第五章 系统安全分析

1、第五章系统安全分析第五章系统安全分析 一、系统安全分析的目的一、系统安全分析的目的 目的：目的： 是为保证系统安全运行，查明系统中的危险因是为保证系统安全运行，查明系统中的危险因 素，以便采取相应的措施消除系统故障或事故。素，以便采取相应的措施消除系统故障或事故。 第一节系统安全分析概述第一节系统安全分析概述 一、系统安全分析的内容和方法一、系统安全分析的内容和方法 系统安全分析的内容系统安全分析的内容 六个方面的内容六个方面的内容 系统安全分析的方法系统安全分析的方法 常用的有七中方法：常用的有七中方法： 安全检查表安全检查表、预先危险性分析、故障类型和影响分预先危险性分析、故障类型和影响分

2、 析、危险性和可操作性研究、事件树分析、因果分析、析、危险性和可操作性研究、事件树分析、因果分析、 事故树分析事故树分析 二、系统安全分析方法的选择二、系统安全分析方法的选择 分析的目的分析的目的 资料的影响资料的影响 系统的特点系统的特点 系统的危险性系统的危险性 第二节安全检查表第二节安全检查表 一、安全检查表的定义一、安全检查表的定义 n安全检查表实际上是一份实施安全检查和诊断的项目明细安全检查表实际上是一份实施安全检查和诊断的项目明细 表，是安全检查结果的备忘录。通常为检查某一系统、设表，是安全检查结果的备忘录。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素，事先对

3、备以及各种操作管理和组织措施中的不安全因素，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，以提问的方式，将检致的思考，确定检查的项目和要点，以提问的方式，将检 查项目和要点按系统编制成表，以备在设计和检查时，按查项目和要点按系统编制成表，以备在设计和检查时，按 规定的项目进行检查和诊断，这种表就叫安全检查表。规定的项目进行检查和诊断，这种表就叫安全检查表。 二、安全检查表的特点二、安全检查表的特点

4、具有全面性具有全面性 要求列举所有可能造成事故的不安全因素，并要求系统要求列举所有可能造成事故的不安全因素，并要求系统 和完整地整理好。和完整地整理好。 具有直观性具有直观性 采用提问和用采用提问和用“是是”和和“否否”的回答方式，简单明了，的回答方式，简单明了， 直观性好。直观性好。 具有广泛性具有广泛性 国家、个人都可以编制，工厂、车间、班组都可以使用，国家、个人都可以编制，工厂、车间、班组都可以使用， 水平不同的人员都可以掌握。水平不同的人员都可以掌握。 .是安全工作的有力工具是安全工作的有力工具 安全检查表经有关人员编写以后使用，通过长期实践，安全检查表经有关人员编写以后使用，通过长期

5、实践， 不断修订、补充，从而成为预测和预防事故的重要手段，不断修订、补充，从而成为预测和预防事故的重要手段， 也是培训安全干部的教材和系统分析的基础。也是培训安全干部的教材和系统分析的基础。 三、安全检查表的种类三、安全检查表的种类 设计审查用安全检查表设计审查用安全检查表 内容：厂址选择、平面布置、工艺流程的安全性、装备的配置、建筑与构筑物、内容：厂址选择、平面布置、工艺流程的安全性、装备的配置、建筑与构筑物、 安全装置与设施、操作的安全性、危险物品的贮存与运输、消防设施等方面。安全装置与设施、操作的安全性、危险物品的贮存与运输、消防设施等方面。 厂级安全检查表厂级安全检查表 内容：厂区内各

6、个产品的工艺和装置的安全可靠性、要害部位、主要安全装置与内容：厂区内各个产品的工艺和装置的安全可靠性、要害部位、主要安全装置与 设施、危险品贮存与使用、消防通道与设施、操作管理及遵章守纪情况等。设施、危险品贮存与使用、消防通道与设施、操作管理及遵章守纪情况等。 检查突出要害部位，注意力集中在大面的检查上。检查突出要害部位，注意力集中在大面的检查上。 车间用安全检查表车间用安全检查表 内容：工艺安全、设备布置、安全通道、在制品及物件存放、通风照明、噪声与内容：工艺安全、设备布置、安全通道、在制品及物件存放、通风照明、噪声与 振动、安全标志、人机工程、尘毒及有害气体浓度、消防设施及操作管理等。振动

7、、安全标志、人机工程、尘毒及有害气体浓度、消防设施及操作管理等。 工段及岗位用安全检查表工段及岗位用安全检查表 内容：根据工序或岗位的主体设备、工艺过程、危险部位、防灾控制点即整个系内容：根据工序或岗位的主体设备、工艺过程、危险部位、防灾控制点即整个系 统的安全性来制定。要求内容具体，简单易行。统的安全性来制定。要求内容具体，简单易行。 专业性安全检查表专业性安全检查表 四、安全检查表的编制四、安全检查表的编制 一）编制安全检查表的依据一）编制安全检查表的依据 有关规程、规范、标准与手册有关规程、规范、标准与手册 国内外事故情报国内外事故情报 本单位的经验本单位的经验 上节回顾： 1.系统安全

8、分析的目的 2.安全检查表的定义安全检查表的定义 二）安全检查表的内容和格式二）安全检查表的内容和格式 基本内容基本内容 要求尽可能做到无遗漏，通常从要求尽可能做到无遗漏，通常从“人、机、人、机、 环境、管理环境、管理”个方面考虑。个方面考虑。 、安全检查表的格式、安全检查表的格式 n包括：包括： 序号（统一编号）；序号（统一编号）； 项目名称，如子系统、车间、工段、设备等；项目名称，如子系统、车间、工段、设备等； 检查内容，在修辞上可用直接陈述句，也可用疑问句；检查内容，在修辞上可用直接陈述句，也可用疑问句； 检查结果，即回答栏，有的采用检查结果，即回答栏，有的采用 “ “是是” ” 、“否

9、否”， 或或“”、“”表示，有的打分；表示，有的打分； 备注栏，可注明建议改进措施或情况反馈等事项；备注栏，可注明建议改进措施或情况反馈等事项； 检查时间和检查人。检查时间和检查人。 序号序号 项目名称项目名称 检查内容检查内容检查结果检查结果备注备注检查时间检查时间 和检查人和检查人 表表-安全检查表的格式安全检查表的格式 、安全检查表的编法、安全检查表的编法 (1)由安全专业干部、生产技术人员和操作人员三结由安全专业干部、生产技术人员和操作人员三结 合共同编写；合共同编写； (2)根据工程经验和生产实践，列举出所有的不安全根据工程经验和生产实践，列举出所有的不安全 状态和行为；状态和行为；

10、 (3)查找有关的规程、规范和标准，做到提出问题有查找有关的规程、规范和标准，做到提出问题有 根据；根据； (4)要充分了解安全状态，搜集同类或类似的事故教要充分了解安全状态，搜集同类或类似的事故教 训，安全经验及实验研究的动向，使提出的问题训，安全经验及实验研究的动向，使提出的问题 切中要害。切中要害。 三）编制安全检查表的程序与方法三）编制安全检查表的程序与方法 编制安全检查表的程序编制安全检查表的程序 系统（装置）系统（装置） 有关系统（装置）有关系统（装置） 的资料的资料 子系统（分装置）子系统（分装置） 部件、组件部件、组件 构成要素，构成要素， 功能附加现象功能附加现象 人、机、物

11、、人、机、物、 管理、环境管理、环境 安全检查表安全检查表 标准、规范、规标准、规范、规 程、事故情报等程、事故情报等 资料资料 设想危险、推论的设想危险、推论的 事故发生概率、处事故发生概率、处 理方法理方法 程序说明程序说明 (1)系统的功能分解系统的功能分解 (2)人、机、物、管理和环境因素人、机、物、管理和环境因素 (3)潜在危险因素的探求潜在危险因素的探求 四）编制安全检查表应注意的问题四）编制安全检查表应注意的问题 (1)共同编制共同编制 (2)突出重点、抓住要害突出重点、抓住要害 (3)编写各自适用范围的安全检查表，突出重点编写各自适用范围的安全检查表，突出重点 (4)危险性部位

12、详细检查，确保提前发现危险性部位详细检查，确保提前发现 (5)多种方法结合使用多种方法结合使用 五、安全检查表举例五、安全检查表举例 一）金属切削机床设计安全检查表一）金属切削机床设计安全检查表 序号序号检查内容检查内容 所依据的所依据的 法规标准法规标准 1机床必须具有适应环境的足够能力，特别是抗温度、耐机床必须具有适应环境的足够能力，特别是抗温度、耐 磨损、防腐蚀等能力磨损、防腐蚀等能力 GB5083 2机床及其零、部件应设计成不带易伤人的锐角、利棱、机床及其零、部件应设计成不带易伤人的锐角、利棱、 凸凹不平的表面和较突出的部分凸凹不平的表面和较突出的部分 GB5083 3计算机控制的机床

13、应配有双电源计算机控制的机床应配有双电源GB5083 4必须采取措施控制振动和噪声，使其指标低于产品标准必须采取措施控制振动和噪声，使其指标低于产品标准 的规定的规定 GB5083 5说明书内容应包括：安装、搬运、贮存、使用、维修和说明书内容应包括：安装、搬运、贮存、使用、维修和 安全卫生等有关规定安全卫生等有关规定 GB5083 二）变配电站安全检查表二）变配电站安全检查表 序序 号号 检查内容检查内容检查方法检查方法 应得应得 分分 实实 得得 分分 说说 明明 1变配电站环境变配电站环境 15 1.1与其他建筑物间有足够的安全与其他建筑物间有足够的安全 消防通道消防通道 以消防车辆能通过

14、和转弯、掉以消防车辆能通过和转弯、掉 头为判断标准头为判断标准 2 1.2与爆炸危险场所、具有腐蚀性与爆炸危险场所、具有腐蚀性 场所有足够间距场所有足够间距 一般以一般以30m距离内无爆炸危险距离内无爆炸危险 和防腐蚀性场所为合格和防腐蚀性场所为合格 2 1.3地势不应低洼，防止雨后积水地势不应低洼，防止雨后积水如处于低洼地势，但有可靠的防如处于低洼地势，但有可靠的防 积水措施可视为合格积水措施可视为合格 2 1.4应设有应设有100%变压器油量的贮变压器油量的贮 油池或排油设施油池或排油设施 贮油池与变压器比较估计，对排贮油池与变压器比较估计，对排 油设施要按土建施工图来判断油设施要按土建施

15、工图来判断 2 1.5 变配电门应外开，高低压窒门应向变配电门应外开，高低压窒门应向 低压间开，相邻配电室门应双向开低压间开，相邻配电室门应双向开 三条应全满足，若有一条不满三条应全满足，若有一条不满 足则本项不给分足则本项不给分 2 1.6门、窗孔应装置网孔小于门、窗孔应装置网孔小于 10mm 10mm的金属窗网的金属窗网 查证门、窗、排风扇洞口和其查证门、窗、排风扇洞口和其 他洞口处他洞口处 2 1.7电缆沟隧道进户套管应有防小电缆沟隧道进户套管应有防小 动物和防水措施动物和防水措施 查看沟和隧道内有无积水痕迹查看沟和隧道内有无积水痕迹 和潮湿程度和潮湿程度 3 接上表接上表 序号序号检查

16、内容检查内容检查方法检查方法 应得应得 分分 实得实得 分分 说说 明明 2变压器变压器35 2.1油温指标清晰，温度应低油温指标清晰，温度应低 于于850C,冷却设备完好冷却设备完好 现场查看现场查看5 2.2 应有规定的警示标志和遮拦应有规定的警示标志和遮拦现场查看现场查看3 2.3变压器内部无异常响声和变压器内部无异常响声和 放电声放电声 主要靠现场去听，无放电声和主要靠现场去听，无放电声和 无异常响声为合格无异常响声为合格 7 等等等等 3高低压配电间、电容器间高低压配电间、电容器间50 3.1电缆头外表清洁，无漏油，电缆头外表清洁，无漏油， 接地可靠接地可靠 现场查看现场查看2 3.

17、2接地可靠接地可靠,并有定期测试并有定期测试 记录记录 以电力部门定期检查报告的结以电力部门定期检查报告的结 论为准论为准 5 等等等等 三）电焊岗位安全检查表三）电焊岗位安全检查表 序号序号 检查内容检查内容 检查结果检查结果备备 注注是是()否否() 1 焊接场地是否有禁止存放的易燃易爆物品？配备有消防器焊接场地是否有禁止存放的易燃易爆物品？配备有消防器 材否？材否？ 2 场地照明是否充足？通风是否良好？场地照明是否充足？通风是否良好？ 3 操作人员是否按规定穿戴和配备防护用品？操作人员是否按规定穿戴和配备防护用品？ 4 电焊机二次线圈及外壳是否接地或接零？电焊机二次线圈及外壳是否接地或接

18、零？ 5 电焊机散热情况如何？是否一机一闸？电焊机散热情况如何？是否一机一闸？ 6 电焊机的电源线、引线及各接线是否良好？电焊机的电源线、引线及各接线是否良好？ 7 一次二次线圈及焊夹把手绝缘是否良好？线的长度及连接一次二次线圈及焊夹把手绝缘是否良好？线的长度及连接 方式是否合乎规定？座凳是否绝缘性好？方式是否合乎规定？座凳是否绝缘性好？ 8 交流电焊机是否安装自动开关装置？交流电焊机是否安装自动开关装置？ 9 工作照明是否安全电压？工作照明是否安全电压？ 10 是否有非焊工违章进行操作？是否有非焊工违章进行操作？ 11 工作完毕后，是否清理了工作现场，熄灭熔渣，并拉掉电闸？工作完毕后，是否清

19、理了工作现场，熄灭熔渣，并拉掉电闸？ 四）专用工具安全检查表四）专用工具安全检查表 序序 号号 检查内容检查内容 情况说明情况说明 (“(“是是”、 “否否”或或 注注) ) 1有足够数量的手持灭火器吗？有足够数量的手持灭火器吗？ 2灭火器的放置地点能使任何人都能马上看到吧？（易看到，加标灭火器的放置地点能使任何人都能马上看到吧？（易看到，加标 记且不宜放置太高）记且不宜放置太高） 3通向灭火器的通道畅通无阻吗？（任何时候通道上不应有障碍物）通向灭火器的通道畅通无阻吗？（任何时候通道上不应有障碍物） 4每个灭火器上都有有效的检验标志吗？（按规定至少每两年要由每个灭火器上都有有效的检验标志吗？（

20、按规定至少每两年要由 专业人员检验一次）专业人员检验一次） 5每个灭火器对所要扑灭的火灾适用吗？（湿式和泡沫灭火器对电每个灭火器对所要扑灭的火灾适用吗？（湿式和泡沫灭火器对电 气火灾不适用）气火灾不适用） 6大家都熟悉灭火器的操作吗？大家都熟悉灭火器的操作吗？ 7四氯化碳灭火器是否已被其它灭火器所取代？四氯化碳灭火器是否已被其它灭火器所取代？ 8在规定的所有地点都配备了灭火器吗？在规定的所有地点都配备了灭火器吗？ 9灭火剂易冻的灭火器（如湿式灭火器）采取了防冻措施吗？灭火剂易冻的灭火器（如湿式灭火器）采取了防冻措施吗？ 10 用过的或损坏的灭火器是否马上更新了？用过的或损坏的灭火器是否马上更新

21、了？ 11每个人都知道自己工作区域内的灭火器所在位置吗？每个人都知道自己工作区域内的灭火器所在位置吗？ 12 汽车库内有必备的手持灭火器汽车库内有必备的手持灭火器 (10(10辆车以内至少应配备一个灭火器辆车以内至少应配备一个灭火器) )吗？吗？ 不同火灾情况的灭火器配备数 火灾危险程度配备灭 火器最 少个数 房间面 积不大 于（m2） 房间面积扩大需增加 的个数 小火灾危险2150每扩大400m2增加1个 中等火灾危险（仓库、 办公楼等） 2100每扩大200m2增加1个 高火灾危险（易燃液 体、木材加工、油漆 车间等） 250每扩大200m2增加1个 第三节预先危险性分析第三节预先危险性分

22、析 一、预先危险性分析的概念一、预先危险性分析的概念 预先危险性分析（预先危险性分析（Preliminary Hazard Analysis,简称简称 PHA）是指在一个系统或子系统（包括设计、施工、生产）是指在一个系统或子系统（包括设计、施工、生产） 运转活动之前，对子系统存在的危险类别、出现条件及可能运转活动之前，对子系统存在的危险类别、出现条件及可能 造成的结果，进行宏观概略分析的一种方法。造成的结果，进行宏观概略分析的一种方法。 预先危险性分析的重点应放在系统的主要危险源上，并预先危险性分析的重点应放在系统的主要危险源上，并 提出控制这些危险源的措施。预先危险性分析的结果，可作提出控制

23、这些危险源的措施。预先危险性分析的结果，可作 为对新系统综合评价的依据，还可作为系统安全要求、操作为对新系统综合评价的依据，还可作为系统安全要求、操作 规程和设计说明中的内容，同时预先危险性分析为以后要进规程和设计说明中的内容，同时预先危险性分析为以后要进 行的其他危险性分析打下了基础。行的其他危险性分析打下了基础。 二、预先危险性分析的步骤二、预先危险性分析的步骤 (1)调查、了解和收集过去的经验和同类生产中发生过的事故情况。调查、了解和收集过去的经验和同类生产中发生过的事故情况。 (2)确定危险源，并分类制成表格。危险源的确定可通过经验判断、确定危险源，并分类制成表格。危险源的确定可通过经

24、验判断、 技术判断或安全检查表等方法进行。技术判断或安全检查表等方法进行。 (3)识别危险转化技术条件。研究危险因素转化为事故状态的条件。识别危险转化技术条件。研究危险因素转化为事故状态的条件。 (4)进行危险分级。危险分级的目的是确定危险程度，提出重点控制进行危险分级。危险分级的目的是确定危险程度，提出重点控制 的危险源。危险等级可分为以下四个级别：的危险源。危险等级可分为以下四个级别： I级：安全的（可忽视的）。它不会造成人员伤害和系统损坏。级：安全的（可忽视的）。它不会造成人员伤害和系统损坏。 II级：临界的。它能降低系统的性能或损害设备，但不会造成人员伤害，级：临界的。它能降低系统的性

25、能或损害设备，但不会造成人员伤害， 能采取措施消除和控制危险的发生。能采取措施消除和控制危险的发生。 III级：危险的。它能造成人员的伤害和系统的损坏。级：危险的。它能造成人员的伤害和系统的损坏。 IV级：破坏性的（灾难性的）。它能造成人员死亡、重伤以及系统的级：破坏性的（灾难性的）。它能造成人员死亡、重伤以及系统的 严重损坏。严重损坏。 (5)控制危险预防措施控制危险预防措施。 三、应用实例三、应用实例 教材页教材页 简化的工艺过程 H2S气体 储存罐 反应塔 输送管道 1 2 3 3 4 图5-1 上节回顾 编制安全检查表的程序编制安全检查表的程序 预先危险性分析的步骤预先危险性分析的步骤

26、 第四节故障模式及影响分析第四节故障模式及影响分析 一）概述一）概述 .FMEA (Failure Mode and Effects Analysis ) 2 .分析方法的特点分析方法的特点 ）故障模式及影响分析是通过原因来分析系统故障。）故障模式及影响分析是通过原因来分析系统故障。 ）系统发生故障便可能丧失其功能。）系统发生故障便可能丧失其功能。 ）是一种定性分析方法）是一种定性分析方法 ）适用于产品设计、工艺设计、装备设计和预防维修等环）适用于产品设计、工艺设计、装备设计和预防维修等环 节。节。 故障模式及影响分析的目的和要求故障模式及影响分析的目的和要求 目的和要求：目的和要求： ）搞清

27、楚系统或产品的所有故障模式及其对系统或产品功能以及）搞清楚系统或产品的所有故障模式及其对系统或产品功能以及 对人、环境的影响；对人、环境的影响； ）对有可能发生的故障模式，提出可行的控制方法和手段；）对有可能发生的故障模式，提出可行的控制方法和手段； ）在系统或产品设计审查时，找出系统或产品中薄弱环节和潜在）在系统或产品设计审查时，找出系统或产品中薄弱环节和潜在 缺陷，并提出改进设计意见，或定出应加强研究的项目，以提高缺陷，并提出改进设计意见，或定出应加强研究的项目，以提高 设计质量，降低失效率，或减少损失；设计质量，降低失效率，或减少损失； ）必要时对产品供应列入特殊要求，包括设计、性能、可

28、靠性、）必要时对产品供应列入特殊要求，包括设计、性能、可靠性、 安全性或质量保证的要求；安全性或质量保证的要求； ）对于由协作厂提供的部件以及对于应加强试验的若干参数需要）对于由协作厂提供的部件以及对于应加强试验的若干参数需要 制定严格的验收标准；制定严格的验收标准； ）明确提出在何处应制定特殊的规程和安全措施，或设置保护性）明确提出在何处应制定特殊的规程和安全措施，或设置保护性 设备、监测装置或报警系统；设备、监测装置或报警系统； ）为系统安全分析、预防维修提供有用的资料。）为系统安全分析、预防维修提供有用的资料。 二）故障的基本概念二）故障的基本概念 故障故障 一般是指元件、子系统、系统在

29、规定的运行时间、条件内，打不到一般是指元件、子系统、系统在规定的运行时间、条件内，打不到 设计规定的功能。设计规定的功能。 故障模式故障模式 故障模式是从不同表现形态来描述故障，是故障现象的一种表征。故障模式是从不同表现形态来描述故障，是故障现象的一种表征。 故障模式若从可靠性定义来说，一般可从五个方面来考虑：运行过程故障模式若从可靠性定义来说，一般可从五个方面来考虑：运行过程 中的故障；提前动作；在规定的时间不动作；在规定的时间不停止；中的故障；提前动作；在规定的时间不动作；在规定的时间不停止； 运行能力降低、超量或受阻。运行能力降低、超量或受阻。 一般来说产品或系统不同，故障模式也不同，上

30、述五类型故障模式进一一般来说产品或系统不同，故障模式也不同，上述五类型故障模式进一 步细化后如下表：步细化后如下表： 结构破损结构破损 机械上卡住机械上卡住 振动振动 不能保持在指定位不能保持在指定位 置上置上 不能开启不能开启 不能关闭不能关闭 误开误开 误关误关 内部泄漏内部泄漏 外部泄漏外部泄漏 超出允许上限超出允许上限 超出允许下限超出允许下限 间断性工作不稳定间断性工作不稳定 漂移性工作不稳定漂移性工作不稳定 意外运行意外运行 错误指示错误指示 流动不畅流动不畅 错误动作错误动作 不能开机不能开机 不能关机不能关机 不能切换不能切换 提前动作提前动作 滞后动作滞后动作 输入量过大输入

31、量过大 输入量过小输入量过小 输出量过大输出量过大 输出量过小输出量过小 无输入无输入 无输出无输出 电短路电短路 电开路电开路 漏电漏电 其他其他 某些机电产品的故障模式举例某些机电产品的故障模式举例 水泵、发电机的故障模式有：水泵、发电机的故障模式有： 误启动、误停机、速度过快、反转、异常的负误启动、误停机、速度过快、反转、异常的负 荷振动、发热、线圈漏电、运转部分破损等。荷振动、发热、线圈漏电、运转部分破损等。 电力设备的故障模式有：电力设备的故障模式有： 电阻变化、放电、接地不良、短路、漏电、电阻变化、放电、接地不良、短路、漏电、 断开等。断开等。 计测装置的故障模式有：计测装置的故障

32、模式有： 信号异常、示值不准、损坏等。信号异常、示值不准、损坏等。 支承结构的故障模式有：支承结构的故障模式有： 变形、松动、缺损、脱落等变形、松动、缺损、脱落等。 故障原因故障原因 内在因素和外在因素内在因素和外在因素 内在因素：内在因素： ）系统、产品的硬件设计不合理或存在潜在的）系统、产品的硬件设计不合理或存在潜在的 缺陷，如设计水平低，未采取防震、防湿、减缺陷，如设计水平低，未采取防震、防湿、减 荷、安全装置、冗余等设计对策；荷、安全装置、冗余等设计对策； ）系统、产品中零、部件有缺陷；）系统、产品中零、部件有缺陷； ）制造质量低，材质选用有错或不佳等；）制造质量低，材质选用有错或不佳

33、等； ）运输、保管、安全不善。）运输、保管、安全不善。 外在因素：外在因素： ）环境条件）环境条件 ）使用条件）使用条件 故障机理故障机理 ）对象）对象 ）外部原因）外部原因 ）结果）结果 三）分析程序三）分析程序 故障模式及影响分析通常包括以下四个方面故障模式及影响分析通常包括以下四个方面 ）掌握和了解对象系统；）掌握和了解对象系统； ）对系统元件的故障类型和产生原因进行）对系统元件的故障类型和产生原因进行 分析；分析； ）故障类型对系统和元件的影响；）故障类型对系统和元件的影响； ）汇总结果和提出改正措施。）汇总结果和提出改正措施。 四）应用实例四）应用实例 教材页：教材页： 电机运行系统

34、故障类型和影响分析电机运行系统故障类型和影响分析 第五节危险性和可操作性研究 自己看书： 第六节事件树分析 n一、事件树的含义 事件树分析（ Event Tree Analysis 缩写为 ETA ）是安全系统工程中的重要分析方法之一。 定义：ETA是一种时序逻辑的事故分析方法，它 是按照事故的发展顺序，分阶段，一步一步地进 行分析，每一步都从成功和失败两种可能后果考 虑，知道最终结果为止。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，故成为事件树。 二、事件树的功用 查明系统中各个构成要素对导致事故发 生的作用及其相互关系； 能快速推断和找出系统的事故； 能定量； 为

35、事故树提供依据； 可以对已发生的事故进行原因分析。 三、事件树的构造 事件树分析原理 决策论 一些事件的发生是以另一些事件首先发生 为条件；事件的两种状态：出现或不出现 （即成功或失败）；根据逻辑知识，成功 的逻辑值为，失败的逻辑值为。 事件树分析的程序 (1)确定初始事件； (2)分析系统组成要素并进行功能分解； (3)分析成功或失败； (4)建造事件树； (5)对事件树进行简化； (6)进行定量计算。 事件树的建造 1)事件树的建造 如： ABC 物料输送系统图5-2 物料输送系统图5-2 的事件树 启动信号 泵A 阀门B 阀门C 阀门B 阀门C 阀门C 阀门C 成功(1) 成功(1) 成

36、功(1) 成功(1) 成功(1) 成功(1) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 成功(1) 系统状态元件状态 成功 失败 失败 失败 失败 失败 失败 失败 （111） （110） （101） （100） （011） （010） （001） （000） 物料输送系统图5-2 的事件树5-2a 物料输送系统图5-3 物料输送系统图5-3 A C B 启动信号 泵A 阀门B 阀门B 阀门C 阀门C 成功(1) 成功(1) 成功(1) 成功(1) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 成功(1) 系统状态元件状态 成功 成功 失

37、败 失败 失败 失败 （11） （101） （100） （01） （001） （000） 物料输送系统图5-3 的事件树5-2b 物料输送系统图5-3 的事件树 2)事件树的简化 简化原则： （1）失败概率极低的系统可以不列入事件树中； （2）当系统已经失败，从物理效果来看，在其后 继的各系统不可能减缓后果时，或后继系统已 由于前置系统的失败而同时失败，则以后的系 统就不必再分支。 物料输送系统图5-2 事件树的简化图 启动信号 泵A 阀门B 阀门C 成功(1) 成功(1) 成功(1) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 系统状态 成功 失败 失败 失败 物料输送系统图5-3 事件树的简化图

38、启动信号 泵A 阀门B 阀门C 成功(1) 成功(1) 成功(1) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 系统状态 成功 成功 失败 失败 3）事件树分析的定量计算 启动信号 泵A 阀门B 阀门C 成功(1) 成功(1) 成功(1) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 系统状态 成功 失败 失败 失败 串联系统事件树 概率 P(A) P(B) P(C) P(A) P(B) 1-P(C) P(A) 1-P(B) 1-P(A) 并联系统事件树 启动信号 泵A 阀门B 阀门C 成功(1) 成功(1) 成功(1) 失败(0) 失败(0) 失败(0) 系统状态 成功 成功 失败 失败 概率 P(A) P(

39、B) P(A) 1-P(B) P(C) P(A) 1-P(B) 1- P(C) 1-P(A) （1）串联系统计算： n串联系统的可靠度,即成功的概率为： P(S)=P(A)P(B)P(C) 系统失败的概率为： F (S)=1-P(S) n若已知P(A)=0.95,P(B)=P(C)=0.9 代入上式得： P(S)=0.950.90.9=0.7695 F(S)=1-0.7695=0.2305 （2）并联系统计算： n并联系统的可靠度,即成功的概率为： P(S)=P(A)P(B)+P(A)1- P(B)P(C) n系统失败的概率为： F (S)=1-P(S) n若已知P(A)=0.95,P(B)=

40、P(C)=0.9 代入上式得： P(S)=0.950.9+0.951- 0.90.9=0.9405 F (S)=1-P(S)=1-0.9405=0.0595 （3）串联和并联系统的可靠度比较： n由串联和并联系统的可靠度计算结果可以 看出：并联系统的可靠度比串联系统的可 靠度提高了1.2倍。 n0.9405/0.7695=1.2 四、事件树分析方法及应用 n1）例如：行人过马路。 过程分析 n其事件树如下图5-4所示。 行人过马路事件树图 行人过马路 P(A) P(B2) P(B1) P(C1) P(D1) P(E1) P(F1) P(C2) P(D2) P(E2) P(F2) 有车 车前通过

41、 未留充 足时间 司机未采取措施 无车辆来往 车辆过后再过 留有充足时间 措施有效 措施无效 司机采取紧急 制动或避让措施 后果 顺利通过 顺利通过 顺利通过 冒危险通过 车祸 车祸 2）事件树分析的重要作用 （1）能够指出如何不发生事故，以对职工进 行直观的安全教育； （2）能够指出消除事故的根本措施，改进系 统的安全状况； （3）从宏观角度分析系统可能发生的事故， 掌握系统中事故发生规律； （4）可以找出最严重的事故后果，为确定顶 上事件提供依据。 作业： 氧化反应釜缺少冷却水事件树分析： 以氧化反应釜缺少冷却水事件为初始事件， 相关的安全功能有如下三种： （1）当温度达到T1时高温报警器

42、提醒操作者； （2）操作者增加供给反应釜冷却水量； （3）当温度达到T2时自动停车系统停止氧化 反应。 上节回顾： n1.事件树的含义 n2.事件树分析的原理 n3.事件树的建造 第六章 事故树分析 n第一节 概述 事故树分析（Fault Tree Analysis 缩写为 FTA）是安全工程中最重要的分析方法。 FTA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。 一、事故树分析方法的特点 （1）FTA是一种图形演绎方法，是故障事件在一定 条件下的逻辑推理方法； （2）FTA能对导致灾害或功能事故的各种因素及其 逻辑关系做出全面、简洁和形象的描述，为改进 设计、制定安全技术措施提

43、供依据； （3）FTA不仅可以分析某些元、部件故障对系统的 影响，而且可对导致这些元、部件故障的特殊原 因进行分析； （4） FTA可进行定性和定量评价； （5）具有直观性。 二、事故树分析的程序 FTA的程序，因评价对象、分析目的、粗细 程度的不同而不同，但一般可按如下程序 进行。见图6-1。 事故树分析的一般程序 （图6-1 ） 熟悉系统 确定顶上事件 调查原因事件 调查事故 收集系统资料 修改简化事故树 建造事故树 定性分析定量分析 制定安全措施 程序说明 1.熟悉系统：了解系统的整个情况 2.调查事故 3.确定顶上事件 4.调查原因事件 5.建造事故树 6.修改、简化事故树 7.定性分

44、析 8.定量分析 9.制定安全对策 第二节 事故树的建造 1.事件符号 （1）矩形符号： （2）圆形符号： （3）菱形符号： （4）房形符号： 一、事故树的符号及其意义 2.逻辑门符号 （1）与门 + A B1B2 （2）或门 K1K2 K1 K2 灯亮灯不亮 灯不亮灯亮 A B1B2 + + K1 闭合 K2 断开 K2 闭合 K1 闭合 K2 闭合 K1 断开 K2 断开 K1 断开 （3）条件门 A B1B2 a + A B1B2 a 条件与门 条件或门 条件与门的例子 达到爆炸极限1.4%7.6% 油气聚集 油库爆炸 火源 条件或门的例子 + 应力超过钢瓶强度极限 在阳光下曝晒 氧气瓶

45、超压爆炸 与火源接近 接近热源 3.转移符号 n（1）转出符号（a） n（2）转入符号（b） 1 （a） （b） 1 二、故障事件的分类 n1.故障与失效 n（1）故障 n（2）失效 n（3）故障与失效的关系 一切失效都是故障，但不是所有的故障都是失效。 2.直接原因的概念 n说明“直接原因”概念的系统 B C ADE 直接原因概念的系统图分析 1.顶上事件：没有信号传给E； 2. 1的直接原因为“D没有输出” 而不是“没有输入D” 3.一级中间事件“D没有输出”的直接原因为： （1）“D有输入无输出” （2）“D没有输入” 的并集 4. “D没有输入” 的直接原因为： “B和C均没有输出”，

46、该结果为 “B没有输出”与“C没有输出”的交集 5.同理可以对“B没有输出”、“C没有输出”的直 接原因进行分析 三、事故树建造方法 n1.选好顶上事件。 n对安全构成威胁的事件-造成人员伤亡，导致 设备财产的重大损失（火灾、爆炸、中毒、严重 污染等）； n妨碍完成任务的事件-系统停工，或丧失大部 分功能； n严重影响经济效益的事件-通讯线路中断、交 通停顿等妨碍提高直接收益的因素。 2.建造方法与过程 n例：对油库静电爆炸进行事故分析。 （静电火花造成油库爆炸的事故树建造过程） 步骤： 1.确定顶上事件-油库静电爆炸； 2.调查爆炸的直接原因事件、事件的性质和逻辑关系。 直接原因事件：“静电

47、火花”和“油气达到可燃浓 度”。这两个事件不仅要同时发生，而且必须在“油 气浓度达到爆炸极限”时，爆炸事件才会发生，因此， 用“条件与”门连接； 3. “静电火花”的直接原因：“油库静电放电”和 “人体静电放电”，其中有一个发生，则“静电 火花”事件就会发生，用“或”门连接。 4.“油气达到可燃浓度” 的直接原因：“油气存在” 和“库区内通风不良” 。前者是一个正常状态下 的正常功能事件，用房形符号。后者为基本事件， 两者只有同时发生，“油气达到可燃浓度” 事件 才能发生，故用与门连接。 5.“油库静电放电”的直接原因：“静电积累”和 “接触不良”两者是“与”门关系。 n6.“人体静电放电”的

48、直接原因：“化纤品与人 体摩擦”和“作业中与导体接近”，两者“与” 门关系。 n7.“静电积累”的直接原因：“油液流速高”、 “管道内碧粗糙”、“高速抽水”、“油液冲 击金属容器”、“飞溅油液与空气摩擦”、 “油面有金属漂浮物”和“测量操作失误”。 其中有一个发生，就会发生“静电积累”，因 此，用“或”门连接。 n8.“接地不良”的直接原因：“未设防静电 接地装置”、“接地电阻不符合要求”和 “接地线损坏”，三者为“或”门关系。 n9.“测量操作失误”的直接原因：“器具不 符和标准”和“静置时间不够”两者为 “或”门关系。 n故油库静电爆炸事故树图如下图： 达到爆炸极限 油气达到可燃浓度 油库

49、静电爆炸 静电火花 + 油库静电放电人体静电放电 库区内 通风不良 油气 存在 化纤品与 人体摩擦 作业中与 人体接近 静电积累 接地不良 + 油液 流速高 高速 抽水 管道 内壁粗糙 油液冲击 金属容器 测量操作失误 + 器具不 符合标准 静置时间 不够 未设防静电 接地装置 接地电阻 不符合要求 接地线 损坏 油库静电爆炸事故树 第三节 事故树的数学描述 一、事故树的结构函数 假定系统由n个单元组成，且下列二值变量xi对应 于各单元的状态为： ni ni xi ,21 0 ,21 1 ， 即元、部件正常表示单元不发生 ， 即元、部件故障表示单元发生 同样，系统的状态变量用y表示，则： 表示

50、顶上事件不发生 表示顶上事件发生 0 1 i y Y取决于单元状态（X），因此，y是（X）的函数，记为： 称为系统的结构函数 ，或 x xxxyxy nii , 21 简单系统的结构函数 n1.与门的结构函数 T x1xn n n i i xxxxZ 21 1 nni n i xxxxxxxx,min 2121 1 n逻辑式 n代数式 2.或门的结构函数 n逻辑式 + T x1xn n n i i xxxxZ 21 1 n代数式 nn n i ii n i xxxxxxxxx,max111111 212 1 1 1 上节回顾： 一、事故树的符号意义 1.事件符号 （1）矩形符号： （2）圆形符

51、号： （3）菱形符号： （4）房形符号： 2.逻辑门符号 （1）与门 （2）或门 （3）条件门 3.复杂系统的结构函数 + T x2 M1 + M4 + M3 M5 x5x4 x1 x3 M2 M6 x3x5 x4 3.复杂系统的结构函数 n上图所示的事故树的结构函数为： 53425431 xxxxxxxxx n用代数算式表示为： )( 53425431 xxxxxxxxx 4.结构函数的运算规则： 符号符号集合集合概率概率 A集合集合事件事件 A的补集的补集A的对立事件的对立事件 A属于属于B（或（或B包含包含A） 事件事件A发生导致事件发生导致事件B发生发生 A=BA与与B相等相等 事件事

52、件A与事件与事件B相等相等 A与与B的并集的并集 事件事件A与事件与事件B至少有一个至少有一个 发生发生 A与与B的交集的交集 事件事件A与事件与事件B同时发生同时发生 A-BA与与B的差集的差集 事件事件A发生而事件发生而事件B不发生不发生 A与与B没有共同交集没有共同交集 事件事件A与事件与事件B互不相容互不相容 )(BABA A BA )(BABA 0BA 表6-1 集合与概率的含义对照表 表6-2 集合代数的运算规则 见表6-2集合代数的运算规则 5.事故树的结构函数运算举例 X1-无断屑装置 X2-刀具角度不合理 X3-无消屑工具 X4-未用清屑工具 X5-躲避不及 X6-车屑甩出

53、X7-车头旋转 x7 x2 切屑割手伤害 + 手触长屑 + x1x3 x5 飞屑接触手 x4 产生长屑用手清屑 + M3 M4 M1 x6 M2 事故树的结构函数为： 76542413231 7654321 76543 21 )( xxxxxxxxxxx xxxxxxx xxxMM MMx 第四节 事故树的定性分析 n分析目的： 查明系统由初始状态发展到事故状 态的途径，并求出能引起发生顶上 事件的最少事件的组合，为改善系 统安全提供相应的对策。 一、利用布尔代数化简事故树 n特别是在事故树的不同部位存在有 相同的进本事件时，必须用布尔代 数进行整理化简，然后才能进行定 性、定量分析，否则就可

54、能造成分 析错误。 如下例所示。 例： n如下图的事故树示意图，设顶上事件为T， 中间事件为Mi，基本事件为x1，x2，x3，若 其发生概率均为0.1，即q1=q2=q3=0.1，求 顶上事件的发生概率。 T + M1 x1x2 M2 x1x3 n根据事故树的逻辑关系，可写出其结构式如下： 312121 )(xxxxMMT 按独立事件的概率和与积的计算公式，顶上 事件的发生概率为： QT=1-(1-q1)(1-q2)q1q3 =1-(1-0.1)(1-0.1)0.10.1 =0.0019 T=(x1+x2)x1x3 =x1x3x1+x1x3x2 (分配律) =x1x1x3+x1x2x3 (交换

55、律) =x1x3+x1x2x3 (等幂律) = x1x3 (吸收律) 故其顶上事件发生的正确概率为 Qq1q20.01 T x1x3 n上例中基本事件x1有重复，需要利用布尔代 数对上述结构式进行整理、化简，则： 练习1：化简下列事故树并做出等效图 T x1x2 M1 + x1x3 等效图 T x1x2 练习2：化简下列事故树并做出等效图 M4 + x4 x2 x1 + M1 x1 T M2 M3 x2x3 M5 + x4 T=X1X2+X2X3X4 +X1X4 + T x1 M1 x2 M3 x1x4 M2 x2x4x3 二、最小割集与最小径集 割集与最小割集 割集定义：割集定义： 事故树中

56、某些基本事件的组合，当这 些基本事件都发生时，顶上事件必然 发生。 最小割集定义：最小割集定义： 如果在某个割集中任意去掉一个基本 事件就不再是割集了，这样的割集就 称为最小割集。 最小割集的求法 两种方法：行列法和布尔代数化简法 ）行列法（又称下行法） 基本原理是：基本原理是： 从顶事件开始，由上往下进行，与门仅增加割集的 容量，而不增加割集的数量；或门增加割集的数量， 而不增加割集的容量。 方法：方法： 每一步按上述的原则，由上而下排列，把与门连接每一步按上述的原则，由上而下排列，把与门连接 的输入事件横向排列，把或门连接的输入事件纵向的输入事件横向排列，把或门连接的输入事件纵向 排列，这

57、样逐层向下，直到全部逻辑门都置换成基排列，这样逐层向下，直到全部逻辑门都置换成基 本事件为止。得到的全部事件积之和，即是布尔割本事件为止。得到的全部事件积之和，即是布尔割 集，再经过布尔代数化简，就可得到若干最小割集。集，再经过布尔代数化简，就可得到若干最小割集。 + M4 x5x4 + M3 + M1 + T x1x2 x6 x3 M2 + M5 x7 x6 + M6 x8 例；行列法求最小割集 例；行列法求最小割集 + M4 x5x4 + M3 + M1 + T x1x2 x6 x3 M2 + M5 x7 x6 + M6 x8 T 或门 x1 M1 x2 M2 M3 x1 M2 M3 x2 与门 或门 M4