夏青耐　戴曉江　徐丹

摘要：為了在我國現(xiàn)代電力中更好的應(yīng)用新技術(shù)新工藝，以達(dá)到自動(dòng)化生產(chǎn)與安全管理的目的。以某一大型火力發(fā)電廠為例，在充分認(rèn)識到電廠火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用Isograph軟件，建立事故樹和進(jìn)行事故樹分析，詳細(xì)介紹了Isograph軟件基于事故樹分析的過程和方法，分析研究的結(jié)果顯示了系統(tǒng)的可靠性和事故樹分析技術(shù)在電廠消防安全中所體現(xiàn)的重要價(jià)值。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)； 事故樹分析； Isograph； 火電廠

中圖分類號：TN964?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004?373X（2013）02?0168?03

由于近年來，越來越先進(jìn)的技術(shù)特別是在中國電力行業(yè)的保護(hù)系統(tǒng)使用，更多、更復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化的程度也越來越高，因此，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的安全性和可靠性也受到了更多的關(guān)注。事故樹分析（FTA）技術(shù)，是安全性分析和系統(tǒng)可靠性工程設(shè)計(jì)的最佳手段【1】。

從20世紀(jì)60年代初，事故樹分析技術(shù)誕生，特別是在最近幾年的發(fā)展，影響了許多先進(jìn)國家的工程師和可靠性專家。工程中的理論研究結(jié)果已經(jīng)被非常廣泛的應(yīng)用，使它成為國際上公認(rèn)的最為簡單有效的故障診斷分析和可靠性分析方法之一。它可以引導(dǎo)的優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，維修作業(yè)和薄弱環(huán)節(jié)的分析是一個(gè)非常強(qiáng)大的工具。Isograph可靠性軟件是隸屬于英國Isograph公司下的軟件產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)，能源，電子，航空航天，船舶，鐵路，電力，教育，醫(yī)藥等12個(gè)大的行業(yè)。事故樹FaultTree+是 Isograph公司的事故樹分析工具，軟件的貢獻(xiàn)為可以快速檢索的定位邏輯門或事件，可以在圖形和數(shù)據(jù)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)管理，進(jìn)行精確的計(jì)算和簡化計(jì)算，并提供更多的優(yōu)化功能[2]。

1 事故樹分析技術(shù)

事故樹分析的基本程序，往往會因?yàn)榉治龅哪康牟煌?、不同的評價(jià)對象而不同，但一般可按如圖1進(jìn)行。

1.1 確定頂事件

創(chuàng)建一個(gè)熟悉的系統(tǒng)的事故樹，必須首先要確定頂事件。頂事件可以選擇取決于分析目的而考慮系統(tǒng)的技術(shù)性能，經(jīng)濟(jì)，安全和可靠性的重大故障事件?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的可靠性，安全性分析，將一個(gè)更高層次的風(fēng)險(xiǎn)事件作為頂事件，如濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，水幕系統(tǒng)和雨淋系統(tǒng)等，這些事件的風(fēng)險(xiǎn)會有一個(gè)顯著的影響。

1.2 建立事故樹

首先應(yīng)該熟悉系統(tǒng)的事故樹明確的建立目標(biāo)，分析，以確定事故的標(biāo)準(zhǔn)，確定該系統(tǒng)的邊界，不感興趣或事件沒有成熟的原因，可以直接用來作為底事件，而不進(jìn)行分析。創(chuàng)建事故樹應(yīng)更全面地了解該系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)原則，對事故原因的分析會更準(zhǔn)確，事故樹的建立將更加全面[3]。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的主要功能如下：火災(zāi)發(fā)生時(shí)，探測器將發(fā)射信號傳輸?shù)綀?bào)警控制器，通過聲、光信號表現(xiàn)，在控制面板上顯示火災(zāi)發(fā)生位置，以達(dá)到預(yù)期報(bào)警目的，或手動(dòng)報(bào)警?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的組成如下：

（1）探測器。煙霧探測器，火焰探測器，感溫探測器。

（2）手動(dòng)報(bào)警裝置。手動(dòng)報(bào)警按鈕。

（3）控制報(bào)警探測系統(tǒng)。集中報(bào)警，區(qū)域報(bào)警，控制中心報(bào)警。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警條件為：探測器探測到火警信號，并且傳輸?shù)綀?bào)警控制器，此時(shí)有聲音的表現(xiàn)和光信號出現(xiàn)，然后控制面板顯示屏顯示火災(zāi)位置。正常情況下，沒有異常。本文運(yùn)用Isograph軟件，如圖2所示，建立火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的事故樹，所有的事件均在表1顯示。Isograph可以建立龐大而復(fù)雜的事故樹，并有顯示功能和分頁編輯功能。

1.3 定性分析

事故樹的定性分析，首先就是求最小割集。其基本目的是找出所有可能發(fā)生的事故，導(dǎo)致頂事件的出現(xiàn)，因此，幫助確定事故隱患，避免遺漏重要的事故，以幫助指導(dǎo)事故的診斷，進(jìn)行維修計(jì)劃。

求最小割集通常會用下行法或者是上行法，但是利用Isograph軟件可以不簡化事故樹就能直接求得最小割集[4]。圖2中，事故樹的最小割集結(jié)果為：X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，因此，可以看出底事件發(fā)生的直接結(jié)果，將會導(dǎo)致頂事件的發(fā)生。底事件X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7對頂事件的影響具有同等的重要性。

1.4 定量分析

事故樹的最小割集確定以后，可以使用事故數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析。定量分析的內(nèi)容為：計(jì)算頂事件概率和計(jì)算底事件的重要度。

1.4.1 頂事件發(fā)生概率計(jì)算

圖2火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

在軟件對話框中，輸入故障率和修復(fù)率。如果沒有修復(fù)率數(shù)據(jù)，就輸入惟一的故障率相關(guān)數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)默認(rèn)的不可修部件的一部分。底事件的故障率應(yīng)用到軟件中后可以在定量風(fēng)險(xiǎn)評估的故障頻率的基礎(chǔ)上得到頂事件的故障頻率。

1.4.2 重要度的分析

重要度：故障事件中的一個(gè)組件或者是系統(tǒng)的割集的頂事件所發(fā)生概率的影響，是時(shí)間的函數(shù)，是組件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可靠性參數(shù)。它對于預(yù)測和分配系統(tǒng)的可靠性，操作和維護(hù)，以及存儲管理的重要程度，起到了指導(dǎo)作用[6]。例如，元件的可靠性參數(shù)的變化，可以引起系統(tǒng)的可靠度變化；按照組件的重要順序來檢查，修理，發(fā)現(xiàn)故障和較大的元件的重要性改善，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

Isograph軟件可以用來計(jì)算以下重要度：

（1）Birnbaum重要度（概率重要度）。概率重要度被定義為：從正常情況下到故障發(fā)生的第i個(gè)組成部分，系統(tǒng)從正常然后到故障狀態(tài)的概率。它反映的是基本概率事件得變化對系統(tǒng)變化的可能性影響[7]。

（2）福塞爾和維斯利重要性（FV重要度）。福塞爾和維斯利的重要研究發(fā)現(xiàn)：只有在關(guān)鍵狀態(tài)下的組件是不夠的，還必須掌握組成部分在非關(guān)鍵時(shí)刻的重要度。所謂非關(guān)鍵狀態(tài)，是指當(dāng)組件從正常到故障狀態(tài)，頂事件不會發(fā)生，但組件對頂事件發(fā)生的概率有一定的影響的狀態(tài)。

（3）BarlowProschan（BP重要度）。BP重要度，是指組件在過去一段時(shí)間里發(fā)生故障對頂事件發(fā)生概率的影響。

1.5 分析結(jié)果

從分析結(jié)果可以看出，底事件X1（煙霧探測器故障），X2（感溫檢測器故障），X3（火焰探測器故障），X4（手動(dòng)報(bào)警按鈕故障），X5的（區(qū)域報(bào)警故障），X6（集中報(bào)警故障），X7（控制中心報(bào)警故障）對于頂事件的發(fā)生，其影響是非常大的。它可以從圖2顯示出，X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7任何一個(gè)發(fā)生，會導(dǎo)致頂事件發(fā)生，即火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)故障。因此，為了避免此類故障的發(fā)生，根據(jù)安裝環(huán)境，選擇適當(dāng)?shù)撵`敏度探測器，在安裝時(shí)，應(yīng)避開風(fēng)口和風(fēng)速較大的渠道，定期檢查，清洗和更換探測器視情況而定[8]。檢查機(jī)器，故障排除，或按照下面的方法，由一個(gè)外部表或診斷程序檢查，以確定故障。損壞后如果及時(shí)更換，將不會影響系統(tǒng)的運(yùn)作。用表檢查絕緣水平，檢查連接器，布線，采用焊接，塑封和其他技術(shù)手段。這將會減少頂事件發(fā)生的概率，達(dá)到降低風(fēng)險(xiǎn)的最終目的[9]。

2 結(jié) 語

本文介紹了使用Isograph建立事故樹和事故樹分析的方法，特別是對軟件的故障率和重要度的計(jì)算方法的解釋。使用Isograph軟件進(jìn)行事故樹分析，可以大大的提高故事樹分析的效率，同時(shí)，也提高了事故樹分析的準(zhǔn)確性[10]。事故樹分析法簡明，直觀，圖形化和易于理解，是對電廠火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行安全性、可靠性、部件重要度分析等的有效數(shù)學(xué)工具。用事故樹分析危險(xiǎn)事件之后，能夠分析出危險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)量化水平，并且提供一個(gè)更科學(xué)，更準(zhǔn)確的評估結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

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[10] 張麗娜，武彤，劉金安，等.基于Isograph的故障樹分析技術(shù)在軌道客車中的應(yīng)用[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2011（6）：38?40.