[發明專利]一種基于故障樹分析旁聯冗余系統可靠性的方法

有效

• 申請號: 201810172075.6
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108388740B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張敏;張志儉;張華志;陳思娟;王賀;馬穎菲;徐安琪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 北京東正專利代理事務所(普通合伙) 11312
• 代理人: 劉瑜冬

1.一種基于故障樹分析旁聯冗余系統可靠性的方法，其特征在于，該方法包括：

S1：建立旁聯冗余系統的故障樹模型，所述旁聯冗余系統為由運行設備單元、備用設備單元，切換運行設備單元構成的核電站中的冷卻水系統；本步驟S1的具體過程包括：

S11：確定故障樹結構中的最頂層事件；所述最頂層事件為系統未能持續運行保證額定流量的流體輸出的事件；

S12：逐層尋找引起最頂層事件的原因，直至確定出完整的最底層的事件，即完成故障樹模型的建立；此處的步驟S12的具體過程包括：

N1：按照系統-分系統-設備-設備失效模式的順序，逐層尋找引起最頂層事件的原因；所述設備包括泵裝置、閥門裝置和切換裝置，所述泵裝置包括一個運行泵單元和兩個備用泵單元，所述閥門裝置包括一個運行閥門單元和兩個備用閥門單元，所述切換裝置包括兩個切換單元；

N2：將一個冗余列作為一個分系統，建立“系統-冗余列”的模型；

N3：確定冗余列失效的順序依賴關系，建立“順序失效組”；

N4：確定每個設備的失效模式以及設備失效模式間的順序依賴關系，建立“冗余列-設備-設備失效模式”間順序依賴關系的模型；

N5：將每個設備失效模式均分析完整作為故障樹的最底層事件，即完成故障樹建模；

S2：對建立的故障樹進行定性分析，其具體過程為：按照預設的邏輯運算規則，確定導致最頂層事件發生的所有事件的最小組合，其中所述所有事件中的部分事件具有順序關系；上述預設的邏輯運算規則包括單順序規則、多重順序規則和混合順序規則，其中：

單順序規則包括：

分配律：

A|(B∪C)＝A|B∪A|C，A∪B|C＝(A∪B)|(A∪C)，

A|(B∩C)＝A|B∩A|C，A∩B|C＝(A∩B)|(A∩C)；

吸收律：

A∪A|B＝A，A|(A∪B)＝A；

互補律：

多重順序規則為：

A|B|C＝A|B|C，A|B|C＝AB|C，A|B|C∩A|B＝A|B|C

混合順序規則為：

上述邏輯運算規則中的A是指切換單元失效事件，B為運行泵單元失效事件，C為運行閥門單元失效事件，其分為運行閥門單元的運行失效事件或需求失效事件；

S3：基于S2中定性分析的結果對故障樹進行定量分析；其具體過程為包括：

S31：確定最底層事件的發生概率；

S32：根據最底層事件的發生概率，計算最小組合發生失效的概率，過程如下：

對于同一邏輯門下單一順序邏輯的定量計算：

其中，表示在(0，t)時間內的發生概率；若第i個失效事件為需求失效，則

對于不同邏輯門下單一順序邏輯的定量計算：

其中，P{A₁|A₂|…|A_n，t}表示在(0，t)時間內的發生概率；若第i個失效事件為需求失效，則

P{A₁|A₂|…|A_n，t}＝Q_i*P{A₁|A₂|…|A_i-1|A_i+1|…|A_n，t}

上述A_i表示第i個設備的失效事件，i＝1，2，…，n；f(t)為失效概率密度函數，即在t時刻單位時間內發生失效的概率，Q_i為第i個設備失效事件發生失效的概率值；

對于混合順序邏輯的定量計算：

S33：根據最小組合發生失效的概率，計算最頂層事件的發生概率，過程如下：根據最小組合發生失效的概率，采用相容事件的概率公式計算最頂層事件的發生概率，其中，相容事件的概率公式為：

其中，M_i表示第i個設備的最小組合；P(M_i)表示最小組合M_i的發生概率。