安全评价原理与模型

1、1 第三章第三章 安全评价原理与模型安全评价原理与模型 3.1 安全评价原理安全评价原理 o 安全评价的思维方式和依据的理论统称为安全安全评价的思维方式和依据的理论统称为安全 评价原理。评价原理。 o 常用的安全评价原理有常用的安全评价原理有相关性原理、类推原理、相关性原理、类推原理、 惯性原理和量变到质变原理惯性原理和量变到质变原理等。等。 2 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.1相关原理相关原理 o 相关性是指一个系统，其属性、特征与事故和相关性是指一个系统，其属性、特征与事故和 职业危害存在着因果的相关性。这是系统因果职业危害存在着因果的相关性。这是系统因果 评价方法的理论基础。

2、评价方法的理论基础。 3 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.1相关原理相关原理 o1.系统的基本特征系统的基本特征 o安全评价把研究的所有对象都视为系统。系统都具有以下普遍的基本特征。安全评价把研究的所有对象都视为系统。系统都具有以下普遍的基本特征。 o(1)目的性：目的性：任何系统都具有目的性，要实现一定的目标任何系统都具有目的性，要实现一定的目标(功能功能)。 o(2)集合性集合性：指一个系统是由若干个元素组成的一个有机联系的整体，或是由各层：指一个系统是由若干个元素组成的一个有机联系的整体，或是由各层 次的要素次的要素(子系统、单元、元素集子系统、单元、元素集)集合组成的一个有机

3、联系的整体。集合组成的一个有机联系的整体。 o(3)相关性相关性：即一个系统内部各要素：即一个系统内部各要素(或元素或元素)之间存在着相互影响、相互作用、相之间存在着相互影响、相互作用、相 互依赖的有机联系，通过综合协调，实现系统的整体功能。互依赖的有机联系，通过综合协调，实现系统的整体功能。 o(4)阶层性阶层性：在大多数系统中，存在着多阶层性，通过彼此作用，互相影响、制约，：在大多数系统中，存在着多阶层性，通过彼此作用，互相影响、制约， 形成一个系统整体。形成一个系统整体。 o(5)整体性整体性：系统的要素集、相关关系集、各阶层构成了系统的整体。：系统的要素集、相关关系集、各阶层构成了系统

4、的整体。 o(6)适应性适应性：系统对外部环境的变化有着一定的适应性。：系统对外部环境的变化有着一定的适应性。 4 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.1相关原理相关原理 o2. 系统的结构系统的结构 o系统的结构可用下列公式表达：系统的结构可用下列公式表达： oEMax（X，R，C) o式中式中E最优结合效果；最优结合效果； o X系统组成的要素集，即组成系统的所有元素；系统组成的要素集，即组成系统的所有元素； o R系统组成要素的相关关系集，即系统各元素之间的所有相关关系；系统组成要素的相关关系集，即系统各元素之间的所有相关关系； o C系统组成的要素及其相关关系在各阶层上可能的分布

5、形式；系统组成的要素及其相关关系在各阶层上可能的分布形式； o (X，R，C)X，R，C的结合效果函数。的结合效果函数。 o对系统的要素集对系统的要素集(X)、关系集、关系集(R)和层次分布形式和层次分布形式(C)的分析，可阐明系统整的分析，可阐明系统整 体的性质。要使系统目标达到最佳程度，只有使上述三者达到最优结合，才体的性质。要使系统目标达到最佳程度，只有使上述三者达到最优结合，才 能产生最优的结合效果能产生最优的结合效果E。 5 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.1相关原理相关原理 o2. 系统的结构系统的结构 o例如：例如： o一个生产系统一般是由若干生产装置、物料、人员一个生

6、产系统一般是由若干生产装置、物料、人员(X集集)集合组成的；集合组成的； o其工艺过程是在人、机、物料、作业环境结合过程其工艺过程是在人、机、物料、作业环境结合过程(人控制的物理、化人控制的物理、化 学过程学过程)中进行的中进行的(R集集)； o生产设备的可靠性、人的行为的安全性、安全管理的有效性等因素层生产设备的可靠性、人的行为的安全性、安全管理的有效性等因素层 次上存在各种分布关系次上存在各种分布关系(C集集)。 o安全评价的目的，就是寻求系统在最佳生产安全评价的目的，就是寻求系统在最佳生产(运行运行)状态下的最安全的状态下的最安全的 有机结合。有机结合。 6 3.1 安全评价原理安全评价

7、原理 3.1.1相关原理相关原理 o2. 系统的结构系统的结构 o例如：例如： o要调查、研究构成工厂的所有要素要调查、研究构成工厂的所有要素(人、机、物料、环境等人、机、物料、环境等)，明确它们，明确它们 之间存在的相互影响、相互作用、相互制约的关系和这些关系在系统的之间存在的相互影响、相互作用、相互制约的关系和这些关系在系统的 不同层次中的不同表现形式等。不同层次中的不同表现形式等。 7 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.1相关原理相关原理 o2. 系统的结构系统的结构 o例如：例如： o用加权平均法进行生产经营单位安全评价，确定各子系统安全评价的权重用加权平均法进行生产经营单位安

8、全评价，确定各子系统安全评价的权重 系数，实际上就是确定生产经营单位整体与各子系统之间的相关系数。这系数，实际上就是确定生产经营单位整体与各子系统之间的相关系数。这 种权重系数代表了各子系统的安全状况对生产经营单位整体安全状况的影种权重系数代表了各子系统的安全状况对生产经营单位整体安全状况的影 响大小，也代表了各子系统的危险性在生产经营单位整体危险性中的比重。响大小，也代表了各子系统的危险性在生产经营单位整体危险性中的比重。 一般来说，权重系数都是通过大量事故统计资料的分析，权衡事故发生的一般来说，权重系数都是通过大量事故统计资料的分析，权衡事故发生的 可能性大小和事故损失的严重程度后确定下来

9、的。可能性大小和事故损失的严重程度后确定下来的。 8 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.1相关原理相关原理 o3.因果关系因果关系 o有因才有果，这是事物发展变化的规律。事物的原因和结果之间存在着类有因才有果，这是事物发展变化的规律。事物的原因和结果之间存在着类 似函数一样的密切关系。若研究、分析各个系统之间的依存关系和影响程似函数一样的密切关系。若研究、分析各个系统之间的依存关系和影响程 度，就可以探求其变化的特征和规律，并可以预测其未来状态的发展变化度，就可以探求其变化的特征和规律，并可以预测其未来状态的发展变化 趋势。趋势。 o事故和导致事故发生的各种原因事故和导致事故发生的各种

10、原因(危险因素危险因素)之间存在着相关关系，表现为之间存在着相关关系，表现为 依存关系和因果关系。依存关系和因果关系。 9 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.1相关原理相关原理 o3.因果关系因果关系 o例如，可燃气体泄漏爆炸事故是由可燃气体泄漏、与空气混合达到爆炸极例如，可燃气体泄漏爆炸事故是由可燃气体泄漏、与空气混合达到爆炸极 限和存在点火源限和存在点火源3个因素综合作用的结果；而这个因素综合作用的结果；而这3个因素又是设计失误、个因素又是设计失误、 设备故障、安全装置失效、操作失误、环境不良、管理不当等一系列因素设备故障、安全装置失效、操作失误、环境不良、管理不当等一系列因素 造

11、成的。爆炸后果的严重程度又与可燃气体的性质造成的。爆炸后果的严重程度又与可燃气体的性质(闪点、燃点、燃烧速闪点、燃点、燃烧速 度、燃烧热值等度、燃烧热值等)、可燃性气体的爆炸量及空间密闭程度等因素有着密切、可燃性气体的爆炸量及空间密闭程度等因素有着密切 的关系。在评价中需要分析这些因素的因果关系和相互影响程度，并定量的关系。在评价中需要分析这些因素的因果关系和相互影响程度，并定量 地进行评价。地进行评价。 10 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.1相关原理相关原理 o3.因果关系因果关系 o事故的因果关系是：事故的发生是有原因的，而且往往不是由单一原因因事故的因果关系是：事故的发生是有

12、原因的，而且往往不是由单一原因因 素造成的，而是由若干个原因因素耦合在一起导致的。当出现符合事故发素造成的，而是由若干个原因因素耦合在一起导致的。当出现符合事故发 生的充分与必要条件时，事故就必然会立即爆发。多一个原因因素不需要，生的充分与必要条件时，事故就必然会立即爆发。多一个原因因素不需要， 少一个原因因素事故就不会发生。而每一个原因因素又由若干个二次原因少一个原因因素事故就不会发生。而每一个原因因素又由若干个二次原因 因素构成，以此类推三次原因因素、四次原因因素因素构成，以此类推三次原因因素、四次原因因素。 11 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.1相关原理相关原理 o3.因果关

13、系因果关系 12 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.1相关原理相关原理 o3.因果关系因果关系 o消除一次、或二次、或三次消除一次、或二次、或三次原因因素，破坏发生事故的充分与必要条原因因素，破坏发生事故的充分与必要条 件，事故就不会产生，这就是采取技术、管理、教育等方面的安全对策措件，事故就不会产生，这就是采取技术、管理、教育等方面的安全对策措 施的理论依据。施的理论依据。 o在评价过程中，借鉴历史、同类系统的数据、典型案例等资料，找出事故在评价过程中，借鉴历史、同类系统的数据、典型案例等资料，找出事故 发展过程中的相互关系，建立起接近真实系统的数学模型，则评价会取得发展过程中的相互

14、关系，建立起接近真实系统的数学模型，则评价会取得 较好的效果。而且越接近真实系统，评价效果越好，结果越准确。较好的效果。而且越接近真实系统，评价效果越好，结果越准确。 13 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.2 类推原理类推原理 o“类推类推”亦称亦称“类比类比”。类推推理是人们经常使用的一种逻辑思维方法，。类推推理是人们经常使用的一种逻辑思维方法， 常用来作为推出一种新知识的方法。它是根据两个或两类对象之间存在着常用来作为推出一种新知识的方法。它是根据两个或两类对象之间存在着 某些相同或相似的属性，从一个已知对象具有某个属性来推出另一个对象某些相同或相似的属性，从一个已知对象具有某个

15、属性来推出另一个对象 具有此种属性的一种推理过程。具有此种属性的一种推理过程。 o它在人们认识世界和改造世界的活动中，有着非常重要的作用。它在安全它在人们认识世界和改造世界的活动中，有着非常重要的作用。它在安全 生产、安全评价中，同样也有着特殊的意义和重要的作用。生产、安全评价中，同样也有着特殊的意义和重要的作用。 o（P14有飞机机翼颤振难题被解决源于蜻蜓翅痣的灵感）有飞机机翼颤振难题被解决源于蜻蜓翅痣的灵感） 14 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.2 类推原理类推原理 o其基本模式为：其基本模式为： o若若A，B表示两个不同对象，表示两个不同对象， oA有属性有属性P1，P2，P

16、m，Pn， oB有属性有属性Pl，P2，Pm， o且且nm，则对象，则对象B亦具有属性亦具有属性Pn。 o则对象则对象A与与B的推理可用如下公式表示：的推理可用如下公式表示： o A有属性有属性P1，P2，Pm，Pn， o B有属性有属性Pl，P2，Pm， o 所以，所以，B亦具有属性亦具有属性Pn nm 15 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.2 类推原理类推原理 o类比推理的结论是或然性的（不是必然的）。所以，在应用时要注意提类比推理的结论是或然性的（不是必然的）。所以，在应用时要注意提 高结论的可靠性，其方法有：高结论的可靠性，其方法有： o要尽量多地列举两个或两类对象所共有或共

17、缺的属性；要尽量多地列举两个或两类对象所共有或共缺的属性； o两个类比对象所共有或共缺的属性愈本质，则推出的结论愈可靠；两个类比对象所共有或共缺的属性愈本质，则推出的结论愈可靠； o两个类比对象共有或共缺的对象与类推的属性之间具有本质和必然的两个类比对象共有或共缺的对象与类推的属性之间具有本质和必然的 联系，则推出结论的可靠性就高。联系，则推出结论的可靠性就高。 16 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.2 类推原理类推原理 o类推评价法是经常使用的一种安全评价方法。类推评价法是经常使用的一种安全评价方法。 o类推评价法的种类及其应用领域取决于评价对象事件与先导事件之间联系类推评价法的种

18、类及其应用领域取决于评价对象事件与先导事件之间联系 的性质。的性质。 o若这种联系可用数字表示，则称为定量类推；如果这种联系关系只能定性若这种联系可用数字表示，则称为定量类推；如果这种联系关系只能定性 处理，则称为定性类推。处理，则称为定性类推。 17 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.2 类推原理类推原理 o1.平衡推算法平衡推算法 o平衡推算法是根据相互依存的平衡关系来推算所缺的有关指标的方法。平衡推算法是根据相互依存的平衡关系来推算所缺的有关指标的方法。 o例如，利用海因里希关于重伤死亡、轻伤及无伤害事故比例例如，利用海因里希关于重伤死亡、轻伤及无伤害事故比例1：29：300 的

19、规律，在已知重伤死亡数据的情况下，可推算出轻伤和无伤害事故数据；的规律，在已知重伤死亡数据的情况下，可推算出轻伤和无伤害事故数据； 利用事故的直接经济损失与间接经济损失的比例为利用事故的直接经济损失与间接经济损失的比例为1：4的关系，从直接的关系，从直接 经济损失推算间接经济损失和事故总经济损失；利用爆炸破坏情况推算离经济损失推算间接经济损失和事故总经济损失；利用爆炸破坏情况推算离 爆炸中心多远处的冲击波超压爆炸中心多远处的冲击波超压(p，单位为，单位为MPa)或爆炸坑或爆炸坑(漏斗漏斗)的大小，的大小， 来推算爆炸物的来推算爆炸物的TNT当量。这些都是平衡推算法的应用。当量。这些都是平衡推算

20、法的应用。 18 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.2 类推原理类推原理 o2.代替推算法代替推算法 o代替推算法是利用具有密切联系代替推算法是利用具有密切联系(或相似或相似)的有关资料、数据，来代替所的有关资料、数据，来代替所 缺资料、数据的方法。缺资料、数据的方法。 o例如，对新建装置的安全预评价，可使用与其类似的已有装置资料、数例如，对新建装置的安全预评价，可使用与其类似的已有装置资料、数 据对其进行评价；在职业卫生评价中，人们常常类比同类或类似装置的据对其进行评价；在职业卫生评价中，人们常常类比同类或类似装置的 工业卫生检测数据进行评价。工业卫生检测数据进行评价。 19 3.1

21、 安全评价原理安全评价原理 3.1.2 类推原理类推原理 o3.因素推算法因素推算法 o因素推算法是根据指标之间的联系，从已知因素的数据推算有关未知指标因素推算法是根据指标之间的联系，从已知因素的数据推算有关未知指标 数据的方法数据的方法 o例如，已知系统发生事故的概率例如，已知系统发生事故的概率P和事故损失严重程度和事故损失严重程度S，就可利用风险，就可利用风险 率率R与与P，S的关系来求得风险率的关系来求得风险率R：R=PS 20 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.2 类推原理类推原理 o4.抽样推算法抽样推算法 o抽样推算法是根据抽样或典型调查资料推算系统总体特征的方法。抽样推算

22、法是根据抽样或典型调查资料推算系统总体特征的方法。 o这种方法是数理统计分析中常用的方法，是以部分样本代表整个样本空间这种方法是数理统计分析中常用的方法，是以部分样本代表整个样本空间 来对总体进行统计分析的一种方法。（路面检验）来对总体进行统计分析的一种方法。（路面检验） 21 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.2 类推原理类推原理 o5.比例推算法比例推算法 o比例推算法是根据社会经济现象的内在联系，用某一时期、地区、部门或单比例推算法是根据社会经济现象的内在联系，用某一时期、地区、部门或单 位的实际比例，推算另一类似时期、地区、部门或单位有关指标的方法。位的实际比例，推算另一类似时

23、期、地区、部门或单位有关指标的方法。 o例如，控制图法的控制中心线的确定，是根据上一个统计期间的平均事故率例如，控制图法的控制中心线的确定，是根据上一个统计期间的平均事故率 来确定的。国外各行业安全指标的确定；通常也都是根据前几年的年度事故来确定的。国外各行业安全指标的确定；通常也都是根据前几年的年度事故 平均数值来确定的。（熟悉的股票指数走向）平均数值来确定的。（熟悉的股票指数走向） 22 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.2 类推原理类推原理 o6.概率推算法概率推算法 o概率是指某一事件发生的可能性大小。事故的发生是一种随机事件，任何概率是指某一事件发生的可能性大小。事故的发生是

24、一种随机事件，任何 随机事件，在一定条件下是否发生是没有规律的，但其发生概率是一客观随机事件，在一定条件下是否发生是没有规律的，但其发生概率是一客观 存在的定值。存在的定值。 o因此，根据有限的实际统计资料，采用概率论和数理统计方法可求出随机因此，根据有限的实际统计资料，采用概率论和数理统计方法可求出随机 事件出现各种状态的概率。可以用概率值来预测未来系统发生事故可能性事件出现各种状态的概率。可以用概率值来预测未来系统发生事故可能性 的大小，以此来衡量系统危险性的大小、安全程度的高低。的大小，以此来衡量系统危险性的大小、安全程度的高低。 o美国原子能委员会美国原子能委员会核电站风险报告核电站风

25、险报告采用的方法基本上是概率推算法。采用的方法基本上是概率推算法。 23 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.3惯性原理惯性原理 o任何事物在其发展过程中，从过去到现在以及延伸至将来，都具有一定任何事物在其发展过程中，从过去到现在以及延伸至将来，都具有一定 的延续性，这种延续性称为惯性。利用惯性可以研究事物或评价系统的的延续性，这种延续性称为惯性。利用惯性可以研究事物或评价系统的 未来发展趋势。未来发展趋势。 o例如，从一个单位过去的安全生产状况、事故统计资料，可以找出安全例如，从一个单位过去的安全生产状况、事故统计资料，可以找出安全 生产及事故发展变化趋势，推测其未来安全状态。生产及事

26、故发展变化趋势，推测其未来安全状态。 24 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.3惯性原理惯性原理 o利用惯性原理进行评价时应注意以下两点。利用惯性原理进行评价时应注意以下两点。 o1.惯性的大小惯性的大小 o惯性越大，影响越大；反之，则影响越小。惯性越大，影响越大；反之，则影响越小。 o例如，一个生产经营单位如果疏于管理，违章作业、违章指挥、违反劳动纪律严重，事故就多，若任例如，一个生产经营单位如果疏于管理，违章作业、违章指挥、违反劳动纪律严重，事故就多，若任 其发展则会愈演愈烈，而且有加速的态势，惯性越来越大。对此，必须立即采取相应对策措施，破坏其发展则会愈演愈烈，而且有加速的态势，

27、惯性越来越大。对此，必须立即采取相应对策措施，破坏 这种格局，亦即中止或使这种不良惯性改向，才能防止事故的发生。这种格局，亦即中止或使这种不良惯性改向，才能防止事故的发生。 o2.惯性的趋势惯性的趋势 o一系统的惯性是这个系统内各个内部因素之问互相联系、互相影响，互相作用，按照一定的规律发展一系统的惯性是这个系统内各个内部因素之问互相联系、互相影响，互相作用，按照一定的规律发展 变化的一种状态趋势。变化的一种状态趋势。 o因此，只有当系统是稳定的，受外部环境和内部因素影响产生的变化较小时，其内在联系和基本特征因此，只有当系统是稳定的，受外部环境和内部因素影响产生的变化较小时，其内在联系和基本特

28、征 才可能延续下去，该系统所表现的惯性发展结果才基本符合实际。但是，绝对稳定的系统是没有的，才可能延续下去，该系统所表现的惯性发展结果才基本符合实际。但是，绝对稳定的系统是没有的， 因为事物发展的惯性在受外力作用时，可使其加速或减速甚至改变方向。这样就需要对一个系统的评因为事物发展的惯性在受外力作用时，可使其加速或减速甚至改变方向。这样就需要对一个系统的评 价进行修正，即在系统主要方面不变、而其他方面有所偏离时，就应根据其偏离程度对所出现的偏离价进行修正，即在系统主要方面不变、而其他方面有所偏离时，就应根据其偏离程度对所出现的偏离 现象进行修正。现象进行修正。 25 3.1 安全评价原理安全评

29、价原理 3.1.4 量变到质变原理量变到质变原理 o任何一个事物在发展变化过程中都存在着从量变到质变的规律。任何一个事物在发展变化过程中都存在着从量变到质变的规律。 o在一个系统中，许多有关安全的因素也都一一存在着从量变到质变的过在一个系统中，许多有关安全的因素也都一一存在着从量变到质变的过 程。在评价一个系统的安全时，也都离不开从量变到质变的原理。程。在评价一个系统的安全时，也都离不开从量变到质变的原理。 26 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.4 量变到质变原理量变到质变原理 o例如，许多定量评价方法中，有关危险等级的划分无不一一应用着量变到质变例如，许多定量评价方法中，有关危险等

30、级的划分无不一一应用着量变到质变 的原理。道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法的原理。道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法(第七版第七版)中，关于按中，关于按F&EI(火火 灾、爆炸指数灾、爆炸指数)划分的危险等级，从划分的危险等级，从1至至159的量变到质变的变化过程见下表。的量变到质变的变化过程见下表。 危险等级危险等级 火灾、爆炸指数火灾、爆炸指数 最轻最轻 60 较轻较轻 6196 中等中等 97127 很大很大 128158 非常大非常大 159 27 3.1 安全评价原理安全评价原理 3.1.4 量变到质变原理量变到质变原理 o而在评价结论中，而在评价结论中，“中等中等”级及其以下的级

31、别是级及其以下的级别是“可以接受的可以接受的”(在提在提 出对策措施时可不考虑出对策措施时可不考虑)，而，而“很大很大”级、级、“非常大非常大”级则是级则是“不能接不能接 受的受的”(应考虑对策措施应考虑对策措施)。 oP16有关于噪声有关于噪声115dB、爆炸冲击波、爆炸冲击波0.1MPa、心脏停止跳动、心脏停止跳动4分钟分钟 内复苏率内复苏率50%的例子。的例子。 o因此，在安全评价时，考虑各种危险、有害因素对人体的危害，以及采因此，在安全评价时，考虑各种危险、有害因素对人体的危害，以及采 用的评价方法进行等级划分等，均需要应用量变到质变的原理。用的评价方法进行等级划分等，均需要应用量变到

32、质变的原理。 28 3.2 安全评价模型安全评价模型 3.2.1 安全评价模型简介安全评价模型简介 o在研究实际系统时，为了便于试验、分析、评价和预测，总是先设法对所在研究实际系统时，为了便于试验、分析、评价和预测，总是先设法对所 要研究的系统的结构形态或运动状态进行描述、模拟和抽象。要研究的系统的结构形态或运动状态进行描述、模拟和抽象。 o它是对系统或过程的一种简化，虽然不再包括原系统或过程的全部特征，它是对系统或过程的一种简化，虽然不再包括原系统或过程的全部特征， 但能描述原系统或过程输入、中间过程和输出的本质性的特征，并与原系但能描述原系统或过程输入、中间过程和输出的本质性的特征，并与原

33、系 统或过程所处的环境条件相似。统或过程所处的环境条件相似。 o模型一般可分为以下三种类型。模型一般可分为以下三种类型。 29 3.2 安全评价模型安全评价模型 3.2.1 安全评价模型简介安全评价模型简介 o1.形象摸型形象摸型 o形象模型是系统实体的放大或缩小，形象模型是系统实体的放大或缩小，如建造舰船和飞机用的模塑、作战计划用的如建造舰船和飞机用的模塑、作战计划用的 沙盘、土木工程用的建筑模型等。沙盘、土木工程用的建筑模型等。 o2.模拟模型模拟模型 o模拟模型是在一组可控制的条件下，通过改变特定的参数来观察模型的响应，预模拟模型是在一组可控制的条件下，通过改变特定的参数来观察模型的响应

34、，预 测系统在真实环境条件下的性能和运动规律。测系统在真实环境条件下的性能和运动规律。 o如在水池中对船模进行航行模拟试验；飞机模型在风洞中模拟飞行过程；在实验如在水池中对船模进行航行模拟试验；飞机模型在风洞中模拟飞行过程；在实验 室条件下利用计算机模拟自动系统的工作过程等。室条件下利用计算机模拟自动系统的工作过程等。 30 3.2 安全评价模型安全评价模型 3.2.1 安全评价模型简介安全评价模型简介 o3.数学模型数学模型 o数学模型也称符号模型，它是用数学表达式来描述实际系统的结构及其变量间的数学模型也称符号模型，它是用数学表达式来描述实际系统的结构及其变量间的 相互关系的。相互关系的。

35、 o如化工装置利用如化工装置利用ICI蒙德法进行单元评价时，其火灾、爆炸、毒性指标由下式来描蒙德法进行单元评价时，其火灾、爆炸、毒性指标由下式来描 述：述： o D o 式中：式中：D 为为DOWICI全体指标；全体指标； B为物质系数；为物质系数； o M特殊物质危险性；特殊物质危险性； P一般工艺危险性；一般工艺危险性； o S特殊工艺危险性；特殊工艺危险性； Q量危险性；量危险性； o L配置危脸性；配置危脸性； T毒性危险性。毒性危险性。 ) 400 + 100 + +1)( 100 +1)( 100 +1 (= TLQSPM B 31 3.2 安全评价模型安全评价模型 3.2.2 安

36、全评价模型的特点安全评价模型的特点 o评价模型不是直接研究现实世界的某一现象或过程的本身，而是设计出一评价模型不是直接研究现实世界的某一现象或过程的本身，而是设计出一 个与该现象或过程相类似的模型，通过模型间接地研究该现象和过程。个与该现象或过程相类似的模型，通过模型间接地研究该现象和过程。 o设计评价模型最本质的一条就是抓住设计评价模型最本质的一条就是抓住“相似性相似性”。具体的说，就是在两个。具体的说，就是在两个 对象之间可以找到某种相似性，这样两个对象之间就存在着对象之间可以找到某种相似性，这样两个对象之间就存在着“原型原型-模型模型” 关系。关系。 o对于庞大、复杂的系统，如社会系统或

37、军事技术系统，要做实验很难或根对于庞大、复杂的系统，如社会系统或军事技术系统，要做实验很难或根 本不可能，而评价模型可以取而代之。评价模型是现实系统的抽象或者模本不可能，而评价模型可以取而代之。评价模型是现实系统的抽象或者模 仿，是由那些与分析的问题有关的部分或者因素构成的，它表明了这些有仿，是由那些与分析的问题有关的部分或者因素构成的，它表明了这些有 关部分或因素之间的关系。关部分或因素之间的关系。 32 3.2 安全评价模型安全评价模型 3.2.2 安全评价模型的特点安全评价模型的特点 o使用评价模型的优点在于：使用评价模型的优点在于： o（1）使现实系统被简化，易理解；）使现实系统被简化

38、，易理解； o（2）可操作性强，一些参数的改变比在实际中要容易；）可操作性强，一些参数的改变比在实际中要容易； o（3）敏感度大，可显示出哪些因素对系统影响更大，而且可通过不断改进，寻求）敏感度大，可显示出哪些因素对系统影响更大，而且可通过不断改进，寻求 更符合现实特性的模型，以此指导建立现实系统，并使之达到最佳状态；更符合现实特性的模型，以此指导建立现实系统，并使之达到最佳状态； o（4）通过模拟试验满足系统要求，耗资少。）通过模拟试验满足系统要求，耗资少。 o评价模型是描述现实系统的，因此必须反映实际情况。由于它是抽象的，因而又评价模型是描述现实系统的，因此必须反映实际情况。由于它是抽象的

39、，因而又 高于实际，且又便于研究实际系统的共性，从而有助于解决被抽象的实际系统中高于实际，且又便于研究实际系统的共性，从而有助于解决被抽象的实际系统中 的问题。同样，评价模型也能指导其他有这些共性的实际问题的解决。的问题。同样，评价模型也能指导其他有这些共性的实际问题的解决。 o评价模型是现实系统的一个抽象表示形式，如果搞得太复杂甚至和实际情况一样，评价模型是现实系统的一个抽象表示形式，如果搞得太复杂甚至和实际情况一样， 就失去利用评价模型的意义。就失去利用评价模型的意义。 33 3.2 安全评价模型安全评价模型 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 o3.2.3.1.火灾模

40、型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o1.火灾模型火灾模型 o易燃、易爆的气体、液体泄漏后遇到引火源就会被点燃而着火燃烧。易燃、易爆的气体、液体泄漏后遇到引火源就会被点燃而着火燃烧。 o它们被点燃后的燃烧方式有它们被点燃后的燃烧方式有池火、喷射火、火球和爆燃、固体火灾及突发池火、喷射火、火球和爆燃、固体火灾及突发 火火5种。种。 34 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o1.火灾模型火灾模型 o1）池火）池火 o可燃液体可燃液体(如汽油、柴油等如汽油、柴油等)泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而成泄

41、漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而成 池火。池火可用以下几个参数来描述。池火。池火可用以下几个参数来描述。 o（1）燃烧速度）燃烧速度 o当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时，液体表面上单位面积的燃烧速度为：当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时，液体表面上单位面积的燃烧速度为： o （2-1） o式中：式中：dm/dt单位表面积燃烧速度，单位表面积燃烧速度，kg/(m2.s)；Hc液体燃烧热，液体燃烧热，J/kg； o Cp液体的比定压热容，液体的比定压热容，J/(kg.K)； Tb液体的沸点，液体的沸点，K o To环境温度，环境温度，K H液体的汽化热，

42、液体的汽化热，J/kg o当液体的沸点低于环境温度时，如加压液化气或冷冻液化气，其单位面积的燃烧速度为：当液体的沸点低于环境温度时，如加压液化气或冷冻液化气，其单位面积的燃烧速度为： o式中符号意义同前。式中符号意义同前。 o燃烧速度也可从手册中直接得到。燃烧速度也可从手册中直接得到。1 表 表2-1列出了一些可燃液体的燃烧速度。列出了一些可燃液体的燃烧速度。 HTTC H dt dm obp c +)( 001. 0 = H H dt dm c 001. 0 = 35 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o1.火灾模型

43、火灾模型 o1）池火）池火 o（2）火焰高度）火焰高度 o设液池为一半径为设液池为一半径为r的圆池子，其火焰高度可按下式计算：的圆池子，其火焰高度可按下式计算： o （2-3） o式中：式中：h火焰高度，火焰高度，m； o R液池半径，液池半径，m； o 0周围空气密度周围空气密度kg/m3； o g重力加速度，重力加速度，9.8m/s2； o dm/dt单位表面积燃烧速度，单位表面积燃烧速度，kg/(m2.s)； 6 . 0 2 1 0 2 / 84 gr dtdm rh 36 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o1

44、.火灾模型火灾模型 o1）池火）池火 o（3）热辐射通量）热辐射通量 o当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：当液池燃烧时放出的总热辐射通量为： o （2-4） o式中：式中：Q总热辐射通量，总热辐射通量，W o 效率因子，可取效率因子，可取0.130.35。 o 其余符号意义同前。其余符号意义同前。 172 2 60. 0 2 dt dm H dt dm rhr Q c 37 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o1.火灾模型火灾模型 o1）池火）池火 o（4）目标入射热辐射强度）目标入射热辐射强度 o假设全部辐射热量由液

45、池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一 距离距离(x)处的入射热辐射强度为：处的入射热辐射强度为： o （2-5） o式中：式中：热辐射强度，热辐射强度，/2； o c热传导系数，在无相对理想的数据时，可取值为热传导系数，在无相对理想的数据时，可取值为1； o 目标点到液池中心距离，。目标点到液池中心距离，。 2 4 = x Qt I c 38 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o1.火灾模型火灾模型 o2）喷射火）喷射火 o加压的可燃物质泄漏时形成

46、射流，如果在泄漏裂口处被点燃，则形成喷射火。这里所用的喷加压的可燃物质泄漏时形成射流，如果在泄漏裂口处被点燃，则形成喷射火。这里所用的喷 射火辐射热计算方法是一种包括气流效应在内的喷射扩散模式的扩展。把整个喷射火看成是射火辐射热计算方法是一种包括气流效应在内的喷射扩散模式的扩展。把整个喷射火看成是 由沿喷射中心线上的全部点热源组成，每个点热源的热辐射通量相等。由沿喷射中心线上的全部点热源组成，每个点热源的热辐射通量相等。 o点热源的热辐射通量按下式计算：点热源的热辐射通量按下式计算： o Q=V0HC （2-6） o 式中：式中：Q点热源热辐射通量，点热源热辐射通量，W； o 效率因子，可取效

47、率因子，可取0.35； o V0泄露速度，泄露速度，kg/s； o HC燃烧热，燃烧热，J/kg。 39 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o1.火灾模型火灾模型 o2）喷射火）喷射火 o从理论上讲，喷射火的火焰长度等于从泄漏口到可燃混合气燃烧下限从理论上讲，喷射火的火焰长度等于从泄漏口到可燃混合气燃烧下限(LFL)的射流轴线长度。的射流轴线长度。 对表面火焰热通量，则集中在对表面火焰热通量，则集中在LFL/1.5处。对危险评价分析而言，点热源数处。对危险评价分析而言，点热源数n一般取一般取5就可就可 以了。以了。 o

48、射流轴线上某点热源射流轴线上某点热源i到距离该点到距离该点x处一点的热辐射强度为：处一点的热辐射强度为： o （2-7） o式中：式中：Ii点热源点热源i致目标点致目标点x处的热辐射强度，处的热辐射强度，W/m2； o f辐射系数，可取辐射系数，可取0.2； o x点热源到目标点的距离，点热源到目标点的距离，m。 o某一目标点处的入射热辐射强度等于喷射火的全部点热源对目标的热辐射强度的总和，即：某一目标点处的入射热辐射强度等于喷射火的全部点热源对目标的热辐射强度的总和，即： o （2-8） o式中：式中：n计算时选取的点热源数，一般取计算时选取的点热源数，一般取n=5 2 4 = x fq I

49、i n i i II 1 40 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o1.火灾模型火灾模型 o3）火球和爆燃）火球和爆燃 o低温可燃液化气由于过热，容器内压增大，使容器爆炸，内容物释放并被低温可燃液化气由于过热，容器内压增大，使容器爆炸，内容物释放并被 点燃，发生剧烈的燃烧，产生强大的火球，形成强烈的热辐射。点燃，发生剧烈的燃烧，产生强大的火球，形成强烈的热辐射。 o（1）火球半径为）火球半径为： R=2.665M0.327 （2-9） o 式中：式中：R火球半径，火球半径，m；M急剧蒸发的可燃物质的质量，急剧蒸发的可燃

50、物质的质量，kg。 o（2）火球持续时间为）火球持续时间为：t=1.089M0.327 （2-10） o 式中：式中：t火球持续时间，火球持续时间，s。 41 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o 1.火灾模型火灾模型 o3）火球和爆燃）火球和爆燃 o（3）火球燃烧时释放出的辐射热通量为：）火球燃烧时释放出的辐射热通量为： o （2-11） o式中：式中：Q火球燃烧时的辐射热通量，火球燃烧时的辐射热通量，W； o 效率因子，取决于容器内可燃物质的饱和蒸汽压效率因子，取决于容器内可燃物质的饱和蒸汽压p， o =0.27/

51、p0.32。 o（4）目标接受到的入射热辐射强度为）目标接受到的入射热辐射强度为 o （2-12） o式中：式中：tc传导系数，保守取值为传导系数，保守取值为1； o x目标距火球中心的水平距离，目标距火球中心的水平距离，m。 t MH Q c = 2 4 = x Qt I c 42 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o1.火灾模型火灾模型 o4）固体火灾）固体火灾 o固体火灾的热辐射参数按点源模型估计。此模型认为火焰射出的能量为燃固体火灾的热辐射参数按点源模型估计。此模型认为火焰射出的能量为燃 烧的一部分，并且辐射强

52、度与目标至火源中心距离的平方成反比，即：烧的一部分，并且辐射强度与目标至火源中心距离的平方成反比，即： o （2-13） o式中：式中：Ir目标接受到的辐射强度，目标接受到的辐射强度，W/m2； o f辐射系数，可取辐射系数，可取f=0.25； o Mc燃烧速度，燃烧速度，kg/s； o x目标距火球中心的水平距离，目标距火球中心的水平距离，m。 2 4x fM I c r 43 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o1.火灾模型火灾模型 o5）突发火）突发火 o泄漏的可燃气体、液体蒸发的蒸气在空中扩散，遇到火源发生突然

53、燃烧而泄漏的可燃气体、液体蒸发的蒸气在空中扩散，遇到火源发生突然燃烧而 没有爆炸。没有爆炸。此种情况下，处于气体燃烧范围内的室外人员将会全部烧死；此种情况下，处于气体燃烧范围内的室外人员将会全部烧死； 建筑物内将有部分人被烧死。建筑物内将有部分人被烧死。 o突发火后果分析，主要是确定可燃混合气体的燃烧上、下极限的边界线及突发火后果分析，主要是确定可燃混合气体的燃烧上、下极限的边界线及 其下限随气团扩散到达的范围。为此，可按气团扩散模型计算气团大小和其下限随气团扩散到达的范围。为此，可按气团扩散模型计算气团大小和 可燃混合气体的浓度（后详述）。可燃混合气体的浓度（后详述）。 44 3.2.3常用

54、的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.1.火灾模型和火灾损失火灾模型和火灾损失 o2.火灾损失火灾损失 o火灾通过辐射热的方式影响周围环境。当火灾产生的热辐射强度足够大时，火灾通过辐射热的方式影响周围环境。当火灾产生的热辐射强度足够大时， 可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤 亡等。亡等。 o火灾损失估算建立在辐射通量与损失等级的相应关系的基础上，火灾损失估算建立在辐射通量与损失等级的相应关系的基础上，P22表表2- 2为不同入射通量造成伤害或损失的情况。从表中可看出，辐射强度较低为不同

55、入射通量造成伤害或损失的情况。从表中可看出，辐射强度较低 时，火灾致人重伤需要一定的时间，这时人们可以逃离现场或掩蔽起来。时，火灾致人重伤需要一定的时间，这时人们可以逃离现场或掩蔽起来。 45 46 47 48 49 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.2.爆炸模型爆炸模型 o1.简述简述 o爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内 迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体的膨胀来实现。迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体的膨胀来实现。 o从物质运

56、动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运 动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大 量的能。量的能。 50 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.2.爆炸模型爆炸模型 o1.简述简述 o1）爆炸的特征）爆炸的特征 o(1)爆炸过程进行得很快；爆炸过程进行得很快； o(2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波；爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； o(3)发出或大或小的响声；发出或大或小的响声； o(4

57、)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。 o一般将爆炸过程分为两个阶段：一般将爆炸过程分为两个阶段： o第一阶段是物质的能量以一定的形式第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热定容、绝热)转变为强压缩能；转变为强压缩能； o第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。 51 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.2.爆炸模型爆炸模型 o1.简述简述 o2）爆炸类型）爆炸类型 o按爆炸性质可分为按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸物理爆炸和

58、化学爆炸。 o物理爆炸就是物质状态参数物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放迅速发生变化，在瞬间放 出大量能量并对外做功的现象。出大量能量并对外做功的现象。 o其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生 变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体 或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属遇水爆炸等。或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属遇水爆炸等。 52 3.2.3常用的几种安全

59、评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.2.爆炸模型爆炸模型 o1.简述简述 o2）爆炸类型）爆炸类型 o化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放 出大量能量并对外做功的现象。出大量能量并对外做功的现象。如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成 爆炸性混合物的爆炸。爆炸性混合物的爆炸。 o化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆 炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸

60、有炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸有3个要个要 素，即反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。雷电是一种自然现素，即反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。雷电是一种自然现 象，也是一种爆炸。象，也是一种爆炸。 53 3.2.3常用的几种安全评价模型常用的几种安全评价模型 3.2.3.2.爆炸模型爆炸模型 o1.简述简述 o2）爆炸类型）爆炸类型 o从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型：从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型： o(1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸；蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体