安全系统工程 第二章 系统安全分析

第二章系统安全分析系统安全分析的主要内容初始的、诱发的直接危险因素与系统有关环境、设备、人员等能够控制或根除危险因素的措施控制危险因素的措施及实施方法危险因素失去控制可能出现的后果安全防护措施系统安全分析常用方法安全检查表（SCL）预先危险性分析（PHA）故障类型及影响分析（FMEA）危险性与可操作性研究（HAZOP）鱼刺图分析系统可靠性分析事件树分析（ETA）事故树分析（FTA）原因-后果分析（CCA）系统安全分析方法的分类定性分析法定量分析法归纳法演绎法动态分析法静态分析法定性分析：对影响系统、操作、产品或人身安全的全部因素，进行非数学方法的研究与分析，或对事件只给定“0”或“1”的分析程序，而“0”或“1”这两个数值的意义只表示某事件发生或不发生。定量分析：在定性分析的基础上，运用数学方法与计算工具，分析事故、故障及其影响因素之间关系和数量变化规律。定性分析1、安全检查表分析（SCL）安全检查的性质普遍检查专业性检查季节性检查安全检查的内容查领导查思想查管理查隐患查整改安全检查表的定义运用安全系统工程的方法，发现系统以及设备、机器装置和操作管理、工艺、组织措施中的各种不安全因素，事先对检查对象加以剖析、分解、查明问题所在，并根据理论知识、实践经验、有关标准、规范和事故情报等进行周密细致的思考，确定出检查的项目和要点，列成表格进行分析。安全检查表编制依据（1）有关法律、法规、规程、规范、规定、标准与手册。（2）本单位的经验。（3）国内外事故案例。（4）系统安全分析的结果。安全检查表实例2、预先危险性分析（PHA）定义在每项工程活动运转之前或技术改造之后，对系统存在的危险性类型、来源、出现条件、导致事故的后果以及相关措施等，做一宏观概略分析。分析内容（1）识别危险的设备、零部件、并分析其发生的可能性条件。（2）系统中各子系统、各元件的交界面及其相互关系的影响。（3）原材料、产品，特别是有害物质的性能及贮运。（4）工艺工程及其工艺参数或状态参数。（5）人机关系。（6）环境条件。（7）用于保证安全的设备、防护装置等。级别危险程度可能导致的后果I级安全的一般不会发生事故或后果轻微，可以忽略II级临界的有导致事故的可能性，且处于临界状态，暂时不会造成人员伤亡和财产损失，但应该采取措施予以控制III级危险的很可能导致事故发生、造成人员伤亡和财产损失，必须立即采取措施进行控制IV级灾难性的破坏性的，很可能导致事故发生、造成人员严重伤亡或财产巨大损失，必须立即设法采取措施予以消除预先危险性分析实例3、故障类型及影响分析（FMEA）主要分析系统各组成部分、元件、产品的可靠性和安全性。根据实际将系统分割成子系统，或进一步分割成元件。然后对系统的各个组成部分进行逐个分析，寻求各组成部分中可能发生的故障、故障因素，以及可能出现的事故、可能造成人员伤亡的事故后果，并提出防止或消除的措施，提高系统的可靠性和安全性。有关概念故障故障类型故障检测机制故障原因故障影响故障严重度级别危险程度可能导致的后果I级轻微的不足以造成危害或系统破坏，但需要维护和修理II级临界的可能造成轻度的伤害和系统破坏，但可排除和控制III级严重的可能导致严重伤害和系统破坏，须立即采取措施进行控制IV级致命的可能导致死亡或系统损失，必须设法予以消除级别故障出现可能性故障概率A非常容易发生10-1B容易发生10-2C较容易发生10-3D不容易发生10-4E难以发生10-5F极难发生10-64、危险性与可操作性研究分析（HAZOP）审查新设计或已有工厂的生产工艺和工程总图，以评价因装置、设备的个别部分的误操作或机械故障引起的潜在危险，并评价其对整个工厂的影响。头脑风暴法（Brainstorming）意图偏差原因后果引导词工艺参数引导词意义说明否对标准值完全否定完全没有完成规定功能，什么都没有发生多数量增加包括数量的多与少，性质的好与坏，完成功能程序的高与低少数量减少而且质的增加完成规定功能，但有其他事件发生部分质的减少仅实现部分功能，有的功能没有实现相反逻辑上与规定功能相反对于过程：反向流动、逆反应、程序颠倒对于物料：用催化剂还是抑制剂其他其他运行状况包括：其他物料和其他状态、其他过程、不适应的运行过程、不希望的物理过程等5、鱼刺图人的不安全行为物的不安全状态自然环境从大到小，从粗到细，由表及里定量分析1、系统可靠性分析基本概念（1）可靠性和可靠度可靠性可靠度定性定量能力概率基本概念（2）维修度指系统发生故障后在规定的条件下和维修容许时间内完成维修的概率。（3）有效度是对于可修复系统在规定的使用条件和时间内能够保持正常使用状态的概率。)()(1)(),(MtRtRtA基本概念（4）安全性指人们在某一种环境中工作或生活感受到的危险或危害是已知的，并且是可控制在可接受的水平上的。（5）风险性指在一定时间内，造成人员伤亡和财产损失的可能性。风险度=事件发生概率×损失大小可靠度、维修度和有效度常用度量指标（1）平均无故障时间（MTTF）0)(dtttfMTTF（2）平均故障间隔时间（MTBF）ntMTBFnii1（3）平均故障修复时间（MTTR）nMTTRnii1系统可靠度计算（1）串联系统可靠度设一个串联系统中各子系统的可靠度是相互独立的，且分别为R1,R2,……Rn，则这个串联系统的可靠度为：niisRRRRR1n21（2）并联系统可靠度热储备系统）（niisRR1-1-1冷储备系统若各部件的故障率相等，则系统的可靠度为：NiitsiteR0!t）（冷储备系统若各部件的故障率不相等，则系统的可靠度为：NitNikkikksieR011t）（基本含义从给定的一个初始事件的事故原因开始，按顺序分析向前发展中各个环节成功与失败的过程和结果，从而定性与定量地评价系统的安全性，并由此获得正确的决策。2、事件树分析（ETA）3、作业条件危险性分析概述研究在具有潜在危险环境中作业的危险性。方法D=L·E·CL分值事故或危险事件发生的可能性10*完全会被预料到6相当可能3不经常，但有可能1*完全意外，极少肯能0.5可以设想，但很不可能0.2极不可能0.1实际上不可能L:事故或危险事件发生的可能性E:暴露于危险环境的频率E分值暴露于危险环境的频率10*连续暴露于潜在危险环境6逐日在工作时间内暴露3每周一次或偶然暴露2每月暴露一次1*每年几次出现在潜在危险环境0.5非常罕见地暴露C:发生事故或危险时间后产生的结果C分值可能结果100*大灾难，许多人死亡40灾难，数人死亡15非常严重，一人死亡7严重，严重伤害3重大，致残1*引人注目，需要救护D:作业条件的危险性D分值危险程度等级＞320极其危险，不能断续作业I160-320高度危险，需要立即整改II70-160显著危险，需要整改III20-70可能危险，需要注意IV＜20稍有危险，或许可以接受V•优点：简单，易于掌握操作，划分清楚，醒目•缺点：根据经验来确定3个因素的分数值，具有局限性4、事故树分析（FTA）结果（顶上事件）原因（底事件）逻辑符号连接直接原因（基本事件）事故树的构成1、事件及事件符号（1）结果事件：是由其他事件或事件组合组合所导致的事件。用矩形符号表示。分为顶上事件和中间事件。（2）基本事件：是由其他事件的原因事件。因总是位于事故树的底部，因而又称低事件。分为原因事件（圆形）和省略事件（菱形）。原因事件省略事件（3）特殊事件：需要表明其特殊性或引起注意的事件。分为开关事件（房形）和条件事件（椭圆形）。开关事件条件事件2、逻辑门及其符号（1）与门：表示当且仅当所有输入事件都发生时，输出事件才发生。与门（2）或门：表示至少一个输入事件发生时，输出事件才发生。或门（3）非门：表示输出事件是输入事件的对立事件。非门（4）特殊门1）表决门：表示当且仅当n个输入事件中有m（m≤n）个或m个以上事件同时发生时，输出事件才发生。表决门2）异或门：表示当且仅当n个输入事件中有m（m≤n）个或m个以上事件同时发生时，输出事件才发生。异或门3）禁门：表示当且仅当条件事件a发生时，输入事件的发生才能导致输出事件才发生。禁门4）条件与门：表示不仅输入事件同时发生，且必须满足条件a同时，输出事件才发生。条件与门5）条件或门：表示输入事件至少有一个发生，且同时满足条件a的情况下，输出事件才发生。条件或门事故树的定性分析目的：根据事故树结构查明顶上事件发生的途径，确定顶上事件的发生模式、起因及影响程度。最小割集最小径集结构重要度3、转移符号当事故树规模很大或整个事故树中包含有相同的部分树图时，为了化简，便用转移符号。最小割集割集：同时发生能够导致顶上事件发生的基本事件的集合割集故障模式最小割集：导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合。最小割集指明了哪些基本事件同时发生，就可以引起顶上事件发生的事故模式。（1）表示系统的危险性；（2）表示顶事件发生的原因组合；（3）为降低系统的危险性提出控制方向和预防措施；（4）利用最小割集可以判定事故树中基本事件结构重要度和方便地计算顶上事件发生的概率。最小径集径集：不同时发生可以使得顶上事件部不发生的基本事件的集合。径集正常模式最小径集：不能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合。最小径集指明了哪些基本事件不同时发生，就可以使得顶上事件不发生的安全模式。（1）表示系统的安全性；（2）依据最小径集可选取确保系统安全的最佳方案；（3）利用最小径集同样可以判定事故树中基本事件结构重要度和计算顶上事件发生的概率。结构重要度重要度：一个基本事件对顶事件产生的影响大小称为该基本事件的重要度。结构重要度：不考虑各基本事件发生的难易程度，或假设各基本事件发生的概率相等，仅从事故树的结构上入手分析各基本事件的影响程度，称为结构重要度分析。求法：（1）当最小割（径）集中的基本事件个数不相等时，看频率（少则大）（2）当最小割（径）集中的基本事件个数相等时，看频数（多则大）（3）当最小割（径）集中的基本事件个数有相等也有不相等时，既看频率又看频数谢谢观赏