一、二回路压力
29.8 2E-04
16
.40
SAR001FIA_GP过滤器SAR001FI堵塞
顶事件5发生概率是6.01E-06,其中支配性最小割集有：
序号发
生概率
百分
比(%)
最小割集描述
1 5.9 8E-06
99
.54
C3RCPVPS1_FO-
ALL
稳压器保护阀共因拒开
顶事件6发生概率是9.83-06,其中支配性最小割集有：序发百分
最小割集描述
号生概率比(%)
1 6.4 0E-07
65
.10
RCP017VPS_MS
RCP020VPS_MS
由于人误导致先导阀
RCP017VP、RCP020VP定值错误
顶事件7发生概率是9.86E-06,其中支配性最小割集有：
序号发
生概率
百分
比(%)
最小割集描述
1 5.9 8E-06
60
.63
C3RCPVPS1_FO-
ALL
稳压器保护阀共因拒开
2 6.
3 6E-06
36.7
6
C3RCPVPS1_F
O-2AC
稳压器保护阀共因拒开
顶事件8发生概率是1.84E-04,其中支配性最小割集有：
序号发
生概率
百分
比(%)
最小割集描述
1 1.8 4E-04
99
,99
RCP017VPS_FC稳压器安全阀RCP017VP拒
关
四、结论
稳压器安全阀的主要功能是防止反应堆冷却剂系统超压。
稳压器安全阀失效的主要原因是：稳压器保护阀共因拒开、LGC辅网切换失败主和LGD辅网切换失败辅、220KV主外电网主接线故障、LHP和LHQ柴油发电机组运转失效。
参考文献：
[1] 杨铭，核电厂辅助给水系统可靠性分析[J]. 科技信息，2021，（1）：
89-90.
[2] 海南昌江核电工程反应堆冷却剂系统手册.2009.02.
[3]《中国核电厂设备可靠性数据报告》[R].国家核安全局，2022.
[4] 海南昌江核电厂1、2号机组低功率和停堆工况一级概率安全分析报告[R]. 2022.
作者简介：文丽娟（1986.12-），女，四川，硕士，工程师，主要研究方向：核电厂安全分析。