《安全评价技术》PPT课件.ppt

安全评价技术 2 安全经验分享 主要内容第一部分安全评价概述第二部分安全评价方法简介第三部分安全评价方法选择 第一部分安全评价概述 风险管理是HSE管理的核心内容 风险评价是风险削减的依据 任何活动和设施的风险都应进行评价 采取削减风险的行动和措施 并定期评审相关的管理和控制程序 风险管理 由四个过程组成 识别 评价 控制和评审 一 安全评价的定义二 安全评价的目的三 安全评价的地位和作用四 安全评价的原理五 安全评价的分类六 安全评价的程序和内容七 评价单元划分 一 安全评价的定义 安全评价也称风险评价 是以实现系统安全为目的 对系统中存在的危险因素 有害因素进行辨识与分析 判断系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度 从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据 二 安全评价的目的 就是寻求最低事故率 最少损失和最优的安全投资效益 包括以下4个方面 1 系统地从计划 设计 制造 运行 贮运和维修等全过程进行安全控制 2 对潜在危险进行定性 定量分析和预测 建立使系统安全的最优方案 为决策提供依据 3 为实现安全技术 安全管理的标准化和科学化创造条件 4 促进企业实现本质安全化 三 安全评价的地位和作用 1 安全评价已成为工程项目建设中必须的一项工作 2 安全评价是安全管理标准体系中的基础性内容 3 安全评价成为控制重大工业事故的重要手段 四 安全评价的原理 安全评价原理 描述安全评价的思维方式和依据的理论 常用的原理有 相关性原理 类推原理 惯性原理等 1 相关性原理 系统的一些要素之间都存在一定的关系 因此可以利用它们之间的关系 由一些已知的条件 推出一些结论 1 相关性原理 事故的因果关系 缺乏必要安全管理规章制度 缺乏必要安全设施设备投资 生产过程存在大量违章作业 安全管理混乱 事故可能性大 设备陈旧 生产过程存在大量设备不安全状态 2 类推原理 如果已经知道了两个不同事件之间的相互制约关系或共同的有联系的规律 则可用先导事件的发展规律来评价迟发事件的发展趋势 2 类推原理 2 类推原理 新建装置的安全评价 现有类似或相同装置的有关资料 数据 3 惯性原理 也称趋势外推原则 对于同一事物 可以根据事物的发展都带有一定的延续性即所谓惯性 来推断系统未来的发展趋势 已知统计数据 通过回归分析 可以推算出 3 惯性原理 五 安全评价的分类 按照工程 系统生命周期和评价的目的 安全评价分为 安全预评价 安全验收评价 安全现状综合评价 专项安全评价 1 安全预评价根据建设项目可行性研究报告的内容 分析和预测该建设项目可能存在的危险有害因素的种类和程度 提出合理可行的安全技术设计和安全管理的建议 2 安全验收评价安全验收评价是在建设项目竣工 试生产运行正常后 通过对建设项目的设施 设备 装置实际运行状况的检测 考察 查找该建设项目投产后可能存在的危险 有害因素 提出合理可行的安全技术调整方案和安全管理对策 3 安全现状综合评价安全现状综合评价是针对某一个生产经营单位总体或局部的生产经营活动安全现状进行的全面评价 识别和分析其生产经营过程中存在的危险有害因素 评价危险有害因素导致事故的可能性和严重程度 提出合理可行的安全对策措施 4 专项安全评价专项安全评价是根据政府有关管理部门 生产经营单位 建设单位或设施单位的某项 个 专门要求进行的安全评价 专项安全评价需要解决专门的安全问题 评价时往往需要专门的仪器和设备 六 安全评价的程序和内容 安全评价程序主要包括 准备阶段 危险 有害因素识别与分析 定性 定量评价 提出安全对策措施 形成安全评价结论及建议 编制安全评价报告等 如下图所示 1 准备阶段明确被评价对象和范围 收集国内外相关法律法规 技术标准及工程 系统的技术资料 2 危险 有害因素识别与分析根据被评价的工程 系统的情况 识别和分析危险 有害因素 确定危险 有害因素存在的部位 存在的方式 事故发生的途径及其变化的规律 3 定性 定量评价在危险 有害因素识别和分析的基础上 划分评价单元 选择合理的评价方法 对工程 系统发生事故的可能性和严重性进行定性 定量评价 4 提出安全对策措施根据定性 定量评价结果 提出消除或减弱危险 有害因素的技术和管理措施及建议 5 评价结论及建议简要地列出主要危险 有害因素的评价结果 指出工程 系统应重点防范的重大危险因素 明确生产经营单位应重视的重要安全措施 6 安全评价报告编制依据安全评价的结果编制相应的安全评价报告 七 评价单元划分 评价单元的定义 就是在危险 有害因素分析的基础上 根据评价目标和评价方法的需要 将系统分成的有限 确定范围进行评价的单元 评价单元划分的原则和方法划分评价单元是为评价目标和评价方法服务的 要便于评价工作进行 有利于提高评价工作的准确性 评价单元一般以生产工艺 工艺装置 物料的特点和特征与危险有害因素的类别 分布有机结合进行划分 还可以按评价的需要将一个评价单元再划分为若干子评价单元 第二部分安全评价方法简介 教材 第3章危险源辨识3 3危险源辨识的方法P103 第5章风险评价与环境因素评价5 3风险评价方法P230 一 安全评价方法分类二 常用安全评价方法简介 一 安全评价方法分类 按评价结果的量化程度分类按评价的逻辑推理过程分类 按照安全评价给出的定量结果的类别不同 定量安全评价方法还可以分为概率风险评价法 伤害 或破坏 范围评价法和危险指数评价法 概率风险评价法 是根据事故的基本致因因素的事故发生概率 应用数理统计中的概率分析方法 求取事故基本致因因素的关联度 或重要度 或整个评价系统的事故发生概率的安全评价方法 伤害 或破坏 范围评价法 是根据事故的数学模型 应用计算数学方法 求取事故对人员的伤害范围或对物体的破坏范围的安全评价方法 危险指数评价法 是应用系统的事故危险指数模型 根据系统及其物质 设备 设施 和工艺的基本性质和状态 采用推算的办法 逐步给出事故的可能损失 引起事故发生或使事故扩大的设备 事故的危险性以及采取安全措施的有效性的安全评价方法 定量安全评价方法一览表 二 常用安全评价方法简介风险矩阵法安全检查表 SCL 预先危险分析 PHA 故障类型及影响分析 FMEA 危险可操作性研究 HAZOP 作业条件危险性评价法 LEC 事件树分析 ETA 事故树分析 FTA 危险指数评价 RR 风险矩阵法 风险矩阵的概念 风险矩阵是一种以几率 暴露 频率及类似项 与后果的叠加来表示风险的图表 在矩阵中 后果对应的几率作图画出折线 与所导致的风险类型相对应 分别用不同的阴影表示 风险类型分为不可容忍的风险区域 需要考虑削减风险的区域和可进行正常操作但仍需继续改进的区域 安全检查表通常是为了识别工艺 设备 操作 物料 管理等方面的不安全因素 在对检查对象加以剖析分解的基础上 根据理论知识 实践经验 有关标准规范和事故情报等 确定检查的内容和要点 并以提问的方式将检查内容编成表 然后在现场与生产实际一一审查来明确系统存在问题的一种分析方法 2 安全检查表 SafetyChecklistAnalysis 安全检查表的概念 有关标准 规程 规范及规定国内外事故案例本单位的经验系统安全分析确定的危险部位及防范措施研究成果 安全检查表编制的主要依据 安全检查表的形式 提问式 检查项目内容采用提问方式进行 提问式一般格式 安全检查表 安全检查表的形式 对照式 检查项目内容后面附上合格标准 检查时对比合格标准进行作答 对照式的一般样式 安全检查表 安全检查表的编制与实施 安全检查表的编制与实施也可用以下十句话概括 确定分析对象 找出其危险点 确定检查项目 定出具体内容 顺序编制成表 逐项进行检查 对照标准评价 做出正确回答 不断补充完善 提出整改意见 一 确定系统当系统确定以后 就应针对所确定的系统 通过标准法规 经验教训 安全要求等 找出系统的危险点 二 找出危险点 数量不够 放置位置不当 难于被人看到 通往灭火器的通道不畅通 灭火器失效 灭火器选型不当 大家不熟悉灭火器的操作 禁止使用的灭火器类型未更换 未在所规定的地点都配上灭火器 有可能冻结的灭火器未采取防冻措施 10 用过的或损坏的灭火器未更换 11 工作人员不知道自己工作区域内的灭火器放置位置 12 车库内无必备的灭火器 例 手持灭火器 安全检查表 三 确定项目与内容 编制成表 手持式灭火器安全检查表 手持式灭火器安全检查表 例2 编制防止从脚手架上坠落事故的 对照式 安全检查表 例3 非煤矿山安全评价现场检查表 部分 例5 电焊作业安全检查表 练习结合自己实际工作情况 编写一份安全检查表 比如 应急管理工作的安全检查表 目的 检查系统 项目 是否符合标准 规程 规范要求 辨识危险性并使系统保持与标准规定一致 适用范围 从设计 建设一直到生产各个阶段 应用广泛 事故调查阶段不能使用 方法特点 按事先编制的有标准要求的检查表逐项检查 按规定赋分标准赋分 评定安全等级 类别 定性 预先危险分析也称初始危险分析 是一种定性分析方法 是在一项工程 包括设计 施工 生产 之前 特别是在设计的开始阶段 对系统存在的危险类别 出现条件 事故后果等进行概略地分析 其目的是判断系统的潜在危险 确定其危险等级 3 预先危险分析PHA PreliminaryHazardAnalysis 预先危险分析的概念 识别危险 确定安全性关键部位鉴别产生危险的原因预测事故出现对人体及系统产生的影响判定已识别的危险性等级 提出消除或控制危险的措施 预先危险分析的主要目的 分析步骤 参照过去同类及相关产品或系统发生事故的经验教训 查明所开发的系统 工艺 设备 是否会出现同样的问题 了解所开发系统的任务 目的 基本活动的要求 包括对环境的了解 确定能够造成受伤 损失 功能失效或物质损失的初始危险 确定初始危险的起因事件 找出消除或控制危险的可能方法 在危险不能控制的情况下 分析最好的预防损失方法 如隔离 个体防护 救护等 提出采取并完成纠正措施的责任者 基本危害的确定 火灾 爆炸 有毒气体或蒸汽不可控溢出 腐蚀性液体的不可控溢出 电击伤 动能意外释放 位能意外释放 人员暴露于过热环境中 人员暴露于超过允许剂量的放射性环境中 人员暴露于噪声强度过高的环境中 眼睛暴露于电焊弧光的照射下 操作时暴露于无防护设施的切削或剪锯的操作过程中 冷冻液的不可控溢出 人员从工作台 扶梯 塔架等高处附落 金属加工过程中 释放出不可控有毒气体 有毒物质不加控制地放置 人员意外地暴露在恶劣气候条件下 高速旋转的飞轮 转盘等的碎裂 热水器结构示意图 热水器用煤气加热 装有温度 煤气开关联动装置 水温超过规定温度时 联动装置将调节煤气阀的开度 如发生故障 致压力过高时 则由泄压安全阀放出热水 防止发生事故 练习 热水器预先危险分析表 适用范围 各类系统设计 施工 生产 维修前的概略分析和评价 方法特点 讨论分析系统存在的危害因素 触发条件 事故类型 评定安全等级 主要用于预评价 类别 定性 故障类型和影响分析是将工作系统分割为子系统 设备或元件 逐个分析各自可能发生的故障类型及其产生的影响 以便采取相应的防治措施 提高系统的安全性 4 故障类型及影响分析FMEA FailureModeEffectsAnalysis 故障类型及影响分析的概念 故障等级划分 空气压缩机贮罐故障类型和影响分析实例 空气压缩机贮罐属于压力容器 其功能是贮存空气压缩机产生的压缩空气 这里仅考察贮罐的罐体和安全阀两个部件 分析结果列于下表 管道组件故障类型与影响分析 管道组件故障类型与影响分析 管道组件故障类型与影响分析实例 电机运行系统故障类型和影响分析实例 一种短时运行系统 如果运行时间过长则可能引起电线过热或者电机过热 短路 FMEA应用实例 分析实例 起重机过卷装置和钢丝绳两组件系统 故障类型及影响分析的应用实例 适用范围 主要用于机械设备和电气系统故障的分析 也可用于局部工艺过程的事故分析 方法特点 列表 分析系统 子系统 设备 元件 故障类型 故障原因 故障影响 评定影响程度等级 类别 定性 一种以系统工程为基础 针对化工装置而开发的危险性评价方法 基本过程是以关键词 引导词 为引导 找出过程中工艺过程状态的变化 即偏差 然后再继续分析造成偏差的原因 后果及可以采取的对策 5 危险和可操作性研究HAZOP HazardandOperabilityStudy 危险和可操作性研究的概念 关键词 引导词 及其意义 一 关键词 引导词 及其意义 二 分析程序 分析步骤 1 充分了解分析对象 准备有关资料 2 将分析对象划分为若干单元 在连续过程中单元以管道为主 在间歇过程中单元以设备为主 3 按关键词 逐一分析每个单元内工艺条件等可能产生的偏差 4 分析发生偏差的原因及后果 5 制定对策 6 将上述分析结果填入表格中 上图为磷酸和氨混合 制备磷酸二氢铵的连续生产流程 如果反应完全 将生成没有危险的产品磷酸二氢铵 如果磷酸的比例减少 反应将不完全 会有氨放出 如果减少氨加入量 过程将会是安全的 但产品却不理想 举例 假定磷酸和氨水自高位槽中靠重力流入反应器 反应器为常压操作 因为是一个连续过程 可取磷酸槽出口管路作为对象 分析结果如下 连续生产磷酸二氢铵可操作性研究分析表 头脑风暴练习 危险和可操作性研究的应用实例 适用范围 化工系统 热力系统 水力系统的安全分析方法特点 通过讨论 分析系统可能出现的偏离 偏离原因 偏离后果及对整个系统的影响类别 定性 发生事故的可能性大小 人体暴露在这种危险环境中的频繁程度 一旦发生事故会造成的损失后果 危险性 6 作业条件危险性评价法 LEC 评价人们在具有潜在危险性环境中作业时的危险性定性评价方法 练习选一实际作业活动 运用LEC法进行评价 适用范围 确定作业条件 作业场所 的危险程度方法特点 从事故发生可能性 人暴露在危险环境的频繁程度和发生事故产生的后果三个方面综合评价作业条件的危险程度 类别 定性 从一个起因 初因 事件开始 按照事故发展过程中事件出现与不出现 交替考虑成功与失败两种可能性 然后再把这两种可能性又分别作为新的起因 初因 事件进行分析 直到分析最后结果为止 7 事件树分析ETA EventTreeAnalysis 事件树分析的概念 能够判断出事故发生与否 以便采取直观的安全方式 能够指出消除事故的根本措施 改进系统的安全状况 从宏观角度分析系统可能发生事故 掌握系统中事故发生的规律 可以找出最严重的事故后果 为确定顶上事件提供依据 事件树分析的目的 阀门串联输送系统事件树图 设泵A 阀门B和阀门C的可靠度分别为0 95 0 9 0 9 则系统成功的概率为0 7695 系统失败的概率为0 2305 举例 阀门并联输送系统事件树图 阀门C是阀门B的备用阀 只有当阀门B失败时 C才开始工作 同上例一样 假设泵A 阀门B和阀门C的可靠度分别为0 95 0 9 0 9 则这个系统成功的概率为0 9405 系统失败的概率为0 0595 举例 某厂工人甲等2人上班 欲从仓库乘升降机上二楼 因不懂开机 请教在场的生产股长乙 乙教甲开机 仓管员丙随机上楼 升降机开至二楼时发生操纵开关失灵 继续上升过五楼 由于升降机无装限位开关 吊钩到极限位置不能停止 甲从吊栏跳出 甲的头 腿被坠吊栏与栏杆剪切死亡 试以事件树分析 举例 分析 1 找出起因事件 从整个事故过程可以看出 如果有限位开关 则吊车就不至于到最高极限还停不下来 若能停下来 则可避免这场事故 所以起因事件应为无限位开关 2 起因事件确定后 根据其发展过程做事件树 无限位开关 及时安装 成功 1 升降机带故障 失败 0 工人甲不开 成功 1 工人甲要开 失败 0 生产股长制止 成功 1 股长未制止 失败 0 仓管员制止 成功 1 仓管员未制止 失败 0 操纵开关无故障 成功 1 开关故障 失败 0 临时处理成功 成功 1 临时处理失败 失败 0 意外生存 成功 1 人出机外 失败 0 1 01 001 0001 00001 000001 0000001 0000000 某工厂有4台氯磺酸贮罐 因其中两台的紧急切断阀失灵而准备检修 一般按如下程序准备 反罐内的氯磺酸移至其他罐 将水徐徐注入 使残留的浆状氯磺酸分解 氯磺酸全部分解且烟雾消失以后 往罐内注水至满罐为止 静置一段时间后 将水排出 打开人孔盖 进入罐内检修 可是在这次检修时 负责人为了争取时间 在上述第3项任务未完成的情况下 连水也没排净就命令维修工人去开人孔盖 由于人孔盖螺栓锈死 两检修工用气割切断螺栓时 突然发生爆炸 负责人和两名检修工当场死亡 举例 氯磺酸贮罐爆炸事故事件树图 分析这次事故的事件树图可以看出 紧急阀失灵会引起事故 对其修理时 会发生如图所示的16种不同的情况 这次爆炸事故属于图中的第12种情况 练习绘制 行人横穿马路 事件树 行人横穿马路事件树 行人横穿马路 没有车辆来往 有车辆来往 车辆过后再过 车前穿过 留有充足时间 未留充足时间 司机采取紧急制动或避让措施 措施有效 措施无效 司机未采取措施 后果 顺利通过 顺利通过 顺利通过 冒险通过 车祸 车祸 适用范围 各类生产设备 装置 局部工艺过程事故分析方法特点 归纳法 由初始事件判断系统事故原因及条件内各事件概率 计算系统事故概率类别 定性和定量 8 事故树分析FTA FaultTreeAnalysis 事故树分析的概念 事故树分析又称为故障树分析 是一种演绎的系统安全分析方法 它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 即故障树的底事件为止 补充 数学基础 集合的概念集合的表示方法集合之间的关系 并集 交集 补集 逻辑加 也叫 或 运算 相当于 并集 逻辑乘 也叫 与 运算 相当于 交集 逻辑非 相当于 补集 逻辑运算 例 设全集 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 若X 1 2 3 4 Y 3 4 5 6 Z 7 8 9 10 则X Y 1 2 3 4 5 6 或记作 X Y 逻辑加 或 运算 并集 X Y 3 4 或记作 X Y X Y XY 逻辑乘 与 运算 交集 X 5 6 7 8 9 10 逻辑非 补集 布尔代数规则 1 交换律X Y Y XX Y Y X 2 结合律X Y Z X Y ZX Y Z X Y Z 3 分配律X Y Z X Y X ZX Y Z X Y X Z 4 吸收律X X Y XX X Y X 5 互补律X X 1 表示全集 X X 表示空集 6 幂等律X X XX X X 推论 X X X XX X X X 7 狄 摩根定律 X Y X Y X Y X Y 8 对合律 X X 9 重叠律X X Y X Y Y Y X 事故树的符号和意义 事故树的符号和意义 A x1 x2 x3 三个事件同时发生 A才发生 与门 与门举例 A x1 x2 x3 三个事件有一个发生 则A发生 或门 或门举例 条件与门 表示E1 En各事件同时发生 且满足条件a时 则A发生 布尔代数表示 A E1 E2 En a a 是指A发生的条件 不是事件 它是逻辑上的一种修饰 条件与门举例 条件或门 表示输入事件Ei中任一个发生 且满足条件b时 则A发生 布尔代数表示 A E1 b E2 b En b E1 E2 En bb 是指A发生的条件 不是事件 它是逻辑上的一种修饰 条件或门举例 限制门 表示事件E发生 且满足c条件 则A发生 布尔代数表示 A E c限制门 只有一个输入 A A 顺序优先与门 表示当E1 E2输入事件都发生 且满足E1发生于E2之前 则输出事件A发生 这实际是条件概率事件 其逻辑关系式为 A E1 E2 E1 组合优先与门 表示在三个以上输入事件的与门中 如果任意两个事件发生 输出事件A才会发生 其逻辑关系为 A E1 E2 E1 E3 Ei Ej En 1 En 等效图 排斥或门 表示当且仅当输入事件中的任一个事件发生 而其它都不发生时 输出事件A才发生 转移符号 当事故树规模很大时 一张纸画不下 可以画到另外的纸上 此时 就要用到转移符号 转出符号连接的部分是总树的一部分 表示事故树在转向符号处 有一子树 三角形内应标出此部分树图向何处转移 这棵子树将在有相同字母 数字 标记处展开 表示转出标记处转来的子树在此处展开 三角形内应标出何处转入 转入与转出三角形内的标记应一一对应 转移示例 1 确定所要分析的系统首先明确分析的范围和边界 系统内包含哪些内容 2 熟悉所要分析的系统深入调查研究系统 了解系统性能 工艺流程 设备构造 运行情况 操作情况 环境情况 控制系统 安全装置等 编制事故树的基础和依据 3 收集 调查系统发生的事故收集 调查所分析系统曾经发生过的事故和将来有可能发生的事故 同时还要收集本单位 外单位 国内外同类系统发生的所有事故 事故树分析的步骤 事故树分析的步骤 4 确定事故树的顶上事件确定分析的对象事件 在广泛收集事故资料的基础上 确定一个或几个事故作为顶上事件进行分析 一般将易于发生且后果严重的事故作为顶上事件 5 调查与顶事件有关的所有原因事件找出系统的所有潜在危险因素和薄弱环节 从人 机 物 环境和信息等方面着手 包括设备元件等硬件故障 软件故障 人为差错及环境因素 事故树分析的步骤 6 确定不予考虑的事件事故的原因很多 但有些原因根本不可能或发生机会很少 如地震 飓风 龙卷风等 7 确定分析的深度在分析原因事件时 需事先确定分析到哪一层 太浅 可能发生遗漏 太深 事故树过于庞大 8 编制事故树从顶上事件开始 采取演绎分析方法 逐层向下直接找出原因事件 直到所有最基本的事件为止 每一层事件都按照输入与输出之间逻辑关系用逻辑门连接起来 事故树分析的步骤 9 定性分析按事故树结构进行简化 求出最小割集和最小径集 确定各基本事件的结构重要度 10 定量分析找出各基本事件的发生概率 计算出顶上事件的发生概率 求出概率重要度和临界重要度 11 结论从最小割集着手研究降低事故发生概率的所有可能性方案 利用最小径集找出消除事故的最佳方案 通过重要度分析确定采取对策措施的重点和先后顺序 从而得出分析 评价的结论 事故树的优点 1 采用演绎方法分析事故的因果关系 能详细找出系统各种固有的潜在的危险因素 为安全设计 制定安全技术措施和安全管理要点提供了依据 2 能简洁 形象表示出事故和各种原因之间因果关系及逻辑关系 3 事故树分析过程也是对系统更深入认识的过程 可以弄清各种潜在因素对事故发生影响的途径和程度 因而很多问题在分析的过程中就被发现和解决了 4 事故树分析既可以定性 也可以定量 通过定性 可以确定各种危险因素对事故影响的大小 从而掌握和制定防灾控制要点 通过定量分析 能计算顶上事件发生的概率 并可从数量上说明危险因素的重要度 为实现最佳安全目标提供依据 1 要编好事故树必须对系统非常熟悉和有丰富的经验 并且要准确的掌握好分析方法 不同的人编出的事故树结果不一定相同 2 对很复杂的系统 编出的事故树很庞大 给定性和定量分析带来一定的困难 有时连计算机也难以胜任 3 要对系统进行定量分析 必须知道事故树中各事件的故障率 如果这些数据不准确则定量分析就不可能 事故树的缺点 可靠性 是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定的功能的能力 可靠度 是衡量系统可靠性的标准 它是指系统在规定的时间内完成规定的功能的概率 事故树的编制举例 油库燃爆 事故树油库燃烧并爆炸是危害性极大的事故 因而可以将 油库燃爆 事故作为事故树的顶事件并编制其事故树 编制事故树从顶事件开始 逐级分析导致顶事件发生的中间事件和基本事件 按照逻辑关系 用逻辑门符号连接上下层事件 例如 油气达到可燃浓度 与存在 火源 两个中间事件同时存在并且达到爆炸极限时 顶事件才能发生 因而两个中间事件与顶事件之间用与门连接起来 达到爆炸极限 可以作为 与门 的条件记人椭圆内 油气泄漏 和 库内通风不良 是使油气达到可燃浓度缺一不可的先决条件 因而也用与门连接 而任一种火源 任一种油气泄漏方式或任一种通风不良原因都是上层事件发生的条件 因此 上下层事件必须用或门连接 以此逐级向下演绎成如图所示的事故树 为了不使事故树太复杂 树中引用了省略事件 作业中与导体接近 避雷器设计缺陷 和 油罐密封不良 事故树定性分析 找出导致顶事件的全部基本事件 求出基本事件的最小割集和最小径集 确定各基本事件对顶事件发生的重要度 割集 最小割集概念在事故树中 所有基本事件都发生时 顶事件肯定发生 然而 在大多数情况下 并不是所有基本事件都发生时顶事件才发生 而只要某些基本事件发生就可导致顶事件发生 我们把引起顶事件发生的基本事件的集合称为割集 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 换言之 如果割集中任意去掉一个基本事件后就不是割集 那么这样的割集就是最小割集 所以 最小割集是引起顶事件发生的充分必要条件 表明哪些基本事件组合在一起发生就能使顶事件发生 指明事故发生模式 最小割集求法 1 观察法 简单事故树 2 布尔代数运算法 3 计算机求解法 行列法 4 素数法 5 分离重复事件法 用布尔代数法计算最小割集的步骤 第一 建立事故树的布尔表达式 一般从事故树的顶事件开始 用下一层事件代替上一层事件 直至顶事件被所有基本事件代替为止 第二 将布尔表达式化为析取标准式 第三 化析取标准式为最简析取标准式 举例 用布尔代数法求如图所示事故树的最小割集 解 写出事故树的布尔表达式 T G1G2 X1 G3 G4 X4 X1 X3X5 G5X3 X4 X1 X3X5 X2 X5 X3 X4 化布尔表达式为析取标准式 T X1X2X3 X1X3X5 X1X4 X2X3X3X5 X3X5X5X3 X3X4X5 X1X2X3 X1X3X5 X1X4 X2X3X5 X3X5 X3X4X5 用素数法或分离重复法求最简析取标准式 T X1X2X3 X1X4 X3X5即该事故树有三个最小割集 X1 X2 X3 X1 X4 X3 X5 据最小割集的定义 原事故树可以化简为一个新的等效事故树 如图所示 在以后计算顶事件发生概率时 必须按化简后的布尔代数表达式进行计算 径集 最小径集概念在事故树中 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 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 表明哪些基本事件组合在一起不发生就能使顶事件不发生 指明如何采取措施防止事故发生 最小径集求法 1 对偶树法 2 布尔代数运算法 3 行列法 用对偶树法计算最小径集的步骤 第一 根据事故树画出相应的成功树 第二 求出成功树的最小割集 第三 即是所求事故树的最小径集 将事故树变为成功树的方法是 将原事故树中的逻辑或门改成逻辑与门 将逻辑与门改成逻辑或门 并将全部事件符号加上 变成事件补的形式 这样便可得到与原事故树对偶的成功树 举例 用对偶树法求如图所示事故树的最小径集 首先将事故树变换为如右图所示的成功树 成功树的最小割集为 X1 X3 X1 X5 X3 X4 X2 X4 X5 所以前图事故树的最小径集为 X1 X3 X1 X5 X3 X4 X2 X4 X5 练习1求如图所示事故树的最小割集和最小径集 练习 2 试写出下图的布尔代数表达式 3 根据如下的布尔代数表达式画出故障树 T X4 X3 X2 X5 X1 X3 X5 X2 X1 X5 最小割集在事故树分析中的作用 1 表示系统的危险性 最小割集的定义明确指出 每一个最小割集都表示顶事件发生的一种可能 事故树中有几个最小割集 顶事件发生就有几种可能 从这个意义上讲 最小割集越多 说明系统的危险性越大 2 表示顶事件发生的原因组合 事故树顶事件发生 必然是某个最小割集中基本事件同时发生的结果 一旦发生事故 就可以方便地知道所有可能发生事故的途径 并可以逐步排除非本次事故的最小割集 而较快地查出本次事故的最小割集 这就是导致本次事故的基本事件的组合 显而易见 掌握了最小割集 对于掌握事故的发生规律 调查事故发生的原因有很大的帮助 3 为降低系统的危险性提出控制方向和预防措施 每个最小割集都代表了一种事故模式 由事故树的最小割集可以直观地判断哪种事故模式最危险 哪种次之 哪种可以忽略 以及如何采取措施使事故发生概率下降 4 利用最小割集可以判定事故树中基本事件的结构重要度和方便地计算顶事件发生的概率 最小径集在事故树分析中的作用 1 表示系统的安全性 最小径集表明 一个最小径集中所包含的基本事件都不发生 就可防止顶事件发生 可见 每一个最小径集都是保证事故树顶事件不发生的条件 是采取预防措施防止发生事故的一种途径 从这个意义上来说 最小径集表示了系统的安全性 2 选取确保系统安全的最佳方案 每一个最小径集都是防止顶事件发生的一个方案 可以根据最小径集中所包含的基本事件个数的多少 技术上的难易程度 耗费的时间以及投入的资金数量 来选择最经济 最有效地控制事故的方案 3 利用最小径集同样可以判定事故树中基本事件的结构重要度和计算顶事件发生的概率 在事故树分析中 根据具体情况 有时应用最小径集更为方便 就某个系统而言 如果事故树中与门多 则其最小割集的数量就少 定性分析最好从最小割集入手 反之 如果事故树中或门多 则其最小径集的数量就少 此时定性分析最好从最小径集入手 从而可以得到更为经济 有效的结果 最小割集144个 最小径集11个 基本事件的重要度分析一个基本事件对顶事件发生的影响大小称为该基本事件的重要度 重要度分析在系统的事故预防 事故评价和安全性设计等方面有着重要的作用 事故树中各基本事件的发生对顶事件的发生有着程度不同的影响 这种影响主要取决于两个因素 即各基本事件发生概率的大小以及各基本事件在事故树模型结构中处于何种位置 为了明确最易导致顶事件发生的事件 以便分出轻重缓急采取有效措施 控制事故的发生 必须对基本事件进行重要度分析 基本事件的结构重要度 如不考虑各基本事件发生的难易程度 或假设各基本事件的发生概率相等 仅从事故树的结构上研究各基本事件对顶事件的影响程度 称为结构重要度分析 并用基本事件的结构重要度系数 基本事件割集重要度系数判定其影响大小 利用基本事件的结构重要度系数可以较准确地判定基本事件的结构重要度顺序 但较烦琐 一般可以利用事故树的最小割集或最小径集 按以下准则定性判断基本事件的结构重要度 1 单事件最小割 径 集中的基本事件结构重要度最大 例如 某事故树有三个最小径集 P1 X1 P2 X2 X3 P3 X4 X5 X6 第一个径集中只含有一个基本事件X1 按此原则X1的结构重要度最大 即 I 1 I i i 2 3 4 5 6 通过最小割集和最小径集近似判断各基本事件的结构重要度 四原则 2 仅在同一最小割 径 集中出现的所有基本事件结构重要度相等 例如 某事故树有三个最小径集 P1 X1 P2 X2 X3 P3 X4 X5 X6 基本事件X2 X3只出现在第二个最小径集 在其他最小径集中都未出现 按此原则有I 2 I 3 同理I 4 I 5 I 6 通过最小割集和最小径集近似判断各基本事件的结构重要度 四原则 3 两个基本事件仅出现在基本事件个数相等的若干最小割 径 集中 这时在不同最小割 径 集中出现次数相等的基本事件其结构重要度相等 出现次数多的结构重要度大 出现次数少的结构重要度小 例如 某事故树有三个最小割集 P1 X1 X2 X3 P2 X1 X3 X4 P3 X1 X4 X5 此事故树有5个基本事件 都出现在含有3个基本事件的最小割集中 X1出现3次 X3 X4出现2次 X2 X5只出现1次 按此原则 得I 1 I 3 I 4 I 2 I 5 通过最小割集和最小径集近似判断各基本事件的结构重要度 四原则 4 两个基本事件仅出现在基本事件个数不等的若干最小割 径 集中 在这种情况下 基本事件结构重要度大小依下列不同条件而定 若它们在各最小割 径 集中重复出现的次数相等 则在少事件最小割 径 集中出现的基本事件结构重要度大 例如 某事故树有四个最小割集 K1 X1 X3 K2 X1 X4 K3 X2 X4 X5 K4 X2 X5 X6 X1 X2两个基本事件都出现2次 但X1所在的两个最小割集都含有2个基本事件 而X2所在的两个最小割集都含有3个基本事件 所以I 1 I 2 通过最小割集和最小径集近似判断各基本事件的结构重要度 四原则 4 两个基本事件仅出现在基本事件个数不等的若干最小割 径 集中 在这种情况下 基本事件结构重要度大小依下列不同条件而定 在少事件最小割 径 集中出现次数少的 与多事件最小割 径 集中出现次数多的基本事件比较 应用下式计算近似判别值 式中 I i 基本事件Xi结构重要系数的近似判别值 ni 基本事件Xi所属最小割 径 集包含的基本事件数 通过最小割集和最小径集近似判断各基本事件的结构重要度 四原则 例如 某事故树共有五个最小径集 P1 X1 X3 P2 X1 X4 P3 X2 X4 X5 P4 X2 X5 X6 P5 X2 X6 X7 基本事件X1与X2比较 X1出现2次 但所在的两个最小径集都含有2个基本事件 X2出现3次 所在的三个最小径集都含3个基本事件 按此原则判断 有由此可见I 1 I 2 注意 利用上述四条原则判断基本事件结构重要度时 必须从第一至第四条按顺序进行 不能单纯使用近似判断式 否则会得到错误的结果 利用最小割集或最小径集判断基本事件结构重要度其结果是一样的 选用哪一种要视具体情况而定 一般来说 最小割集或最小径集哪一种数量少就选用哪一种 这样对包含的基本事件容易比较 该事故树有三个最小割集 X1 X2 X3 X1 X4 X3 X5 四个最小径集 X1 X3 X1 X5 X3 X4 X2 X4 X5 基本事件结构重要度 I 1 I 3 I 4 I 5 I 2 练习 事故树定量分析 是在已知基本事件发生概率的前提条件下 定量地计算出在一定时间内发生事故的可能性大小 如果事故树中不含有重复的或相同的基本事件 各基本事件又都是相互独立的 顶事件发生概率可根据事故树的结构 用下列公式求得 用 与门 连接的顶事件的发生概率为 用 或门 连接的顶事件的发生概率为 式中 qi 第i个基本事件的发生概率 i 1 2 n 事故树的定量分析 顶事件的发生概率 如图3 15所示的事故树 已知各基本事件的发生概率q1 q2 q3 0 1 顶事件的发生概率为 P T q1 1 1 q2 1 q3 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 019但当事故树中含有重复出现的基本事件时 或基本事件可能在几个最小割集中重复出现时 最小割集之间是相交的 这时 应按其他方法计算 事故树分析的应用实例 目的 找出事故发生的基本原因和基本原因组合适用范围 宇航 核电 工艺 设备等复杂系统事故分析方法特点 演绎法 由顶上事件用逻辑推导逐步推出基本原因事件 由基本事件概率计算顶上事件概率 类别 可定性及定量 9 危险指数评价方法RR RiskRank 危险指数评价法的概念 由美国道化学公司所首创 它以物质系数为基础 再考虑工艺过程中其他因素如操作方式 工艺条件 设备状况 物料处理 安全装置情况等的影响 来计算每个单元的危险度数值 然后按数值大小划分危险度级别 主要危险指数评价方法 美国道 DOW 化学公司的火灾 爆炸危险指数评价法英国帝国化学公司 ICI 蒙德法 DOW火灾爆炸危险指数评价程序框图 工艺控制系数C1物质隔离系数C2防火设施系数C3 道 DOW 化学公司火灾 爆炸危险指数评价法应用实例 适用范围 生产 贮存 处理燃 爆 化学活泼性 有毒物质的工艺过程及其他有关工艺系统方法特点 按规定方法求出火灾爆炸指数 毒性指标及各种附加系数 补偿系数 最后计算出危险度分级类别 定量 第三部分安全评价方法选择 一 安全评价方法的选择原则二 安全评价方法的选择过程及准则三 安全评价方法选择实例