第十二章防火安全技术.ppt

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1、第十二章,安全科学技术基本知识,安全科学 (安全),(定义)认识和揭示人的身心免受外界（不利）因素影响的安全状态及保障条件与其转化规律的学问。 安全科学是专门研究安全的本质及其转化规律和保障条件的科学。,第一节,安全系统工程,安全系统工程,定义：应用系统工程的原理和方法，辨识、分析、评价、排除和控制系统中存在的各种危险，并根据其结果，调整系统的工艺、设备、生产周期和投资等因素，使系统可能发生的事故得以控制，并使系统的安全性达到最佳状态。 安全系统工程，是以安全学和系统科学为理论基础，以安全工程、系统工程、可靠性工程等为手段，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

2、。,由安全系统工程的定义可看出,系统寿命周期 基础 目的 核心,国内应用情况,一、系统与系统工程,希腊语中 日本的JIS工业卫生标准 系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特殊功能的有机整体。,系统具有四个特性：,目的性任何系统必须具有明确的功能以达到一定的目的，没有目的就不能成为系统。 整体性系统至少是由两个或两个以上可以相互区别的元素（单元），按一定方式有机地组合起来，完成一定功能的综合体。 相关性系统内部各元素之间相互有机联系、相互作用、相互依赖的特定关系决定系统的特性。 环境适应性任何一个系统都处于一定的物质环境中，它必须适应外部环境条件的变化。 (手表),系统工程就是

3、运用系统分析理论，对系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用等各个阶段进行有效的组织管理。,二、安全系统工程研究的对象,“人机环境”系统,安全系统工程是专门研究如何用系统工程的原理和方法确保实现系统安全功能的科学技术，其主要技术手段有系统安全分析、系统安全评价和安全决策与事故控制。,三、常用的系统安全分析方法简介,(定义)系统安全分析是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，并根据实际需要对其进行定性、定量描述的技术方法。,1. 安全检查表法（Safety Checklist Analysis, SCA）,安全检查表通常为检查某一系统、设备以及各种操作管理和组织措施中的不安全因

4、素，事先对检查对象加以剖析、分析、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，确定检查的项目和要点，以提问形式，将检查项目和要点按系统编制成表，以备在设计或检查时，按规定的项目进行检查和诊断。 安全检查表是安全系统工程中最基本、最初步的一种形式（详见第三章）。,表2-2 安全检查表的基本格式,2. 预先危险性分析（Preliminary Hazard Analysis, PHA）,预先危险性分析又称初步危险分析，主要用于对危险物质和装置的主要工艺区域等进行分析。 它常常是在每项工程活动之前，如设计、施工、生产之前，或技术改造之前，即制定操作规程和使用新

5、工艺等情况之前，对系统存在的危险性类型、来源、出现条件、可能导致事故的后果以及有关措施等，作宏观的概略分析。,I 级： 安全的,暂时不能发生事故,可以忽略; II级： 临界的,有导致事故的可能性,事故处于临界状态,可能造成人员伤亡和财产损失,应该采取措施予以控制; III级:危险的,可能导致事故发生,造成人员伤亡或财产损失,必须采取措施进行控制; IV级: 灾难的,会导致事故发生,造成人员严重伤亡或财产巨大损失,必须立即设法消除。,危险等级划分：,表2-3 硫化氢输送系统预先危险性分析(部分),3. 危险和可操作性研究（Hazard and Operability Study, HAZOP）,

6、危险和可操作性研究的基本过程是以关键词为引导，找出系统中工艺过程或状态的变化（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。通过可操作性研究的分析，能够探明装置及过程存在的危险，根据危险带来的后果明确系统中的主要危险，如果需要，可利用事故树对主要危险继续分析，因此它又是确定事故树顶上事件的一种方法。,4. 故障类型和影响分析（Failure Mode Effects Analysis, FMEA）5W1H法，CA,故障类型和影响分析是安全系统工程中重要的分析方法之一，也是一种系统故障的事前考察技术。 这种方法主要分析系统、产品的可靠性和安全性，其基本原理是按一定的顺序进行系统分

7、析和考察，查出系统中各子系统或元件可能发生的各种故障模式，并分析它们对系统或产品的功能造成的影响，提出可能采取的预防改进措施，以提高系统或产品的可靠性和安全性。,实例,电机运行系统故障类型和影响分析 一电机运行系统如图 所示,该系统是一种短时运行系统,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。对系统中主要元素进行故障类型和影响分析 .,5. 事故树分析（Fault Tree Analysis, FTA）,事故树分析是安全系统工程中最重要的分析方法。 是一种表示导致灾害事故的各种因素之间的因果及逻辑关系图，也就是在设计过程中或现有生产系统和作业中，通过对可能造成系统事故或导致灾害后

8、果的各种因素（包括硬件、软件、人、环境等）进行分析，根据工艺流程、先后次序和因果关系绘出逻辑图（即事故树图），从而确定系统故障原因的各种可能组合方式（即判明灾害或功能障碍的发生途径及导致灾害、功能故障的各因素之间的关系）及其发生概率，进而计算系统故障概率，并据此采取相应的措施，以提高系统的安全性和可靠性。,6. 事件树分析（Event Tree analysis, ETA）,事件树分析是一种归纳法，是从给定的一个初始条件的事故原因开始，按时间进程采用追踪方法，对构成系统的各要素（事件）的状态（成功或失败）逐项进行二者择一的逻辑分析，分析初始条件的事故原因可能导致的事件序列的结果，将会造成什么样

9、的状态，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。 由于事件序列是按一定时序进行的，因此，事件树分析是一种动态分析过程，同时，事件序列是以图形表示的，其形状呈树枝形，故称为事件树。,7. 原因结果分析（Cause-Consequence analysis, CCA）,原因结果分析是对系统装置、设备等在设计、操作时综合运用事故树和事件树辨识事故的可能结果及其原因的一种分析方法。,分析步骤如下： 第一步，是从某一初因事件起作出事件树图。 第二步，是将事件树的初因事件和失败的环节事件作为事故树的顶上事件，分别作出事故树图。 第三步，是根据需要和取得的数据进行定性或定量的分析，进而得到对

10、整个系统的安全性评价。,8其它,鱼刺图分析 作业条件危险性分析(LEC) 指数评价法(道化蒙德) 单元危险性快速排序法 模糊评价 重大事故后果分析 化工厂危险程度分级等,四、事故树分析 (提出),事故树分析（FTA）也称故障树分析，是一种描述事故因果关系的有方向的“树”，是安全系统工程中系统安全分析重要的分析方法之一。 它能对各种系统的危险性进行识别评价，既适用于定性分析，又能进行定量分析。 具有简明、形象化的特点，体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。 FTA作为安全分析评价和事故预测的一种先进的科学方法，已得到国内外的公认和广泛采用。,1. 事故树编制程序及符号,事故树

11、编制程序(R=P*S大),熟悉系统 调查事故 确定顶上事件 调查原因事件 建造事故树 修改简化事故树 定性分析 定量分析 制定安全对策,符号,事件符号 逻辑门符号,2.事故树的定性分析,最小割集(MCS) 行列式法 布尔代数化简法 最小径集 (MPS) 基本原因事件的结构重要度,3.事故树的定量分析,顶上事件发生的概率 状态枚举法 直接分步算法 由MCS和MPS直接求 三种近似法 不交化MCS法 早期不交化法 模块分割理论法,概率重要度,所谓概率重要度分析, 它表示第 i 个基本事件发生概率的变化引起顶事件发生概率变化的程度。 由于顶事件发生概率函数是 n 个基本事件发生概率的多重线性函数,

12、所以, 对自变量qi求一次偏导, 即可得到该基本事件的概率重要度系数Ig(i),基本原因事件的临界重要度,实例 (1)系统概述 系统（见图1）处于工作状态，燃气阀门在电源作用下开启，并通过控制装置点燃燃气，只要阀门开启，燃气一直燃烧。当水箱内压力达到最大值时，传感器就切断继电器电源，继电器断开；当电流接通时，继电器闭合。传感器所在管路为压力管路，不失效。在压力达到最大值之前，操作者应观察压力表指示，及时打开开关，若压力超过最大压力值，安全阀打开使压力泄放。,(2 ) 编制事故树,(3 ) 事故树分析,3.1 最小割集：割集，是导致顶上事件发生的基本事件的集合。最小割集即为至少要有那几个基本事件

13、同时发生时才会发生顶上事件的集合。事故树有几个最小割集就代表事故发生有几条途径。在一个最小割集中，任意去掉一个基本事件后，该条途径引发的事故就不会发生。因此求出最小割集就能找出有效合理地控制事故发生的重要途径。,布尔代数化简法,T=X1A=X1(X2+B)=X1(X2+C1C2)=X1X2+X1X3X5+X1X3X6+X1X3X7+X1X4X5+X1X4X6+X1X4X7,最小割集的等效图,由图3可见，水箱超压爆炸发生事故的途径共有7种（7个最小割集）：“X1（安全阀失灵）和X2（燃气阀门失灵）同时发生”，“X1（安全阀失灵）、X3（继电器故障）和X5（开关失控）同时发生”，“X1（安全阀失灵

14、）、X3（继电器故障）和X6（压力表失灵）同时发生”，“X1（安全阀失灵）、X3（继电器故障）和X7（工人失职）同时发生”，“X1（安全阀失灵）、X4（压力传感器故障）和X5（开关失控）同时发生”，“X1（安全阀失灵）、X4（压力传感器故障）和X6（压力表失灵）”，“X1（安全阀失灵）、X4（压力传感器故障）和X7（工人失职）同时发生”。运用事故树方法可以全面地找出事故发生的各种模式。,3.2 最小径集,径集，就是那些基本事件不发生就不会发生顶上事件的集合。最小径集即要不发生顶上事件至少需要那些基本事件不发生的集合。事故树有几个最小径集便可以找到几条防止事故的科学方案，因而最小径集代表系统的安

15、全性。,利用最小径集与最小割集的对偶性作出对应的成功树后再用布尔代数化简法求出最小径集的等效图（见图4）。,由图4可知，与门下面三个最小径集中的任何一个不发生，顶上事件就不发生，而要使某一最小径集不发生，则必须其中的基本事件组合均不发生，因而考虑到治理方案的经济和方便，一般以消除基本因素少的最小径集为佳。如第一个最小径集中只有X1一个基本事件，故通过定期检修安全装置，可预防安全阀失灵，这条控制水箱超压爆炸的途径最佳,3.3事故树结构重要度分析：,结构重要度分析就是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。 结构重要度可利用最小割集求出。 分析结构重要度，排出各基本事件的结构重要度顺序，可从结构上确定各基本事件对此事件发生的影响的程度，以便按重要顺序安排防护措施，也可依次顺序编写安全检查表。,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。,求得：I(1)=2 I(2)=1/2 I(3)=3/4 I(4)=3/4 I(5)=1/2 I(6)=1/2 I(7)=1/2 故I(1)I(3)=I(4)I(2)=I(5)=I(6)=I(7)，我们对各基本事件的重视程度，由高到低依次为：X1；X3、X4；X2、X5、X6、X7。,