利用GO-FLOW方法通过降阶模型对共因故障进行量化分析

《RELIABILITY ENGINEERING & SYSTEM SAFETY》：Quantification of Common Cause Failures with Reduced Order Models using GO-FLOW Method

本研究提出基于GO-FLOW方法的共同原因故障降阶分析算法，以核电站辅助给水系统泄漏故障为案例，对比故障树分析法（FTA），验证了动态配置变化对CCF的影响及多参数模型在系统可靠性分析中的有效性。

　　

蒋传龙|李丰军|王明|杨军

华南理工大学电力工程学院，中国广州五山路381号，510640

摘要

共因故障（CCFs）是影响安全相关系统可靠性性能的关键因素，因为它们可能导致多个组件在共同原因的作用下同时发生故障。传统的CCF分析方法通常依赖于静态的组假设，未能考虑由技术进步和运营数据更新驱动的动态调整。本文提出了一种使用GO-FLOW方法的降阶模型进行CCF分析的新算法。通过核电站辅助给水系统（AFW）泄漏故障的基准案例，证明了该方法的优越性和有效性，将GO-FLOW方法与故障树分析（FTA）进行了对比。此外，还研究了与观察到的组件故障及计划维护和测试相关的共因组件组（CCCG）的共因故障概率条件，比较了$\beta ,\alpha$和MGL模型。结果表明，CCCG内的动态配置变化对共因故障有显著影响。通过结合各种参数模型，可以实现精确的GO-FLOW解决方案，从而对共因故障进行定量和定性分析。

章节摘录

引言

共因故障（CCFs）是依赖冗余和多样性来提高可靠性的安全工程系统中故障的关键因素[1]。共因故障分析是一种系统化的过程，用于在可靠性工程和系统安全中识别、描述和量化多个组件或子系统因共同原因同时发生故障的风险。CCF分析的目的是帮助分析师区分独立故障和共因故障

GO-FLOW方法论的基础

GO-FLOW方法[32]是由松冈T.和小林M.在1988年开发的一种以成功为导向的系统可靠性和安全性分析技术。GO-FLOW使用GO-FLOW运算符和信号，在现象学和统计上一致的平台上来表示技术系统和过程的动态行为。如表1所示，GO-FLOW方法[13]定义了14个标准化的GO-FLOW运算符。GO-FLOW运算符可以分为四类：i) 信号

基于GO-FLOW方法的共因故障分析算法

正如我们在第2节中介绍的，GO-FLOW方法可以通过捕捉网络中的内在流动动态来建模和分析系统的可靠性。其核心是使用图形模型来表示系统组件、相互依赖性及其运行状态。该方法利用GO-FLOW模型的构建，其中节点代表系统组件，有向边表示组件的流动

案例研究：核电站辅助给水系统的共因故障分析

在本节中，以核电站的辅助给水（AFW）系统为例，说明如何使用GO-FLOW方法进行共因故障分析。首先在第4.1节介绍AFW系统的描述。然后在第4.2节开发AFW系统的GO-FLOW模型。在第4.3节中，使用GO-FLOW方法对AFW系统中的CCCG进行降阶分析，以进行共因故障分析。同时进行了CCCG规模敏感性分析

讨论

共因故障分析对于识别和减轻由于共同根本原因导致多个组件、系统或子系统故障的风险至关重要。共因故障事件突显了依赖性故障在增加整体系统风险方面的关键作用，因为它们可能会削弱系统冗余设计的有效性。通过将参数模型集成到GO-FLOW方法中，本研究有效地量化了共因故障的影响

结论

本文提出了一种结合CCCG降阶的新GO-FLOW算法，用于共因故障分析。可以将各种参数模型（例如β, α、MGL模型）纳入GO-FLOW方法中，以全面分析系统范围内的独立故障和共因故障。通过核电站辅助给水系统的案例研究证明了所提方法的有效性。分析了一个包含四个止回阀的CCCG

未引用的参考文献

[15,26,40]

CRediT作者贡献声明

蒋传龙：撰写——原始草稿、调查、数据整理、概念化。李丰军：验证、形式分析。王明：可视化、资源整理。杨军：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理。