第4章系统安全评价-安全系统工程

1第四章系统安全评价问题：什么叫系统什么叫风险安全评价安全评价方法思考：本章与前面几章的关系2第一节安全评价概述一、风险风险：是危险、危害事故发生的可能性与危险、危害事故严重程度的综合指标。其计算公式如下：R=S·P式中：R——风险率，事故损失/单位时间；S——严重度，事故损失/事故次数；P——事故发生概率，事故次数/单位时间。3二、安全评价定义1、安全评价定义安全评价也称危险度评价就是对系统内存在的危险性及其严重程度以既定指数、等级或概率值进行分析和评估，并针对这些危险制定相应的安全对策，使系统安全性达到社会公众所需求的水平的一种方法体系。概括起来说，安全评价就是从数量上说明被评价对象的安全可靠程度。42、安全评价分类（1）根据项目的不同阶段分为：安全预评价；安全验收评价；安全现状评价；专项安全评价；5AQ8001-2007：安全评价通则安全评价是以实现安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，辨识与分析工程、系统、生产经营行为和社会活动中的危险、有害因素，预测发生事故或造成职业危害的可能性和严重程度，提出科学、合理、可行的安全风险管理对策措施建议。安全评价可针对一个相对独立的对象，也可针对一定区域范围进行。安全评价分为：安全预评价，安全验收评价和安全现状评价。6AQ8001-2007：安全预评价在建设项目可行性研究阶段、工业园区域规划阶段或生产经营活动组织实施之前，根据相关的基础资料，辨识与分析建设项目、工业园区、生产经营活动潜在的危险、有害因素，确定其与安全生产法律法规、规章、标准、规范的符合性，预测其发生事故的可能性和严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，作出安全预评价结论的活动。7AQ8001-2007：安全验收评价在建设项目竣工、试生产运行正常或工业园区建设完成后，检查建设项目或工业园区内的安全设施、设备、装置已与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用的情况，安全生产管理措施到位情况；安全生产规章制度健全情况；事故应急救援预案建立情况；审查确定主体工程建设、工业园区建设满足安全生产法律法规、规章、标准、规范的符合性，从建设项目、工业园区的运行状况和安全管理情况，作出安全验收评价结论的活动。8AQ8001-2007：安全现状评价针对生产经营活动中、工业园区内的事故风险、安全管理等情况，辨识与分析其存在的危险、有害因素，审查确定其与安全生产法律法规、规章、标准、规范的符合性，预测发生事故或造成职业危害的可能性和严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，作出安全现状评价结论的活动。9（2）根据评价量化程度分为：定性评价定量评价半定量评价103．安全评价的基本程序安全评价程序包括：前期准备；辨识与分析危险、有害因素；划分评价单元定性、定量评价；提出安全对策措施建议；作出评价结论；编制安全评价报告。114．安全评价标准安全评价包括：危险性识别和危险性评价。危险性识别主要是找出危险，并尽可能用数量表示，以便于比较；危险性评价是衡量危险排除的程度如何，这就需要有一个标准，这个标准称为安全指标。危险处在标准以下即认为是安全的，否则，需要再调整系统，使之达到安全指标。12安全评价标准①安全标准：经量化后的危险是否达到安全程度，这就需要有一个界限或标准进行比较，这个标准称为安全标准（安全指标）。②所谓安全指标，就是社会公众可以接受的危险度。它可以是一个风险率、指数或等级，而不是以事故为零作为安全指标。13③为什么不以事故为零作为安全标准呢？原因：◆事故具有偶然性和必然性◆人们的认识能力有限，有时不能完全识别出危险性。◆随着生产技术的发展，新工艺、新技术、新材料、新能源的出现，又会产生新的危险。◆即使认识了现有危险，对已认识的危险，由于技术资金等因素的制约，也不可能完全根绝。结论：事故不可能为零，我们只能使危险尽可能减少，以至逐渐接近于零。14④霍巴特大学的罗林教授曾给安全下了这样的定义：◆所谓安全，指判明的危险性不超过允许的限度。◆世界上没有绝对的安全。安全就是一种可以允许的危险。◆定安全指标实际上就是确定一个危险度或风险率，这个危险度或风险率必须是社会公众允许的，可以接受的。15⑤怎样确定安全指标呢？这取决于一个国家的政治、经济和技术状况，也取决于人们对危险性的认识水平。◆例如：美国交通事故的统计资料说明，小汽车发生碰撞而死亡的风险率为2.5×10-4死亡/人·年。◆根据多年数据的积累，发现这个风险率能为社会公众所接受。因为要降低这个数值必须花更多的钱去改善交通设施和汽车的性能。没有人愿意去花那么多的钱来降低这个数值，也没有人害怕这个风险而放弃使用小汽车，所以就将这个风险率作为使用小汽车的安全指标。16⑥在确定安全指标时，也可以参照自然灾害（如地震、台风、洪水等）造成的死亡概率。例如：10-3死亡/人·年的死亡概率，除了生病以外，一般是不能允许的，必须立即采取措施，降低危险。10-4死亡/人·年的风险率人们也是不愿看到的，愿意拿出费用进行改善的，控制事故的发生。10-5死亡/人·年的风险率与游泳的死亡概率相当，人们对这类风险是积极关心的，认为有必要采取措施。10-6死亡/人·年的风险率和天灾、飞机失事等死亡概率相同，人们感到有危险，但不一定发生在自己身上，因此愿意去做，碰到了自认倒霉。17由此可见，10-3死亡/人·年的风险率人们是不能接受的，而10-6死亡/人·年的风险率或更低的风险可以被社会忽视。有的危险虽然死亡概率较高，但社会效益大，也有可能允许。也有自己愿意干的事，虽然风险大一些也觉得可以接受。例如：拳击运动，选手的死亡率达每年二百分之一，但仍然有人干。185、安全评价方法安全检查表分析（SCL）作业条件危险性评价法（LEC）预先危险分析（PHA)危险与可操作性分析（HAZOP）失效模式与影响分析(FMEA)故障树分析(FTA)事件树分析(ETA)指数分析法19第二节、概率评价法◆此法是以发生概率为依据的评价法。如用故障类型影响和致命度分析、事故树定量分析、事件树定量分析等，在求出事故发生概率的基础上，进一步计算风险率，按风险率大小确定其安全性。◆一个系统危险性的大小，取决于两个方面的因素，一是事故发生的概率，二是事故造成后果的严重程度。如果事故发生概率极小，即使后果严重，风险也不会太大，而有些事故发生概率很大，后果并不太严重，但风险却很大。把这两个方面因素综合起来就是风险率。风险率等于事故概率乘以严重度。20其计算公式如下：R=S·P式中：R——风险率，事故损失/单位时间；S——严重度，事故损失/事故次数；P——事故发生概率，事故次数/单位时间由此可见，风险率是单位时间内事故造成损失的大小。单位时间可以是年、月、日、小时等；事故损失可以用人的伤亡、经济损失或是工作日的损失等表示。知道了风险率就可以与安全指标比较，从而判断系统是否安全。要求风险率必须首先求出评价系统事故概率或频率。因此就概率的有关概念和计算作一简述。21（1）概率的基本概念和计算生产装置或工艺过程发生事故是由组成它的若干元件相互复杂作用而引起的，总的故障概率取决于这些元件的故障概率和它们之间相互作用的性质，故要计算装置或工艺过程发生事故的概率，必须首先了解各个元件的故障概率。22A．元件的故障概率及其求法。构成设备或装置的元件，工作一定时间后就会发生故障或失效。所谓失效就是指元件丧失规定的功能。可修复系统的失效就是故障。元件在两次相邻故障间隔期内正常工作时的平均时间，叫平均故障间隔期，用MTBF表示。如第一次工作t1时间后出现故障，第二次工作t2时间后出现故障，第n次工作t时间后出现故障，则平均故障间隔时间为11niiMTBFtn23MTBF——一般是通过实验，测定几个元件的平均故障间隔时间的平均值得到。元件在单位时间内发生故障的平均值称为平均故障率，用μ表示，单位为故障次数/时间。平均故障率是平均故障间隔期的倒数。λ=1/MTBF元件在规定时间内和规定条件下完成规定功能的概率称为可靠度，用R（t）表示。元件在时间间隔（0，t）内的可靠度符合下列关系：式中t为元件运行时间。tetR)(24可靠度的补事件故障概率（或不可靠度），用P表示。故障概率由下式表示：上述两式只适用于故障率稳定不变的情况。但许多元件故障率随时间而变化，显示出如下图所示的浴盆曲线。tetRtP1)(1)(偶发故障期初期故障期磨损故障期故障率25由图可见，元件故障率随时间变化有三个时期，即初期故障期、近似稳定故障期和老年故障期。元件在新的和老的时期故障率都很高，这是因为元件新的时候可能内部有缺陷或调试过程有损坏，因而开始故障率较高，但很快就下降了；当使用时间长久了，由于老化磨损，其功能下降，故障率又会迅速提高。如果设备或元件在老年期之前，更换或修理即将失效部分，则可延长使用寿命。在这两个周期之间的故障率低且稳定，上述两式都适用。26B．元件的相互联接及概率计算。装置或工艺过程是由许多元件联接在一起构成的，这些元件发生故障常会导致系统故障或事故发生。因此，可根据各个元件故障概率，依照它们之间的联接关系，计算出工艺过程或装置的故障概率。元件间的相互联接有两种情况，一种是各元件为并联关系，并联结构用逻辑与门表示，意思是并联的几个元件同时发生故障，工艺过程就会故障。并联联接的元件，总的故障概率等于各元件故障概率相乘，其计算公式为：1niiPP27总的可靠度由下式得到：式中Ri是各个元件的可靠度。元件的另一种联接是串联关系。串联的各元件用逻辑或门表示，意思是任一个元件发生故障都会引起工艺过程发生故障或事故。串联联接的元件，总的可靠度等于各个元件可靠度相乘，即：11(1)niiRR28由下式计算总的故障概率：11(1)niiPP1niiRR举例：P117-11929第三节指数评价法1、道化学火灾、爆炸危险指数评价法道化学火灾、爆炸危险指数评价法是一种定量的分析法，它是对工艺装置及所含物质的潜在火灾、爆炸和反应性危险按逐步推算的方法进行客观的评价，它以物质系数为基础，再考虑工艺过程中其它因素如操作方式、工艺条件、设备状况、物料处理、安全装置情况的影响，来计算每个单元的危险数值，然后按数值大小根据F&EI与危险系数表划分危险度级别。30道化学火灾、爆炸危险指数评价法主要用于评价储存、处理、生产易燃、可燃、活性物质的操作过程。由于此评价方法是假定工艺单元中所处理的易燃、可燃或化学活性物质的最低量为2268kg或2.27m3。因此若单元内物料量较少，则评价结果就有可能被夸大。一般所处理的易燃、可燃或化学活性物质的量至少为454kg或0.454m3，评价结果才有意义。311、道化学火灾、爆炸危险指数评价法在评价之前首先要准备如下资料:(1)装置或工厂的设计方案;(2)火灾、爆炸指数危险度分级表;(3)火灾、爆炸指数计算表(表4-5);(4)安全措施补偿系数表(表4-6);(5)工艺单元风险分析汇总表;(6)工厂风险分析汇总表;(7)有关装置的更换费用数据。在资料准备齐全和充分熟悉评价系统的基础上再按程序进行。321)选择工艺(评价)单元一套生产装置包括许多工艺单元,但计算火灾、爆炸指数时,只评价那些从损失预防角度来看影响比较大的工艺单元,这些单元可称评价单元。选择评价单元时应考虑:(1)潜在化学能(物质系数);(2)工艺单元中危险物质的数量;(3)资金密度(每平方米美元数);(4)操作压力和操作温度;(5)导致火灾、爆炸事故的历史资料;(6)对装置操作起关键作用的单元,如热氧化器。332)确定物质系数(MF)物质系数(MF)是表述物质由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸中释放能量大小的内在特性。物质系数根据由美国消防协会规定的物质可燃性Ni和化学活性(或不稳定性)Nr，从表中求取。Nr=1,加温加压条件下稳定性较差的物质;Nr=2,加温加压下易于发生剧烈化学反应变化的物质;Nr