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分享故障树(FTA)的两个应用案例:化学爆炸事故分析与汽车故障

归档日期:07-09       文本归类:故障分析      文章编辑:爱尚语录

  原标题:分享故障树(FTA)的两个应用案例:化学爆炸事故分析与汽车故障诊断

  化工生产常处于易燃、易爆、有毒的生产环境中,经常会引发各类事故。拟建的亚洲首家甲醇羰基化合成醋酐生产即属此类。应用FTA对其进行分析,目的在于找出事故发生的基本原因事件,以便对甲醇羰基化生产醋酐采取安全措施和加强安全监控。

  拟建的醋酐合成单元处于易燃、易爆、有毒的生产环境中,而且该单元的羰基化合成反应釜又是醋酐合成的核心设备。与此同时,又鉴于此生产过程在亚洲属新工艺,尚无生产经验,故拟选用“甲醇羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸”作为顶上事件。

  从顶上事件开始,采用演绎分析法,一级一级往下找出所有原因事件,直到最基本的原因事件为止。

  每一层事件都按照输入(原因)输出(结果)之间逻辑关系用逻辑门连接起来,从而按其逻辑关系画出事故树。

  以T“羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸”为顶上事件,故首先将此顶上事件写在事故树图的最上方的矩形方框内。由反应釜爆炸可知,只有在“反应压力异常升高”、“压力超过反应釜的承受能力”和“控制系统故障”三者中,第一、第二原因同时发生且在第三原因存在的条件下,反应釜爆炸事故才可能发生,因此第一层逻辑门为件与门。

  依次类推,直至事故树的规模和分析深度已达到可认为是基本事件的程度为止,得到“羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸”的事故树图,如图1所示:

  成功树的画法是将事故树的“与门”全部换成“或门”,“或门”全部换成“与门”,并把全部事件的发生变成不发生,就是在所有事件上都加“’”,使之变成原事件的补的形式。经过这样变换后得到的树形就是原事故树的成功树,这种做法的原理是根据布尔代数的德·摩根定律。

  (1)由本例最小割集与最小径集的对比,可知最小径集的数量少而且最小径集中含的基本事件数量少,计算结构重要系数较简单,故采用最小径集的计算方法计算。

  由FTA分析得出的各基本事件的结构重要度系数知,各基本事件对顶上事件影响重要程度的相对大小,籍此可以找出系统的最薄弱环节,从而确定所应采取相应安全措施的优先顺序,实现对生产安全进行科学、合理、有效的控制。

  1. 由故障症状、故障原因的层级关系,确定从顶端到中间、再到底端事件的全部事件列表

  在故障树中,首先要分析的系统故障事件称顶端事件,在汽车故障中顶端事件是指最初故障症状。其次,把不能再分开的基本事件称底端事件,在汽车故障中底端是指最小故障点。

  最后,把其他事件称中间事件。故障树是由第一层顶端事件、多层中间事件、最后一层底端事件构成。注意:故障树中的底端事件不是最终故障原因,而仅仅是最小故障点,如下图所示。

  故障树是根据故障症状与故障原因间的逻辑关系建立起来的,首先将顶端事件用矩形符号表示,底端事件用圆形符号表示绘制成图1的形式。然后再确定各层事件的逻辑关系,主要由“与”和“或”两种组成,并将各层事件用逻辑符号连接起来。逻辑“或”用符号表示。

  “或”表示低一层事件发生时,上一层事件就会发生。事件间的“或”关系是汽车故障中最常见的逻辑关系。例如:各缸没有点火和各缸没有喷油这两个事件中,只要有一个发生,发动机就不能启动。其逻辑关系图如下图所示。

  “与”表示低一层的所有事件都发生时,上一层的事件才发生。例如:机油滤清器堵塞和旁通阀堵塞这两个事件中。必须是同时发生才会导致机油压力完全没有。其逻辑关系图如下图所示。

  对故障树定性分析的主要目的是找出导致事件发生的全部可能,也就是导致故障症状发生的所有原因。弄清发生某种故障到底有多少种可能性。

  故障树分析法在汽车故障中上实际运用主要体现在汽车制造厂家提供的维修手册中的故障诊断指导表格和流程图,即故障诊断原因对照表和故障诊断流程图,前者是故障树的直接应用,后者是故障树的延伸应用。因篇幅有限本文只对前者举例说明。

  故障症状原因对照表将故障症状(顶端事件)与故障原因(故障部件)以表格的形式列出,它将顶端事件和对应的全部底端事件用表格的形式表现出来,表格中的一个故障症状与多种可能的故障原因直接对应。

  上表是福特汽车公司生产的蒙迪欧汽车空调系统故障症状原因对照表,左边是故障症状,即顶端事件,右边是对应的可能原因,即底端事件。每一个可能的原因就是一个最小割集,对应一个故障的症状的所有可能原因,就是全部的最小割集。显然这是故障树的定性分析应用。

  故障症状原因对照表是对汽车故障诊断非常有用的指导性资料,它可以帮助汽车维修人员迅速准确地查出常见故障原因,是十分有效的诊断工具。但是对于少见的和特殊的汽车故障症状的原因不一定能够在对照表中查列。因此,在实际的汽车故障诊断中还要注意查找技术通报信息(TSB通报),TSB通报信息会将某一车型在一段时间内所发生的典型案例公布发表,以便全球范围内的汽车维修人员参考。

  综上所述,故障树分析法在汽车故障诊断中的应用结果是汽车故障症状原因对照表可以作为一个十分有效的辅助工具使用,它具有方便快捷的使用价值。但存在着对常见故障和多发故障症状和原因列举过多,而对于少数故障和特殊故障症状和原因又列举不足的缺陷,因此,在实际故障诊断中要配合流程图来进行。

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