乏燃料运输的故障树分析
故障树分析法在柴油发电机组教学中的应用
故障树分析法在柴油发电机组教学中的应用作者：曹洪福，马东冬来源：《现代职业教育.高职本科》 2018年第5期［摘要］柴油发电机组维修实训教学中，学生排故思路不清，查找故障点效率低，导致学习进度缓慢和教学效果不理想等问题。
故障树分析法为学生快速定位故障原因、提高排故效率提供了有力工具，既促进教学目标的达成，又能增强学生诊断、分析故障问题的能力。
［关键词］故障树；实训教学；柴油发电机组［中图分类号］G712 ［文献标志码］A ［文章编号］2096-0603（2018）13-0238-02柴油发电机组结构复杂、涉及机械、电气等多个领域，学生在初步掌握机组构造和工作原理阶段，缺乏实践经验，对故障现象与原因之间的联系还比较模糊，在机组维修实训过程中，排查故障耗费时间多，导致教学进度缓慢、教学效果不理想。
职业教育课堂上多采用案例式、问题引导式教学法，在启发学生思考分析过程的同时，也需要配合讲授科学有效的故障分析方法，帮助学生在机组常见故障维修过程中，逐步理顺思路、规范处理流程、提高排故效率，强化教学效果。
故障树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）在这方面提供了有力支持。
故障树分析法是指对所有可能造成系统故障的各种原因进行逐层分析，根据这些原因的逻辑关系建立从上至下的故障树，通过故障树反推导致系统故障的各种原因及其组合，可用于指导故障诊断。
一、故障树分析法概述故障树分析法的基础是以事件符号、逻辑门符号等为要素绘制出的故障树模型。
故障树模型是一个基于研究对象结构、功能特征的模型，以系统最不希望发生事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件作为中间事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树状结构。
故障树是一种体现故障传播关系的有向图，反映了系统故障（顶事件）与导致系统故障的诸因素（中间事件和底事件）之间的逻辑关系，因此是分析故障关系、查找系统故障单元的一种有效手段。
图1 为一个简单的故障树模型。
基于故障树的煤矿采煤机截割部和牵引部机械故障分析
基于故障树的煤矿采煤机截割部和牵引部机械故障分析
煤矿采煤机是煤矿中用于采煤作业的主要设备之一。
在采煤机的运行过程中，机械故障是不可避免的问题。
将故障树分析方法应用于煤矿采煤机的截割部和牵引部机械故障分析，可以帮助我们深入了解机械故障发生的原因，从而提出相应的解决措施。
对煤矿采煤机的截割部进行故障树分析。
截割部是采煤机进行煤炭截割的关键部分，常见的机械故障包括刀盘转动异常、截齿磨损、刀盘折断等。
故障树分析的第一步是确定顶层事件，即机械故障的发生。
然后将故障原因进行细分，构建故障树的分支节点。
刀盘转动异常的原因可能包括电机故障、传动链条松动等。
接下来，通过搜集相关的故障数据和设备运行情况，确定每个故障原因的概率和重要性。
根据概率和重要性的评估结果，确定主要故障原因，并采取相应的维修和预防措施，以降低机械故障的发生率。
在故障树分析过程中，对煤矿采煤机的运行状态和设备参数进行监测和记录是非常重要的。
通过实时监测设备的振动、温度、电流等参数，可以预测和诊断机械故障。
定期进行设备巡检和维修保养，可以有效减少机械故障的发生。
机场油库火灾事故故障树分析研究
机场油库火灾事故故障树分析研究引言机场油库火灾是一种严重的安全事故，不仅会直接威胁到人员和财产安全，还可能导致环境污染和经济损失。
为了尽可能地降低机场油库火灾发生的可能性，现在有必要通过故障树分析研究来探讨机场油库火灾事故的潜在故障因素，从而加强对机场油库火灾的预防和管控。
一、机场油库火灾事故概述机场油库火灾是指在机场油库内或周围发生的因储存或运输燃油而引发的火灾事故。
机场油库通常储存大量的航空燃料，如航空汽油和喷气燃料，这些燃料的特性使得机场油库容易发生火灾事故。
一旦发生火灾事故，由于机场油库一般都位于机场周边，火灾不仅会威胁到机场和周边地区的安全，还可能引发爆炸、环境污染等严重后果。
1. 故障树分析理论故障树分析是一种重要的事故分析方法，通过对系统内部的各种可能故障发生的逻辑关系进行分析，找出各种故障发生的原因和可能性，从而为预防事故提供依据。
在机场油库火灾事故中，可以利用故障树分析方法找出各种故障发生的原因和联系，从而找出火灾事故发生的可能性，有针对性地进行预防和管控。
（1）顶事件：机场油库火灾事故（2）直接原因：a. 点火源：包括静电、摩擦火花、明火等。
b. 燃油泄露：燃油泄露是引发机场油库火灾事故的一个重要因素，可能来源于储存设施、输油管道、输油车辆等。
c. 氧气浓度过高：机场油库内的氧气浓度过高也会导致火灾事故的发生，可能来源于油库内部通风不畅等原因。
（3）中间事件：a. 排气系统故障：排气系统的故障会导致机场油库内氧气浓度过高，增大了火灾事故的可能性。
c. 防爆设施失效：机场油库内的防爆设施一旦失效，就会增加火灾事故发生的可能性。
a. 设备故障：各种机械设备以及防爆设施的故障都可能导致机场油库火灾事故的发生。
b. 人为操作失误：人为操作失误也是机场油库火灾事故的一个重要原因，可能导致输油管道泄漏、点火源产生等。
c. 外部因素：外部因素包括恶劣天气、环境污染等，都会增加机场油库火灾事故的发生可能性。
燃料电池发动机典型故障的故障树分析
氢气安全管理是保障燃料 电池汽车的安全性 的重要措施 ， 做到未雨绸缪 ， 针对 故障树模 型中找
管路以及传感器都必须经过严格筛选 ， 避免在额定
第 ４期
周 炳龙 ： 料 电池发 动机典 型 故障 的故 障树分 析 燃
５７ ２
寿命 内 出现 意外状 况 ． 当然 ， 部件 的可靠性 之外 ， 零 安 装工 艺也 对氢气 安 全产 生重 要影 响 ， 避免 出现某 些 管路 、 接头 出现 布置 空 间不足 而受 挤压 ；
Ｆ Ｅ 典型 故 障 Ｃ （ 事 件） 顶
直接故障原因 ｌ （ 间事 件） 中
直接故障原因２ （ 间 事 件） 中
底 事
ｌ
底 事
２
底 事
３
底 事
４
图 Ｉ 典型故障树
表 １ 故障树 主 要 图形 含义
序号 形状 含 义
（ 包含的底事件 的个数 ） 确定故障原 因的大致排 ， 序（ 按引起故障 的概率排序 ） 定量分析需要掌握 ． 各零部件 的可靠性数据 ， 本文 由于实际需要 ， 仅仅
的广度； 内边界的确定是从系统中找到故障分解的 最小 目标 ， 内边界确定了分析的深度． 燃料电池发动机故 障树分析的外边界 ， 毫无疑 问地 ， 以燃料电池发动机 系统为分析的总系统 ， 是 其中包括燃料电池堆 、 空气系统、 氢气系统、 氮气系 统和水热管理系统 ５ 部分组成．
Ｆ Ｅ所 出现 的典 型故障进行 故障分 析． 文在 对 Ｃ 本
Ｆ Ｅ实际运行中遇到的故障进行挑选后 ， Ｃ 找出了与 燃料电池发动机安全性与可靠性紧密相关的两个
①
— ０ １
作者 简介： 周炳龙 （９ ８＿ ＇ 。 ８ 一 ， 在读研究生 ． ） 男 在误研冤生・ 针冗力Ｉ ： 研究方向 ． 年厩 早 ’ Ｉ ］汽车试验学． １
三菱SJ系列分油机典型故障树的建立与应用
目前，全球航运业仍在低位徘徊，有效控制船 舶的运营成本对广大船东来说至关重要。航行于全 球各航线的商船，除了在对环境控制有严格要求的 区域以外，基本都以劣质燃料油作为船舶燃料。由 于劣质燃油在提炼过程中残留了大量的固体颗粒和 催化剂残留物，其预处理的质量往往直接影响柴油 机等设备的运行稳定性。
目前，分油机作为燃油、滑油等油料的预处理 净化设备，在船舶上广泛使用。其中又以ALPHA LAVAL、WESTFALIA、三菱等品牌为主流产品， 其结构和性能各有特点。由于分油机的系统庞大复 杂，工作条件恶劣，其故障率相对比较高。传统上 轮机管理人员往往依赖个人的管理经验进行故障诊 断，既耗时又费力，而且准确性差，严重影响船舶 动力装置的安全运行。
基座
元件故障 分离筒内油泥偏积 分离片数量或安装不正常 更换了不平衡的回转体部件 各部件标记未对准 上部或下部弹簧变形失效 上部或下部轴承磨损
纵轴变形 轴承磨损失效 摩擦片磨损不均匀 摩擦片数量或安装位置不正常 基座固定螺栓松动 基座底部垫块失效
1.确定顶事件 故障树的顶事件就是用于诊断系统故障和评估 系统故障率的事件，是诊断分析对象的系统级故障 模式[3]。选取恰当的顶事件，能将复杂系统的各种 故障模式有效合理地相互联系，以利于对系统进行 整体的分析和诊断。 对于分油机而言，在运行中由于其运动部件高 速回转，内部分离筒部件直接与高温的劣质燃油接 触，各水腔直接与高温淡水接触等恶劣条件，往往 使各部件产生磨损、腐蚀、裂纹等，从而导致各类 运行功能故障。根据设备说明书和笔者平时的管理 经验，三菱SJ系列分油机的常见运行功能故障主要 有异常流出、排出不良、异常振动等。现以此三种 功能故障作为顶事件进行分析和建树。
第41卷 第7期
35
功能故障 异常流出
危化品道路运输事故的动态故障树理论分析
第37卷 第4期沈 阳 化 工 大 学 学 报Vol.37 No.42023.08JOURNAL OF SHENYANG UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGYAug.2023收稿日期: 2020-11-20作者简介: 王奕晗(1997—),女,辽宁锦州人,硕士研究生在读,主要从事安全工程方面的研究.通信联系人: 刘冰心(1974—),女,黑龙江富锦人,副教授,硕士,主要从事化工、安全工程方面的研究.文章编号: 2095-2198(2023)04-0319-04危化品道路运输事故的动态故障树理论分析王奕晗, 刘冰心(沈阳化工大学环境与安全工程学院,辽宁沈阳110142)摘 要: 以某化学品运输槽罐车为例,构建动态和静态故障树结合的事故模型,运用二叉决策图法和马尔科夫链法分别对事故模型中的静态子树和动态子树进行危险性分析,得出事故后果失效概率,并根据分析结果提出有关于事故的预防措施.关键词: 动态故障树; 静态故障树; 马尔可夫; 危险化学品DOI :10.3969/j.issn.2095-2198.2023.04.005中图分类号: X 937 文献标识码: A 随着我国经济的高速发展,化学品的需求量逐渐增大,其中危险化学品的需求量增加尤为显著,危险化学品的道路运输安全问题一直危害着人们的生命和财产安全[1].由于危险化学品本身易燃易爆的特性,在运输过程中存在很大的风险,并且目前从事危险化学品运输的经营单位较多、运输设施和设备老旧现象严重,这些经营单位同时存在安全生产管理较混乱的问题,从而使危险化学品道路运输存在着更大的事故隐患[2].近年来,对于危险化学品道路运输的评价方法有很多.目前,我国主要是利用模糊层次综合分析法和动态故障树分析方法进行危化品道路运输危险性分析[3].而对于动态故障树分析方法,目前主要应用于动车制动系统、液压系统[4].笔者采用动态故障树的分析方法对化学品道路运输过程中事故危险因素进行了分析,通过分析确定底事件相对于顶事件的重要度及影响,其目的在于更精确地计算出事故发生的概率并根据结构重要度的分析提出有效的预防措施.1 动态故障树方法简介动态故障树(DFTA )是指至少包含一个动态逻辑门的故障树,其结合了故障树分析和马尔可夫链方法的优点,是解决具有动态特性系统可靠性分析的有效方法.二叉决策图(通常称BDD )是将故障树转化为含底事件的BDD 图,无需借助中间事件即可直接利用BDD 布尔函数表达式进行定性分析、定量分析[5].BDD 方法与其他传统方法相比,在事故种类繁多的火灾爆炸系统诊断问题上具有更大的优势.因此,笔者选择动态故障树分析方法利用静态故障树的BDD 转化、动态故障树的马尔科夫状态转移等方法来诊断火灾爆炸事故的原因[6].下面对化学品运输过程发生火灾爆炸事故建立动态故障树模型并进行风险分析.2 火灾爆炸事故危险性分析确定化学品运输过程中发生火灾爆炸事故为故障树的顶事件.该事件是在危险化学品泄漏未及时控制时存在点火源的情况下发生的.考虑到系统的复杂性,建立发生火灾爆炸事故的动态故障树,该故障树由静态逻辑门的或门和与门以及动态逻辑门顺序强制门(SEQ )和优先与门(PAND )组成,如图1所示.该故障树的符号含义如表1所示. 320 沈 阳 化 工 大 学 学 报 2023年图1 化学品运输过程发生火灾爆炸事故的故障树Fig.1 A fault tree for fire and explosion accidents during chemical transportation 表1 故障树符号含义表Table1 Meaning table of fault tree symbols2.1 基于月阅阅的危险性分析由于M2、M3模块下底事件较多、较复杂,因此需要将原有的故障树转化为相应的仅含底事件的BDD图,并确定M2,M3的最小割集合,最终计算出顶事件的失效概率.(1)G2、G3和M2模块的静态子树对应的BDD图如图2、图3所示.由图2、图3可以看出底事件{X2}、{X3}、{X4}、{X5}、{X6}和{X7}为中间节点.通过BDD图求解单调关联故障树最小割集:①搜索BDD图中从根节点到叶节点为1的路径,则图3中叶节点为1的路径为X2、X3、G2、G3,即X2、X3、X4、X5、X6、X7.图2 G2、G3对应的BDD图Fig.2 BDD diagram corresponding to G2and G3图3 M2对应的BDD图Fig.3 BDD diagram corresponding to M2②对BDD图进行分析可得:静态子树G1的割集为{X2}、{X3}、{X4}、{X5}、{X6}、{X7}.由于X2故障概率为3×10-4h,X3故障概率为10-6h,X4故障概率为2×10-3h,X5故障 第4期王奕晗,等:危化品道路运输事故的动态故障树理论分析321 概率为10-5h ,X 6故障概率为10-6h ,X 7故障概率为10-6h.则顶事件G 1故障概率=1-(1-3×10-4)(1-10-6)(1-2×10-3)(1-10-5)(1-10-6)(1-10-6)=2.31×10-3h.(2)G 6、G 7、M 3模块的静态子树对应的BDD 图如图4、图5所示.图4 G 6、G 7对应的BDD 图Fig.4 BDD diagram corresponding to G 6and G7图5 M 3对应的BDD 图Fig.5 BDD diagram corresponding to M 3 由图4、图5可以看出,底事件{X 2},{X 11},{X 12},{X 13},{X 14},{X 15}为中间节点.通过BDD 图求解单调关联故障树最小割集:①搜索BDD 图中从根节点到叶节点为1的路径,则图5中叶节点为1的路径为X 11、G 6、G 7,即X 11、X 2、X 12、X 13、X 14、X 15.②对BDD 图进行分析可得:静态子树G 4的割集为{X 2}、{X 11}、{X 12}、{X 13}、{X 14}、{X 15}.由于X 2故障概率为3×10-4h ,X 11故障概率为10-6h ,X 12故障概率为3×10-5h ,X 13故障概率为3×10-4h ,X 14故障概率为2×10-3h ,X 15故障概率为3×10-4h.则顶事件G 4故障概率=1-(1-3×10-4)(1-10-6)(1-3×10-5)(1-3×10-4)(1-2×10-3)(1-3×10-4)=2.93×10-3h.(3)M 4模块静态子树对应的BDD 图如图6所示.图6 M 4对应的BDD 图Fig.6 BDD diagram corresponding to M 4 由图6可以看出底事件{X 8}、{X 9}、{X 10}为中间节点.通过BDD 图求解单调关联故障树最小割集:①搜索BDD 图中从根节点到叶节点为1的路径,则图6中叶节点为1的路径为X 8、X 9、X 10.②对BDD 图进行分析可得:静态子树G 5的割集为{X 8}、{X 9}、{X 10}.由于X 8故障概率为10-6h ,X 9故障概率为2×10-5h ,X 10故障概率为10-4h ,则顶事件G 5故障概率=1-(1-10-6)(1-2×10-5)(1-10-4)=1.21×10-4h.2.2 基于马尔可夫模型的危险性分析由于该故障树的转化单元中含有动态逻辑门,所以不能采用传统的故障树分析方法进行分析,需要构建马尔可夫模型对此进行分析.从图1可以看出M 3、M 4为静态故障子树,M 5为动态子树.用马尔可夫链法进行分析,动态子模块M 5及相应的马尔可夫转移链如图7所示.00-正常运行;Fa -发生火灾爆炸事故;Op -未发生火灾爆炸事故.图7 M 5动态模块及马尔可夫状态转移链Fig.7 M 5dynamic sub module and its Markov 利用马尔可夫过程分析动态故障树,图中 322 沈 阳 化 工 大 学 学 报 2023年“00”表示正常运行状态;“Op ”表示未发生火灾爆炸事故;“Fa ”表示发生火灾爆炸事故.每次事件都是相对独立的,并且只有“Op ”和“Fa ”两种工作状态.在图7中,从故障状态回溯,得到马尔科夫链00—10—Fa ,由此可得到M 5模块的动态子树的故障模式为G 4,G 5____→.由于G 4故障概率为2.93×10-3h ,G 5故障概率1.21×10-4h ,G 2失效概率为7.1×10-5h ,则M 5的发生概率为P G (M 5)=P G 1∫tx 1=0d P G 4(x 1)[P G 5(t )-P G 5(x 1)]=2.97×10-6h.综上所述,由于该故障树的动态子树包含顺序强制门(SEQ )和优先与门(PAND )两种动态逻辑门,使用直接数值分析(DNA )法来计算顶事件T 的发生概率,即P G (T )=P G (x 1)P G (M 5)=2.82×10-6h.3 预防措施根据第2部分火灾爆炸事故危险性分析结果可以看出:泄漏事故和存在点火源两个事件发生概率最大.导致两个事件发生的基本原因中,罐体自身问题、泄漏产生静电以及周围环境为主要发生原因,所以针对以上分析结果,对化学品运输过程中火灾爆炸事故的预防措施提出以下建议[7]:(1)在运输储罐易发生泄漏的连接处和阀门处安装泄漏报警装置,及时堵漏;(2)在夏季高温时段,尽量选择夜晚运输,避免高温;(3)加强人员培训,驾驶员严禁吸烟,驾驶时尽量保持平稳,减少晃动;(4)运输车要配备静电带,并时刻与地面接触;(5)加强对运输槽罐车的定期检查,及时更换老化零件;(6)槽罐车严禁超载.4 结 论危险化学品道路运输发生火灾爆炸事故发生的原因复杂,故不能直接使用传统故障检测方法进行危险性分析[8].笔者采用动态和静态故障树结合的方法对某化学品运输槽罐车进行了分析,该方法既具备传统故障树灵活、使用范围广的优点,又利用动态逻辑门解决了传统故障树不能分析的火灾爆炸事故等复杂问题.利用BDD 图及马尔科夫链对各个模块进行分析,得出了该系统的失效模式,中间事件G 4发生概率最大,其中底事件X 14危险性最大,其次是中间事件G 1的发生概率最大,其中底事件X 4危险性最大,所以在运输过程中要特别注意防范X 14和X 4的发生.参考文献院[1] 陈晓,丁光.基于N -K 模型的危化品道路运输安全风险因素耦合研究[J ].山东农业大学学报(自然科学版),2019,50(4):709-714.[2] 鲁逸丹.道路危险货物运输车辆的实时风险预警方法研究[D ].北京:中国地质大学(北京),2018:15-60.[3] 陈晓伟,贾雪峰,王健,等.基于模糊层次综合分析法的在役道路运输危险化学品罐式车辆安全分级评价[J ].中国特种设备安全,2018,34(3):34-38,41.[4] 吴勇,陶军.基于T -S 模型的装载机液压系统动态故障树分析[J ].液压与气动,2020(11):171-176.[5] 朱正福,李长福,何恩山,等.基于马尔可夫链的动态故障树分析方法[J ].兵工学报,2008,29(9):1104-1107.[6] 安猛.基于动态故障树的HXD 3型机车蓄电池充电装置的可靠性分析[D ].北京:中国铁道科学研究院,2016:23-51.[7] 孙苗.危化品交通运输安全风险分析及防范策略研究[J 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activation map to reduce the probability of over-activation and under-activation of the class activation map,and designs the cross-task semantic mining module to learn the similarity between the saliency detection task and the semantic segmentation task to optimize the feature map.Finally,the fusion class activation map and saliency map generate pixel-level pseudo-labels,and iteratively optimize the pseudo-labels during the training process to improve the segmentation performance of the network.The experiments results show that the mean intersection over union of the proposed method in the skin image datasets of ISBI2016 and ISIC2017is68.24%and60.92%,respectively,which is much higher than that of other advanced weakly supervised semantic segmentation algorithms.Key words: weak supervision; medical image segmentation; cross task; multi task learning (上接第322页)Dynamic Fault Tree Theory Analysis of Road TransportationAccidents of Dangerous ChemicalsWANG Yihan, LIU Bingxin(Shenyang University of Chemical Technology,Shenyang110142,China)Abstract: In this paper,taking a chemical tanker as an example,an accident model combining dynamic fault tree with static fault tree is constructed.The binary decision diagram method and Markov chain meth⁃od are used to analyze hazard of the static and dynamic subtrees in the accident model,the probability of accident consequence is obtained.According to the analysis results,preventive measures are proposed. Key words: dynamic fault tree; static fault tree; Markov; hazardous chemicals。
采煤机牵引部液压系统的故障树分析--本科毕业设计论文
机械可靠性设计作业——采煤机牵引部液压系统的故障树分析双击查看论文.pdf班级：姓名：学号：日期：一、简介：经过我们小组的讨论，大家一致认为故障树分析法对于安全系统工程的重要性，它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，可以使人们直观、明了的看到底事件对于顶事件的影响情况，思路清晰，逻辑性强，即可以做定性分析，又可以做定量分析，可以对系统工程研究中安全问题进行系统性、准确性和预测性分析和研究，它是安全系统工程的主要分析方法之一。
为此，我们确定了对《机械可靠性设计》课本中的第五章——故障模式影响及危害性分析于故障树分析，进行系统的学习，并从网站上每人选取了一篇关于液压系统的故障树分析论文——《采煤机牵引部液压系统的故障树分析》（作者：雷宏、梁为、杨锡军），依照课本进行研读和学习，并找出每篇论文中于本章节课本中对应的20个知识点，进行了有针对性的学习，现将本次学习要点及其在书中对应的位置进行如下列写。
二、20个知识点及其在课本中对应的位置参考课本：《机械可靠性设计》主编：刘混举——北京：科学出版社，20121、故障树分析(Fault Tree Analysis，FTA)——P114(5.1.2)它是由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。
2、故障模式——P122（5.2.2）在国军标GJB451A-2005《可靠性维修性保障性术语》中，故障模式的定义是：故障的表现形式。
更确切地说，故障模式一般是对产品所发生的、能被观察或测量到的故障现象的规范描述。
在分析产品故障时，一般是从产品故障的现象入手，通过故障现象（故障模式）找出原因和故障机理。
对机械产品而言，故障模式的识别是进行故障分析的基础之一。
故障树分析法在16V280柴油机燃油系统故障诊断中的应用
摘
要 ：６ ２０柴油机 在 国内内燃机 车上应 用非常广泛 ， １Ｖ ８ 每年的故 障维修 量 比较 大。燃 油 系统 是机 车柴油机 的五 大 系统之一。判 断故障产 生的位 置和 原因是直接影响维修速度 的根本 所在 。通 过故障树 分析 法对燃 油 系统进
行故 障诊 断 ， 求摆脱经验维修和缩短维修 时间。 力 关键词 ： 障树分析法 ； 油系统 ； 故 燃 常见故 障 中图分类号 ：Ｋ ２ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ６— ４ ４ ２ １ ） ３— ０ ５一ｏ １０ ４ １ （０ ０ ０ ０ ８ ２
桓 测 与 控 制
・
机械研究与应用 ・
故 障树 分 析 法在 １ Ｖ ８ ６ ２ ０柴 油 机燃 油 系统 故 障诊 断 中 的应 用
陈永 旺
（． １ 上海交通大学 机械与动力学院， 海 ２ ０ ４ ； ． 上 ０２ ０ ２ 常州铁道 高等职业技术学校 ， 江苏 常 州 ２ ３ １ ） １０ １
术直接影响机车的使用寿命 。目前 ， 国内在进行机车 柴油机故障诊断时， 一般是工人凭经验对故障现象进
行分析 ， 判断故障产生的位置和原因 ， 然后对故 障部 位进行修理。这种故障处理方法受人为因素的影响，
采用的演绎法建树 。以系统最不希望发生的事件 为 顶事件 ， 将导致顶事件发生的其它事件为底事件 ， 中
Ａｂ ｔａ ｔ ６ ８ ｉｓ ｌｅ ｇ ｎ ｓ ｗ ｄ ｌ ｓ ｄ ｉ ｈ ｏ ｓｉ ｉｓ ｌｌｃ ｍｏ ｉｅ ｈ ｍｏ ｎ ｆａ ｎ ａ ｉｔ ｎ ｎ ｅ ｆｕ ｔｉ ｓ ｒ ｃ ：１ Ｖ２ ０ ｄ ｅ ｅ ｎ ｉ ｅ ｉ ｉ ｅｙ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｄｅ ｅ ｏ ｔ ；ｔ ｅ ａ ｕ ｔ ｎ ｕ ｌｍａｎ ｅ ａ ｃ ａ ｌ ｓ ｃ ｏ ｖ ｏ
重水堆乏燃料传输过程中异常分析及响应
重水堆乏燃料传输过程中异常分析及响应作者：张高伟来源：《科技视界》2020年第19期摘要本文主要讲述了F/M抱卡在乏燃料通道进行乏燃料传输时，由于设备故障导致的异常工况;以及在异常工况下，换料人员需采取何种应急响应措施将乏燃料引入到一个安全、持续冷却的状态。
关键词F/M料仓;C杆;乏燃料升降斗中图分类号： TM623 ; ; ; ;文献标识码： ADOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2020.19.0090 概述正常情况下，乏燃料在传输过程中，会有1～2分钟的时间暴露在空气中;这在设计上是安全的。
如果乏燃料在传输时发生中断，使乏燃料长时间暴露在空气中，得不到冷却，则可能会导致燃料包壳破损、裂变产物外泄，造成厂房应急甚至更严重的事件。
基于此，本文将对引起中断的部分异常工况及响应进行分析探讨。
1 异常工况分析及响应F/M进行乏燃料卸载过程中，如果出现料仓无法转动、C杆失效、乏燃料棒束挡块无法回撤或者乏燃料升降斗下降动作失效等异常工况，都会引起中断，从而使乏燃料长时间暴露在空气中。
基于F/M在乏燃料传输的整个过程分析，列举四种常见异常工况进行分析：（1）料仓无法转动。
（2）C杆失效。
●C杆的位置指示失效;●C杆机械传动失效。
（3）乏燃料升降斗下降过程中失效。
（4）乏燃料棒束挡块无法回撤。
针对以上可能导致卸料中断的异常工况，下面将逐一详细的分析。
1.1 装卸料机料仓无法转动卸料过程中燃料在料仓内的位置。
F/M在正常卸料时，料仓中有8根乏燃料棒束，分别存放在B管、D管、L管、N管（F/M有12个管）4个管中，其余的管用于存放各种操作工具。
在卸料过程中，F/M已降至堰坝液位，在准备卸料时转动失效，可能导致乏燃料长时间暴露在空气中。
从乏燃料在料仓内的位置可以看出，当转到H管时，能够保证所有燃料完全淹没在水下。
因此当乏燃料传输失效时，操纵员应在第一时间将F/M转到H管，确保料仓中的乏燃料都能够得到冷却后，再来解决问题。
故障树分析在解决油库燃爆中的应用
油 库 系 统 是 协 调 原 油 生 产 、原 油 加 工 、成 品 油 供 应 及 运 输 的 纽 带 ， 是国家石油储备和供应的基地， 它对于保障国防和促进国民经济发展 都具有相当重要的意义。根据油库的管理体制和业务性质， 油库可以 分为独立油库和企业附属油库两个类型。根据油库的主要储油方式， 油 库 可 以 分 为 地 面 油 库 、隐 蔽 油 库 、山 洞 油 库 、水 封 石 洞 油 库 和 海 上 油 库 等 。 根 据 业 务 要 求 油 库 分 为 储 油 区 、装 卸 区 、辅 助 生 产 区 、行 政 管 理 区四个区域。其中储油区又称油罐区， 是油库储存油品的区域， 也是油 库的核心， 这也是本文要重点注意的区域。这个区域的主要设备是储 油罐。通常储存汽油而周转系数又较大的油罐采用浮顶罐或内浮顶 罐， 其它油品则采用拱顶罐。
图 １ 油库燃爆故障树图
Ａ—达到爆炸极限 Ｇ１—油库 燃 爆 Ｇ２—火 源 Ｇ３—油 气 达 到 可 燃 浓 度 Ｇ４— 明 火 Ｇ５—电 火 花 Ｇ６—撞 击 火 花 Ｇ７—静 电 火 花 Ｇ８—雷 击 火 花 Ｇ９—油 气 泄 漏 Ｇ１０—库内通风不良 Ｇ１１—油罐静电放电 Ｇ１２—人体静电 放 电 Ｇ１３—避 雷 器 失 效 Ｇ１４—静电积累 Ｇ１５—接地不良 Ｇ１６—避雷器故障 Ｘ１—库内吸烟 Ｘ２—危险 区内动火 Ｘ３—电器设施不防爆 Ｘ４—防爆电器损坏 Ｘ５—油桶撞击 Ｘ６—用铁制 工 具 作 业 Ｘ７—穿 有 铁 钉 的 鞋 作 业 Ｘ８—雷 击 Ｘ９—油 罐 密 封 不 良 Ｘ１０—油 罐 敞 开 Ｘ１１—无排风设施 Ｘ１２—排风设备损坏 Ｘ１３—未定时排风 Ｘ１４—化纤品与人 体摩擦 Ｘ１５—作业中与导体接近 Ｘ１６—未装避雷设施 Ｘ１７—油液流速高 Ｘ１８— 管道内壁粗糙 Ｘ１９—油液冲击金属容器 Ｘ２０—飞溅油液与空气摩擦 Ｘ２１—未设 防静电接地装置 Ｘ２２—接地电阻不符合要求 Ｘ２３—接地线损坏 Ｘ２４—设计缺陷 Ｘ２５—防雷接地电阻超标 Ｘ２６—避雷设施损坏
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乏燃料运输的故障树分析
赵兵王学新 张建岗 汤荣耀
（中国辐射防护研究院）
本文采用故障树分析方法，确定出乏燃料公路运输的事故释放序列，并以秦山核电 厂乏燃料公路运输为例，估算了各个事故释放序列的概率及后果。并说明了对运输风险 贡献较大的事故类型以及需要采取的减少风险的措施。 关键词
加消防设备和消防人员、车辆停靠远离易燃易爆危险品等措施可以有效地降低运输的风险。
总之，通过以上分析可知，乏燃料运输中导致放射性物质释放的事故概率是很小的，因 此事故处理措施应更多着眼于没有放射性物质释放的一般事故上。因为如果将发生概率为１０。８ 的释放事故作为应急考虑的事故，从代价一利益角度考虑是不合理的。
ＡＷ．Ｄｅｎｎｉｓ，Ｊ．Ｔ．Ｆｏｌｅｙ，Ｗ．Ｆ．Ｈａｎｍ卸ｅｔ ａ１．，Ｓｅｖｅｍｉｅｓ ｏｆ ｔ删ｌｓｐｏｎａｔｉｏｎ
ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ ｌａｒｇｅ ｐａｃｋａｇｅｓ，ＳＡＮＤ一７７－０００１，１９７８．
ｔｏ
ｓｅＶｅｒｅ
２ ３
Ｌ．Ｅ．Ｆｉｓｈｅｒ＇Ｃ．Ｋ．（舳ｕ，Ｍ．Ａ．Ｇｅｒｈ盯ｄ，ｅｔ
事故后果
事故类别 低人口区
１ ２ ３
４
中人口区
２．１６×１０１ ２．８９×１０１ １．０７×１０２ １．８９×１０２ １．３５×１０２
高人口区
８．４３×１０１
事故概率 １／次运输
１．８４×ｌＯ母 ３．１７×１０－１０ ３．０９×ｌＯ’１０ ３．２４×ｌｏ－１３ ４．６６×１０‘８
事故风险
４．１７×１０１８ ９．５９×１０母 ３．４９×１０—８ ６．４４×１０’１１ ６．５９×１０＿６ ６．６０×１０＿６
表１
事故类型 侧面撞击（撞击到刚性表面的速度，ｋｍ／ｈ） 端面撞击（撞击到刚性表面的速度，ｋｍ／１１） 贯穿（贯穿棒撞击速度，ｌｍ】／ｈ） 火烧（１０１０℃吞没火烧时间，Ｉｎｉｎ）
ＮｒＦＣ．ＳＡＣ型容器和燃料组件失效阈值的估算结果【３】，【４】
容器 ６５（各个部位）
６７ ４５
组件
１５３（端盖和简体） ７８（密封）
１００
万方数据
可靠性论文・２００４・增刊☆
贯穿——撞击到一个尖锐物体或被一个尖锐物体撞击，并且刺穿了货包。用于表征其严
重程度的参数为货包壁厚和贯穿棒的冲击速度，另外与贯穿棒的硬度、直径等也有关。
浸没——指浸没在一种液体介质中。例如，车辆在桥上翻车并坠入河中后货包浸没在水
中。用于表征其严重程度的参数为浸没的深度。 对事故环境进行分析，并得出表征各种事故环境严重程度的参数的概率分布是十分困难 的工作。目前分析中所采用的数据主要来自于实验数据和蒙特卡洛方法进行随机取样分析。 为了确定容器和组件失效的概率，必须确定各种事故环境下容器和组件失效的阈值（事 故中导致容器和组件失效的最低的温度和最小的机械应力水平）。目前失效阈值的分析主要 采用有限元方法，国际上使用较广的是ＡＮｓＹｓ程序，’中国辐射防护研究院目前正在利用国内 较成熟的有限元自动生成系统ＦＥＰＧ软件开发容器应力分析软件。ＮｒＣ－一ＳＡＣ型容器和燃料 组件失效阈值的初步分析结果见表１。
反应堆冷却剂泵可靠性设计与分析
邓礼平王朝贵李涛吴继伟
（中国核动力研究设计院）
１
概述 反应堆冷却剂泵（以下简称主泵）机组的研制经历了方案设计、技术设计、施工设计、
样机制造以及型式试验等阶段，在此基础上还进行了１０００小时以上的热态寿命考核试验，在 这些工作的基础上对反应堆冷却剂泵的整体可靠性水平进行分析，以给出现有设计、制造条 件下的主泵固有可靠性。 本文主要对主泵机组本身的设计和制造过程进行ＦＭＥＡ分析，找出其设计和制造中的可 能存在的故障隐患和薄弱环节，通过修改设计和制造工艺以提高主泵机组的本身的固有可靠 性，对主泵机组可靠运行相关的外部系统如电源、控制、冷却水等只提出相应的特性要求。 ２主泵的可靠性设计
１
乏燃料运输故障树分析风险
前言 乏燃料属高水平的放射性物质，运输审管部门和公众都十分关注其运输的安全。安全评
价是放射性物质运输安全技术中的一个重要方面，而安全评价定量化是安全评价技术发展的
方向，也是安全管理的重要途径和措施之一。近十年来Ｉ鲥狐一直在推动各成员国在放射性
物质安全运输领域对概率安全评价技术的应用。故障树分析技术是在概率安全分析中确定事 故序列时通常采用的一种方法。在乏燃料运输的概率安全分析中，采用故障树技术可以确定 出导致放射性物质释放到环境的事故序列，通过分析得出各个事故序列的概率和后果，可得 出各个事故序列的风险。通过对事故序列的风险排序，可确定出对总风险贡献较大的事故序 列，从而可以有针对性地采取措施来降低风险。本文将以秦山核电站乏燃料公路运输为例， 采用故障树分析技术得出运输中导致放射性物质释放的事故序列，并给出事故序列分析和评
２．１
功能描述 主泵是反应堆及一回路系统的重要设备之一，同时负有核安全和非核安全两种功能，其
功能如下：
ａ．主泵机组作为反应堆冷却剂系统压力边界的一部分，负有保证压力边界完整性，防
止放射性物质外泄的核安全功能； ｂ．主泵机组作为反应堆冷却剂系统唯一的能动主设备，负有驱动反应堆冷却剂循环，将
反应堆产生的热量通过蒸汽发生器传给二回路系统的非核安全功能。 主泵是反应堆冷却剂系统中的关键设备，它对保证反应堆的安全性和提高核动力装置的
可靠性至关重要。主泵的主要技术要求如下： ・工作压力 ・工作温度
１３．７３ＭＰａ ２４０．３℃
・在舰体摇摆、倾斜、振动、冲击条件下保证正常运转
２．２寿命剖面与任务剖面
２．２．１
寿命剖面
主泵的设计使用寿命为３０年，主泵所有承压部件的寿命为３０年，轴承及其摩擦副的设
计使用寿命为１００００小时。
１０４
万方数据
７０（简体） ８０（端盖）
＞３０（密封）
＞１ｌＯ
３乏燃料运输故障树 根据以上分析的乏燃料运输中放射性物质释放到环境的可能途径，以及事故环境的分析， 建立了乏燃料公路运输故障树，图１为故障树总图，图２为故障树局部。
故障树分析共得出７０个基本事件，根据故障树各基本事件之间的逻辑关系，确定出６４ 个事故释放序列，根据对我国公路运输事故发生率的调查结果、确定的运输方案、运输沿线
的路况资料以及事故环境等的分析结果，可得出各个事故释放序列的发生概率，本文不一一 列出。 ４乏燃料运输的风险 对６４个事故释放序列的后果分别进行估算，其工作量很大。因此，通过对６４个事故序 列的严重程度进行分析。将６４个事故释放序列划分为５个类别。５个类别的划分是按照事故
作用力对货包造成的损伤程度和货包内组件的损伤份额来划分的，各个事故类别放射性物质
火焰温度和火烧距离。
火烧一指暴露在由燃烧引起的高温环境中。用于表征其严重程度的参数为火烧时间、
撞击——撞击到一个物体或被一个物体所撞击。用于表征其严重程度的参数主要为撞击
速度，另外还包括撞击物体硬度和撞击角度。
挤压——指货包局部或大面积地经受结构载荷但又不属于冲击或贯穿的情况。用于表
征其严重程度的参数为挤压力和挤压面积。
４．５０ ５．９７ ２．２２×１０１ ３．９２×１０ｌ ２．７６×１０１
１．１２×１０２
４．１８×１０２ ７１３３×１０‘
５
５．２４×１０２
总风险
万方数据
１０１
☆可靠性论文・２００４・增刊
５结束语 故障树分析可用于得出乏燃料公路运输中可导致放射性物质释放的事故序列。分析表明， 只有十分强烈的撞击和长时间的火烧才会导致放射性物质释放到环境。估算得到秦山核电站 乏燃料公路运输的总风险只有６．６０×１０。６人・ｓｖ／次运输，而且由于乏燃料运输将采取警车开 道、警卫护送、限制车速、桥梁加固等安全措施，实际运输的风险将大大降低。 对事故序列风险排序表明，涉及火烧的事故对事故风险的贡献最大，因此运输中采取增
盖上产生的破口或裂缝，此外还可能通过阀门和管道通道，但由于容器设计时对阀门和管道
采取了保护性设计，其直接受损伤的可能性很小，可不予考虑。 运输事故中货包或车辆与周围环境会产生相互作用（称为运输事故环境），根据对运输 事故景象的分析，可将运输事故环境分为五种，即火烧、撞击、贯穿、挤压和浸没。这五种
事故环境的定义和用于表征其严重程度秦山核电站乏燃料运输方案为：运输方式为公路运输，运输起点秦山
核电站，终点４０４厂，运输距离约３０００公里。运输容器为ＮＴＣ—ＳＡＣ型钢一铅结构的乏燃
料运输容器，每个容器装２６组乏燃料组件，货包重量约１２０ｔ。乏燃料组件的平均燃耗为
３００００ＭｗＤ爪，，初始口３ｕ浓缩度为３．４％，冷却时间１０年。
ａ１．，Ｓｈｉｐｐｉｌｌｇ ｃｏｎｔａｉｎｃｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｈｉｇｈｗａｙ ａｎｄ ｒａｉｌｗａｙ ａｃｃｉｄｃｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，
阿『ＩｌＥＧ腰一４８２９，Ｖ０１．１．１９８７．
４ ５ ＮＡＣ－ＳＴＣ ｓｔ０豫ｇｅ ｔｒ锄ｓｐｏｎ ｃ舔ｋ
ｓ疵哆蛆ａｌｙｓｉｓ
ｒｅｐｏｎ，ＮＡＣ
Ｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌ，１９９９．
２运输事故环境
在乏燃料运输事故中，必须使容器和组件同时失效才会导致放射性物质释放到环境。可 能导致放射性物质释放的环境的途径【１】可分为两部分考虑：一是组件破裂后放射性物质从乏 燃料组件向容器内腔的释放，其释放机制主要有撞击破裂、热压破裂和扩散等；二是容器失 效后放射性物质由容器内腔向环境的释放，释放通道主要有容器端盖密封处、容器筒体和端
图１
乏燃料公路运输故障树总图
１０２
万方数据
可靠性论文・２００４・增刊☆
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Ｎ匝
万方数据
１０３
☆可靠性论文・２００４・增刊
６
１
参考文献
Ｊ．Ｌ．Ｓｐｍｎｇ，Ｄ．Ｊ．Ａ衄ｅ蛐蛆，Ｎ．Ｌ．Ｂｒｅｉｖｉｋ，ｅｔ ａ１．，Ｒｅｅｘ锄ｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｅｎｔ ｆＩｌｅｌ ｓｈｉｐｍｅｎｔ ｒｉｓｋ ｅｓｔｉｍａｔｃｓ，ＮＵＲＥＧ／ＣＲ一６６７２，Ｖ０１．１，２０００．