安全评价中事故树分析法

课程设计（学年论文）课题名称：事故树分析法在加油站安全评价中的研究学生学号：1201050117专业班级：安全工程01班学生：吴川学生成绩：指导教师：雷克江课题工作时间：2015年6月3日至 2015年6月16日工程大学制安全评价，国外也称为安全风险评价或危险评价，它是以实现工程、系统安 全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对工程、系统中存在的危险、有害因 素进行辨识与分析，判断工程、系统发生事故和职业危害的可能性与其严重程度， 从而为制定防措施和管理决策提供科学依据。安全评价是衡量风险，实现安全生 产的重要途径。安全评价既需要安全评价理论的支撑，又需要理论与实际经验 的结合，二者缺一不可。安全评价作为安全生产的至关重要环节，使得对建设项目进行安全评价，已成 为必须进行的重要举措，因而客观形势对安全评价工作的研究提出了大量迫切的 新课题，其中对安全评价方法的研究就是一个极其重要的方面。为此，对进行安全 评价常用的事故树分析法（Fault Tree Analysis,简称FTA）进行了较为深入的 研究。事故树分析法是安全系统工程中常用的一种演绎推理分析方法，这种方法 将系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种 称为事故树的树形图表示，通过对事故树的定性与定量分析，找出事故发生的主 要原因，为确定安全对策提供可靠依据，以达到预测与预防事故发生的目的。目 前，事故树分析法已从宇航、核工业进入一般电力、化工、机械、交通等领域， 它可以进行故障诊断、分析系统的薄弱环节，指导系统的安全运行，实现系统的 优化设计。事故树分析法起源于故障树分析法，是安全系统工程的重要分析方法之一， 它是从要分析的特定事故或故障开始（顶上事件），层层分析其发生原因，直到 找出事故的基本原因，即故障树的底事件为止。这些底事件又称为基本事件，它 们的数据是已知的或者已经有过统计或实验的结果。它能对各种系统的危险性进 行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在 原因。用它描述事故的因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性强，既可定性分 析，又可定量分析。目录前言1第一章安全评价中事故树分析法的背景1第二章事故树分析法的基本概念22.1事故树的定义22.2事故树的符号与其意义22.2.1 事件符号22.2.2逻辑门与其符号3第三章事故树分析法的编制43.1编制事故树的方法43.2分析步骤43.3事故树的定性分析43.4事故树的定量分析5第四章事故树分析法的实际应用74.1事故树分析法在建筑施工行业的应用74.1.1简介74.1.2事故树分析74.2 事故树分析法在化工企业的应用84.2.1简介84.2.2事故树分析84.3 事故树分析法在矿山灾害的应用94.3.1简介94.3.2事故树分析。10第五章结论10参考文献11第一章安全评价中事故树分析法的背景事故树分析（AccidentTreeAnalysis,简称ATA）法起源于故障树分析法（简 称FTA），是安全系统工程的重要分析方法之一，是一种演绎的安全系统分析方 法。事故树分析法（Accident Tree Analysis，简称ATA）起源于故障树分析法 （Fault Tree Analysis，简称FTA），是从要分析的特定事故或故障（顶上事 件）开始，层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因（底事件）为止。这 些底事件又称为基本事件，它们的数据已知或者已经有统计或实验的结果。20世纪60年代初期，很多高新产品在研制过程中，因对系统的可靠性、安 全性研究不够，新产品在没有确保安全的情况下就投入市场，造成大量使用事故 的发生，用户纷纷要求厂家进行经济赔偿，从而迫使企业寻找一种科学方法确保 安全。事故树分析首先由美国贝尔研究所于1961为研究民兵式导弹发射控制系统 时提出来，1974年美国原子能委员会运用FTA对核电站事故进行了风险评价， 发表了著名的拉姆逊报告。该报告对事故树分析作了大规模有效的应用。此 后，在社会各界引起了极大的反响，受到了广泛的重视，从而迅速在许多国家和 许多企业应用和推广。中国开展事故树分析方法的研究是从1978年开始的。当 时很多部门和企业进行了普与和推广工作，并取得一大批成果，促进了企业的安 全生产。80年代末，铁路运输系统开始把事故树分析方法应用到安全生产和劳 动保护上来，也已取得了较好的效果。事故树分析方法可用于洲际导弹（核电站）等复杂系统和其他各类系统的可 靠性与安全性分析，各种生产的安全管理可靠性分析和伤亡事故分析。它同时也 可向成功树进行转换。第二章事故树分析法的基本概念2.1事故树的定义形似倒立着的树。树的“根部”顶点节点表示系统的某一个事故，树的“梢”底部节点表示事故发生的基本原因，树的“枝杈”中间节点表示由基本原 因促成的事故结果，又是系统事故的中间原因；事故因果关系的不同性质用不同 的逻辑门表示。这样画成的一个“树”用来描述某种事故发生的因果关系，称之 为事故树。2.2事故树的符号与其意义事故树是由各种符号和其连接的逻辑门组成的。2.2.1事件符号1、矩形符号用它表示顶上事件或中间事件。将事件扼要记入矩形框。必须注意，顶上事 件一定要清楚明了，不要太笼统。例如“交通事故”，“爆炸着火事故”，对此 人们无法下手分析，而应当选择具体事故。2、圆形符号它表示基本（原因）事件，可以是人的差错，也可以是设备、机械故障、环境 因素等。它表示最基本的事件，不能再继续往下分析了。3、屋形符号它表示正常事件，是系统在正常状态下发生的正常事件。4、菱形符号它表示省略事件，即表示事前不能分析，或者没有再分析下去的必要的事件。1(f)S3-J 忡#2.2.2逻辑门与其符号1、与门符号与门连接表示输入事件B1、B2同时发生的情况下，输出事件A才会发生的 连接关系。二者缺一不可，表现为逻辑积的关系，即A=B1EB2。在有若干输入 事件时，也是如此。2、或门符号表示输入事件B1或B2中，任何一个事件发生都可以使事件A发生，表现为 逻辑和的关系即A=B1UB2。在有若干输入事件时，情况也是如此。3、条件与门符号表示只有当B1、B2同时发生，且满足条件a的情况下，A才会发生，相当 于三个输入事件的与门。即A=B1nB2na，将条件a记入六边形。4、条件或门符号表示B1或B2任何一个事件发生，且满足条件B，输出事件A才会发生， 将条件B记入六边形。5、限制门符号它是逻辑上的一种修正符号，即输入事件发生且满足条件Y时，才产生输 出事件。相反，如果不满足，则不发生输出事件，条件Y写在椭圆形符号。第三章事故树分析法的编制3.1编制事故树的方法人工编制事故树的常用方法为演绎法，它是通过人的思考去分析顶事件是怎 样发生的。演绎法编制时首先确定系统的顶事件，找出直接导致顶事件发生的 各种可能因素或因素的组合即中间事件。在顶事件与其紧连的中间事件之间，根 据其逻辑关系相应地画上逻辑门。然后再对每个中间事件进行类似的分析，出其 直接原因，逐级向下演绎，直到不能分析的基本事件为止。3.2分析步骤1、确定所分析的系统。2、熟悉所分析的系统。3、调查系统发生的各类事故。4、确定事故树的顶上事件。5、调查与顶上事件有关的所有事件。6、事故树作图。3.3事故树的定性分析1. 结构函数若事故树有n个相互独立的基本事件，Xi表示基本事件的状态变量，X1 仅取1或0两种状态；6表示事故树顶事件的状态变量，6也仅取1或0两种 状态，则有如下定义：因为顶事件的状态完全取决于基本事件Xi的状态变量(i=1, 2,，n), 所以6是X的函数，艮即 6 = 6(X)其中,X=(X1, X2,Xn),称6(X)为事故树的结构函数。2. 最小割集在事故树中，我们把引起顶事件发生的基本事件的集合称为割集，也称截集 或截止集。一个事故树中的割集一般不止一个,在这些割集中，凡不包含其他割集 的，叫做最小割集。3. 最小径集在事故树中，当所有基本事件都不发生时，顶事件肯定不会发生。然而，顶 事件不发生常常并不要求所有基本事件都不发生，而只要某些基本事件不发生 顶事件就不会发生。这 些不发生的基本事件的集合称为径集，也称通集或路集。 在同一事故树中，不包含其他径集的径集称为最小径集。如果径集中任意去掉一 个基本事件后就不再是径集，那么该径集就是最小径集。所以，最小径集是保证 顶事件不发生的充分必要条件。3.4事故树的定量分析1. 基本事件的发生概率(1) 系统的单元故障概率基本事件的发生概率包括系统的单元(部件或元件)故障概率与人的失误概 等，在工程上计算时，往往用基本事件发生的频率来代替其概率值。在工程实践中可以通过系统长期的运行情况统计其正常工作时间、修复时 间与故障发生次数等原始数据，就可近似求得系统的单元故障概率。(2) 人的失误概率人的失误是另一种基本事件，系统运行中人的失误是导致事故发生的一个 重要原因。人的失误通常是指作业者实际完成的功能与系统所要求的功能之间的 偏差。人的失误概率通常是指作业者在一定条件下和规定时间完成某项规定功能 时出现偏差或失误的概率，它表示人的失误的可能性大小，因此，人的失误概 率也就是人的不可靠度。一般根据人的不可靠度与人的可靠度互补的规则，获得 人的失误概率。2. 顶事件的发生概率(1)状态枚举法顶事件的发生概率P(T)可用下式定义：2-HP(r)=也顷U F产屯-口)从式(3-17)可看出：在n个基本事件两种状态的所有组合中，只有当6 p(X)二1时，该组合才对顶事件的发生概率产生影响。所以在用该式计算时，只需 考虑6p(X)=1的所有状态组合。首先列出基本事件的状态值表，根据事故树的 结构求得结构函数6p(X)值,最后求出使6p(X)=1的各基本事件对应状态的概 率积的代数和，即为顶事件的发生概率。(2) 最小割集法导致顶上事件发生的基本事件的集合。也就是说事故树中一组基本事件的发 生，能够造成顶上事件发生，这组基本事件就叫割集。引起顶上事件发生的基本 事件的最低限度的集合叫最小割集。(3) 最小径集法如果事故树中某些基本事件不发生，顶上事件就不发生。那么，这些基本事 件的集合称为径集。不引起顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合叫最小径 集。(4) 顶事件发生概率的近似计算如前所述，计算顶事件发生概率的精确解。但在许多工程问题中，这种精确 计算是不必要的，这是因为统计得到的基本数据往往是不很精确的，因此，用基 本事件的数据计算顶事件发生概率值时精确计算没有实际意义。所以，实际计算 中多米用近似算法。近似计算方法有： 最小割集逼近法 最小径集逼近法 平均近似法 独立事件近似法第四章事故树分析法的实际应用4.1事故树分析法在建筑施工行业的应用4.1.1简介现在建筑施工安全评价基本上采用的是安全检查表法，该方法虽然容易理 解、便于掌握，但只能作定性分析，不能量化危险度，也无法描述事故原因与事 故发生之间的逻辑关系。1某电梯公寓工程发生了一起施工人员从脚手架坠落 的死亡事故，“高空坠落”是建筑施工中最常见的伤亡事故，几乎占死亡事故近 一半，以下就以此事件做了事故树分析4.1.2事故树分析通过最小割集判断结构重要度，造成从脚手架坠落死亡事故原因的大小依 次为：无安全网防护；工人身体重心超出脚手架；在脚手架上滑倒；身体失去 平衡；忘记佩戴安全带；移动时取下安全带；安全带折断；挂安全带的支撑物 破坏。求事故树最小径集的方法是利用它与最小割集的对偶性，将事故树中的与 门换成或门、或门换成与门，中间事件和基本事件的发生改为不发生。这样，便 得到了事故的对偶树，即成功树，成功树是表示顶上事件不发生的逻辑关系图。 成功树结构重要度顺序指示各事件的重要地位，结构重要度排在前面的事件是 最有效预防该事故发生的措施，它是系统安全的关键所在，也就是安全技术措 施和安全管理的重点容，应优先采用，即可起到预防事故发生的目的。在本例 中，中间有安全网、身体重心不超出脚手架、佩戴安全带等都是防止事故发生的 有效措施。实际工程情况也证明，采取这些措施后，高空坠落的死亡事故将会 大大降低。4.2事故树分析法在化工企业的应用4.2.1简介化工生产企业的生产原料、半成品、成品与生产废弃物大多具有易燃易爆 性和毒性，如果对生产过程中的安全隐患认识不够，就不能采取与时有效的措 施控制火灾爆炸事故发生。2本段以某环氧乙烷生产企业为例，对其工艺流程 中的危险因素进行辨识与分析，然后进行事故树分析，根据分析结果提出相应 的安全措施。4.2.2事故树分析环氧乙烷合成的工艺流程火灾爆炸事故树皆.3暮件房称结构更 要度代妈事件岳祥要度0, 924 9胜温度升高XI描环句与此化利携袖0.924KI110乙块遍料条蜿故岸0 953 1A3明火0. 937 5YH氏缩机长就董戒小0. 953 1电大花0. 939 5XI2史全闽开启C). 933 1格并电0. 937 5YI3章逢或客雾眈障(i. 953 1雷电。937 514包气派度麻部隋女0, 953 1.Y7棉号剂棋纶放障0.站3 柬土输九量增大0.赎1压力控制-系统故障0.953 1基本事件与结构重要度根据上述事故树分析过程与计算结果可知，该事故树的最小割集数目较多， 说明危险性较大，发生火灾爆炸事故的模式较多;最小径集只有两个，说明该系 统的安全性较差，预防事故发生的途径有限。根据最小结构度的计算结果可知， 稀释剂供给故障、明火与循环气倒流，这三个基本事件对顶上事件的发生影响较 大。因此，应着重加强供给系统的可靠性，加强管理严格控制厂区明火，增强循 环气工艺的安全性。这是预防环氧乙烷合成工艺发生火灾爆炸的有效措施。4.3事故树分析法在矿山灾害的应用4.3.1简介在矿山生产过程中存在着许多可能导致矿山伤亡事故的潜在的不安全因素， 即矿山危险源。危险源具有较高的能量,一旦导致事故，往往造成严重伤害，并且 在同一作业场所有各种危险源存在，而对这些危险源的识别和控制都比较困难。 由矿山危险源导致的矿山灾害按伤害方式分，主要有冒顶片帮、滑坡、塌陷、火 灾、水灾、平巷与斜井的运输事故、高处坠落以与机械伤害等。在采矿过程中， 最常发生的事故就是冒顶片帮事故。3故本段以某起矿山冒顶片帮事故为分析 对象，利用事故树分析法对其进行定性分析和评价。4.3.2事故树分析。冒顶片帮事故树通过分析可知：顶板压力超过支撑强度是导致事故发生的重要原因，因此, 预防压力增大和加强顶板的支护强度是防止事故的重要途径。另外，根据地质条 件采用合理的采矿方法、对采空区与时处理、合理进行支护、正确地进行浮石处 理、对顶板加强检查、发现问题与时解决都是预防冒顶事故的重要途径。第五章结论通过本文对FTA的介绍，我们可以总结出FTA的优点：淤 事故树的果因关系清晰、形象。对导致事故的各种原因与逻辑关系能做出 全面、简洁、形象地描述，从而使有关人员了解和掌握安全控制的要点和 措施。淤根据各基本事件发生故障的频率数据，确定各基本事件对导致事故发生的影响程度一结构重要度。淤 既可进行定性分析，又可进行定量分析和系统评价。通过定性分析，确定 各基本事件对事故影响的大小，从而可确定对各基本事件进行安全控制所 应采取措施的优先顺序，为制定科学、合理的安全控制措施提供基本的依 据。通过定量分析，依据各基本事件发生的概率，计算出顶上事件（事故） 发生的概率，为实现系统的最佳安全控制目标提供一个具体量的概念，有 助于其它各项指标的量化处理。FTA的缺点：淤FTA分析事故原因是强项，但应用于原因导致事故发生的可能性推测是弱 项。淤FTA分析是针对一个特定事故作分析，而不是针对一个过程或设备系统作分 析，因此具有局部性。淤要求分析人员必须非常熟悉所分析的对象系统，能准确和熟练地应用分析 方法。往往会出现不同分析人员编制的事故树和分析结果不同的现象。淤对于复杂系统，编制事故树的步骤较多，编制的事故树也较为庞大，计算 也较为复杂，给进行定性、定量分析带来困难。淤要对系统进行定量分析，必须事先确定所有各基本事件发生的概率，否则 无法进行定量分析。通过这次课程设计认真学习了事故树分析法，明白了其优缺点，又重新复习 了一次。事故树分析法既直观，又能反映各事件之间的逻辑关系，较为准确地分 析出事故发生的主要原因，为制定科学、合理、有效的安全对策措施提供了依据。 对于FTA而言，编制事故树和成功树是分析各基本事件结构重要度系数的前提 条件。通过分析各基本事件的结构重要度系数，确定优先采取的相应安全控制措 施，从而实现对安全生产的科学、合理、有效的控制，避免或减少生产事故的发 生。参考文献1 . 谈事故树分析法在建筑施工安全评价中的应用万健林文剑建筑2 .化工企业中火灾爆炸的事故树分析与防火措施怡甜消防技术与产品信息 2014-12-153 .矿山冒顶片帮灾害事故树分析王文才岑旺巴蕾金属矿山2010-03-15