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安全系统工程过程装备与安全工程系李眉眉2008年9月教材安全系统工程张景林崔国璋主编煤炭工业出版社参考书1、安全系统工程左东红贡凯青编著化学工业出版社2004年2、安全系统工程汪元辉主编天津大学出版社1999年3、安全评价（第3版）国家安全生产监督管理局编煤炭工业出版社2005年第一章概论•基本概念•安全系统工程研究对象和研究内容•安全系统工程的产生与发展•安全系统工程的应用特点1.1基本概念•危险、安全、事故、风险•安全系统工程•系统和系统工程•可靠性、可靠度、可靠性工程•安全系统与安全系统工程•危险：指危害或危害因素，系统中的特定危险事件发生的可能性和严重性的结合。•安全：指免遭不可接受危险的伤害。实质是防止事故，消除导致死亡、伤害、急性职业危害及各种财产损失发生的条件。•事故：指造成人员死亡、伤害、职业病、财产损失或其他损失的意外事件。•风险：指危险、危害事故发生的可能性与危险、危害事故严重程度的综合度量。安全系统工程以安全学和系统科学为理论基础，以安全工程、系统工程、可靠性工程为手段，对系统风险进行分析、评价、控制、以期实现系统及其全过程安全目标的科学技术。•安全系统工程是采用系统工程的方法对生产中各环节的安全性或危险性进行定性或定量的分析，然后再进行综合评价，并给以控制，使系统中发生的事故减少到最低限度，从而达到最佳安全状态。•安全系统工程是安全科学中的重要组成部分。它主要是研究事故产生的原因、规律，从而对其进行预测，将可能发生的事故进行消除；或对已经发生的事故找出原因吸取教训，避免同类事故的重复发生。系统和系统工程•系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。–整体性：各要素通过统一形成新的功能；–相关性：各要素相互联系、相互依赖、相互作用；–目的性：为完成任务而发挥系统特定功能；–有序性：发展的时间顺序性和各子系统空间结构的层次性；–环境适应性：相互影响、作用、吸收、约束。•系统工程：以系统为研究对象，以现代科学技术为研究手段，以系统最佳化为研究目标的科学技术；是组织管理系统的规划、设计、制造、试验和使用的科学方法。可靠性、可靠度、可靠性工程•可靠性：系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。•可靠度：衡量系统可靠性的标准，指系统在规定的时间内完成规定功能的概率。•可靠性工程：研究系统可靠性的工程技术。解决如何提高系统可靠度，使系统在其寿命周期内正常运行，圆满完成其规定功能。安全系统与安全系统工程•安全的自然属性：安全是人的生理和心理的需要；对自然规律的不可抗拒性；•安全的社会属性：人类的社会经济活动直接或间接影响安全；•安全的动力学特征：–安全系统是物质系统–安全系统是非线性系统–熵作为研究安全过程发展趋势的重要概念和方法安全系统的特点•系统性---与安全有关的影响因素构成了安全系统。•开放性---安全系统寄生在另一系统（客体）中。•确定性与非确定性•有序与无序的统一•突变性或畸变性•安全系统工程：采用系统工程的基本原理和方法，预先识别、分析系统存在的危险因素，评价并控制系统风险，使系统安全性达到预期目标的工程技术。1.2安全系统工程研究对象和研究内容•研究对象：人子系统、机器子系统、环境子系统，相互联系相互制约•研究内容：系统安全分析、系统安全评价、安全决策与事故控制•方法论：系统整体出发、本质安全方法、人-机匹配法、安全经济方法、系统安全管理方法安全工程研究内容•系统安全分析：使用系统工程的原理和方法，辨别、分析系统存在的危险因素，并根据实际需要进行定性、定量描述的方法。•系统安全评价：以系统安全分析为基础，通过评价掌握系统的事故风险大小，并与安全指标相比较，从而对主要的危险因素采取控制措施。•安全决策与事故控制：从系统的完整性、相关性、有序性出发，对系统实施全面、全过程的安全管理，实现对系统的安全目标控制。安全系统工程的方法论•从系统整体出发的研究方法：从系统的整体考虑解决安全问题的方法、过程和目标。把优化思路贯穿到系统的规划、设计、研制和使用等各个阶段。•本质安全方法：研究实现系统本质安全的方法和途径。•人机匹配法：在影响系统安全的各种因素中,至关重要的是人-机匹配。从安全的目标出发,考虑人-机匹配,以及采用人-机匹配的理论和方法是安全系统工程方法的重要支撑点。•安全经济方法：安全的投入与安全(目标)在一定经济、技术水平条件下有对应关系。•系统安全管理方法：安全系统工程从学科的角度讲是技术与管理相交叉的横断学科。1.3安全系统工程产生与发展安全系统工程的发展过程大致经历了四个阶段：1．军事装备零部件的可靠性和安全性问题研究。始自20世纪50年代末期美国的军事工业。2．工业安全管理开始引用系统工程方法。如60年代初应用事故树分析法（FTA）和故障类型影响分析法（FMEA）等。3．从60年代中期开始，引用系统工程计划的方法，对系统开发的各阶段，如计划编制、开发研究、制造标准、操作程序等进行安全评价。4．70年代以后是安全管理和工程广泛使用系统工程方法，形成了安全系统工程学科。•安全系统工程产生于20世纪60年代初美英等工业发达的国家；•于1962年美国空军提出“弹道导弹系统安全工程”，制定了“武器系统安全标准”。1963年提出“系统安全程序”；•1964年美国道化学公司发表了化工厂“火灾爆炸指数评价法”，英国帝国化学公司在次基础上开发了蒙德评价法；•在我国，研究从20世纪70年代末开始。1.4安全系统工程的应用特点系统性预测性层序性择优性技术与管理的融合性第二章系统安全分析•概述•安全检查及安全检查表•预先危险性分析•故障类型和影响分析•危险性和可操作性研究•事件树分析2.1概述•系统安全分析是为了保证系统安全运行，查明系统中的危险、有害因素，以便采取相应措施消除系统故障或事故。•系统安全分析的内容•系统安全分析的具体目的•危险、有害因素及辨识•系统安全分析的方法•系统安全分析方法的选择2.1.1系统安全分析的内容•对可能出现的初始的、诱发的及直接引起事故的各种危险因素及其相互关系调查分析；•对与系统有关的环境、设备、人员及因素调查分析；•对能利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险因素的措施进行分析；•对控制措施及实施的最好方法调查分析；•对不能根除的危险因素失去或减少控制可能出现的后果调查分析；•失控时为防止伤害和损害的安全防护措施调查分析。2.1.2系统安全分析的具体目的•对系统中所有危险源，查明并列出清单；•掌握危险源可能导致的事故，列出潜在事故隐患清单；•列出降低危险性的措施和需要深入研究部位的清单；•将所有危险源按危险大小排序；•为定量的危险性评价提供数据。•危险因素：能对人造成伤亡或对物造成突发性损害的因素。•有害因素：能影响人的身体健康，导致疾病，或对物造成慢性损害的因素。–危险、有害因素的分类–危害辨识的主要内容–危害辨识的原则–危害辨识的方法–重大危险源及其辨识2.1.3危险、有害因素及辨识危险、有害因素的分类•按导致事故的直接原因分类«生产过程危险和有害因素分类与代码»（GB/T13861-1992）–物理性危险有害因素（15类）防护缺陷等–化学性危险有害因素（5类）自燃有毒性–生物性危险有害因素（5类）致害动植物–心理、生理性危险有害因素（6类）禁忌作业–行为性危险有害因素（4类）指挥失误等–其他危险有害因素（4类）•参照事故类别进行分类«企业职工伤亡事故分类»（GB6441-1986）分为20类，如物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、淹溺、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、放炮、火药爆炸、化学性爆炸、物理性爆炸、中毒和窒息、其他伤害。•«职业病范围和职业病患者处理办法的规定»分为：生产性粉尘、毒物、噪声与振动、高温、低温、辐射、其他危害因素。危险、有害因素的分类危害辨识的内容•厂址—工程地质、地形、水文气象、消防；•总平面布置—功能分区、防火间距、道路•运输线路及码头—危险品装卸区•建（构）筑物—结构、防火防爆、采光•生产工艺过程—湿度、压力、速度•生产设备装置、化工设备装置•机械设备—运动零部件、操作条件•电气设备—触电、火灾、爆炸、静电、雷电•危险性较大设备、有害作业部位、管理设施等危害辨识的原则•科学性—科学的安全理论作指导•系统性—子系统之间的相关和约束关系•全面性—正常生产运转、开车、停车、检修等•预测性—分析触发事件危害辨识的方法•直观经验法•系统安全分析方法重大危险源及其辨识•重大危险源：指长期或临时地生产、加工、搬运、使用或储存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。•重大危险源分为：生产场所重大危险源、储存区重大危险源。•重大危险源的危险等级分为四级。•参照«重大危险源识别»（GB18218-2000）进行辨识。2.1.4系统安全分析的方法•安全检查表法(SafetyChecklist)•预先危险性分析(PHA)•故障类型和影响分析(FMEA)•危险性和可操作性研究(HAZOP)•事件树分析(ETA)•事故树分析(FTA)•因果分析(CCA)•根据分析的目的•根据收集资料的多少、详尽程度和内容的更新程度•根据分析系统的复杂程度和规模，工艺类型及操作类型•根据危险性的高低（表2-1）当系统的危险性较高时，通常采用系统、严格、预测性的方法。2.1.5系统安全分析方法的选择安全检查是对工程、系统的设计、装置条件、实际操作、维修等进行详细检查以识别所存在的危险性。2.2安全检查及安全检查表安全检查的目的•使操作人员保持对工艺危险的警觉性；•对需要修订的操作规程进行审查；•对设备和工艺变化可能带来的任何危险性进行识别；•评价安全系统和控制的设计依据；•对现有危险性的新技术应用进行审查；•审查维修和安全检查是否充分。安全检查的性质和内容•安全检查的性质：普遍检查、专业检查、季节性检查。•安全检查的内容–查思想–查管理–查隐患–查事故处理安全检查所需资料•相关的法规和标准；•以前类似的安全分析报告；•详细工艺和装置说明，带控制点的工艺流程图（P&IDS）和工艺流程图（PID）；•开、停车及操作、维修、应急规程；•事故报告、未遂事故报告；•以往工艺检修报告；•工艺物料性质，毒性及反应活性等资料。安全检查表•安全检查表的形式：危险等级划分表、安全性评价项目表、安全性评价检查表•安全检查表的类型：审计设计用、厂级、车间级、工段及岗位级、专业性•“三同时”原则：新建、改建和扩建的厂矿企业，革新、挖掘的工程项目，都必须与相应的安全卫生设施同时设计、同时施工和同时投产。•安全检查表的编制（表2-2）安全检查表的特点•比较系统和完整，能包括控制事故发生的各种因素，可避免盲目性，从而提高安全检查工作的效果和质量；•根据有关法规、安全规程和标准制定，检查目的明确，内容具体，易于实现安全要求；•对系统危险因素辨识、评价和制定出措施的过程，能准确查出隐患并得出确切结论；•推行安全生产责任制；•简单易行，易掌握和接受，可经常自我检查。安全检查表编制举例•蒸汽锅炉安全检查程序表•蒸汽锅炉爆炸事故安全检查表（蒸汽锅炉安全检查表）•预先危险性分析主要用于新系统设计、已有系统改造之前的方案设计、选址阶段，在没有掌握该系统详细资料的时候，用来分析、辨识可能出现或已经存在的危险因素，并尽可能在付诸实施之前找出预防、改正、补救措施，消除或控制危险因素。•其特点是在系统开发的初期识别、控制危险因素，用最小的代价消除和减少系统中的危险因素，从而为制定整个系统寿命期间的安全操作规程提出依据。2.3预先危险性分析•准备阶段：收集资料•审查阶段：安全审查，辨识主要危险因素，审查设计规范和采取的消除控制危险源的措施；研究主要危险因素产生原因和可能发生的事故，根据其严重程度，确定危险因素的危险等级（安全Ⅰ级、临界Ⅱ级、危险Ⅲ级、灾难Ⅳ级）•结果汇总阶段：主要事故及产生原因、可能的后果、危险性级别、相应的措施。2.3.1预先危险性分析的程序1、限制能量或采用安全能源代替危险能源。如限速装置、低电压设备、安全设备等。2、防止能量外泄，如自动温度调节器