安全系统工程复习详细内容

1、1、 安全、系统、系统工程、系统安全、安全系统工程的内涵1、 安全：安全意味着人员和财产遭受损失（害）的可能性是可以接受的。 本质安全指设备、设施或技术工艺含有内在的能够从根本上防止事故发生的功能。2、 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。3、系统工程：广义：系统工程是探索、设计、分析、评价系统的统一方法论。狭义：系统工程是在控制论和信息论指导下，以实现最优化为核心的各种技巧与方法的总称。 4、 安全系统以人为中心，由与生产安全问题有关的相互联系、相互作用、相互制约的若干个因素而构成的具有特定功能的有机整体。5、 安全系统工程（Safety System E

2、ngineering）是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。二、系统安全分析常用的方法（7种）的特点、分类及各自的分析过程等1、安全检查表（1）内涵：根据有关安全规范、标准、制度及其他系统分析方法分析的结果，系统地对一个生产系统或设备进行科学分析，找出不安全因素，将其制作成表，便于实施检查和安全管理，这种表叫安全检查表。（2）特点：1）克服了安全检查的盲目性和片面性；2）具有直观性；3）具有监督性；4）有利于安全工作的规范化和标准化；5）方便修改和完善；6）操作简单，易于普及（3）安全检查表分类：1）审查设计的

3、安全检查表新建、改建、扩建的厂矿企业，革新、挖潜的工程项目必须考虑相应的安全问题，可利用安全检查表进行安全分析。2）厂级安全检查表用于全厂性的安全检查，重点是全厂大的系统方面的检查。3）车间安全检查表用于车间定期性的检查。重点是设备、运输、加工的不安全状态和人的不安全行为方面。4）工段及岗位安全检查表用于岗位自检、互检和安全教育，重点是多发性事故隐患的排查。5）专业性安全检查表专业机构及职能部门进行检查用，多用于定期和季节性检查。（4） 安全检查表编制程序：Step1、确定检查对象与目的Step2、剖切系统Step3、分析可能的危险Step4、检查要点2、故障类型和影响分析 （1）概述故障类型

4、和影响分析（Failure Mode And Effect Analysis, FMEA ）是找出设计上潜在缺陷的手段，是设计审查中必须重视的资料之一，是美国在20世纪50年代为评价飞机发动机故障而开发的一种方法，目前运用范围较广。其目的是识别单一设备和系统的故障及每种故障模式对系统或装置造成的影响。2）应用特点1）通过原因来分析系统故障（结果）利用系统工程方法，从元件（或组件）的故障开始，从下往上逐次分析其可能发生的问题，预测整个系统的故障。2）以功能为中心，以逻辑推理为重点进行分析分析过程中除了考虑系统中各组件的上下层次结构、空间关系外，还要从功能上考虑系统组件的相互联系。3）可应用于简单

5、系统也可应用于复杂系统4）该方法适用于设计、运行和维修等各个环节（3）分析步骤：Step1、明确系统的情况和目的Step2、确定分析的层次Step3、绘制功能框图和可靠性框图Step4、建立故障模式清单、分析故障模式及影响Step5、确定故障等级Step6、研究故障检测方法Step7、填写故障模式及分析表3、预先危险性分析（1）概述预先危险性分析（Preliminary Hazard Analysis，PHA）又称初步危险分析，是在工程项目（包括设计、施工、生产）活动之前，对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。是一种定性的方法。（2）项目发展初期使用PHA

6、具有如下特点： 1）它能识别可能的危险，用较少的费用或时间就能进行改正；2）它能帮助项目开发组分析和（或）设计操作指南；3）方法简单易行、经济、有效。（3）适用条件：项目进行初期，系统中采用了新操作方法、接触新的危险性物质、工具和设备时可采用PHA方法。（4）预先危险性分析步骤（5）危险性识别 危险是指某一系统、产品或设备或操作的内部和外部的一切潜在的状态，其发生可能造成人员伤害、职业病、财产损失、作业环境破坏的状态。GB/T 13861-2009生产过程危险和有害因素分类与代码将危险有害因素分为四类：1）人的因素：心理、生理；行为2）物的因素：物理；化学；生物3）环境因素：室内；室外； 地下

7、（水下）；其他4）管理因素。（6）危险性等级：安全的；临界的；危险的；灾难性的。（7）危险性控制：危险性控制可从主动和被动两个方面考虑，即一方面控制危险源；另一方面采用隔离措施和个体防护。4、事件树分析（1）概述：事件树分析法是一种时序逻辑的事故分析方法，它以一初始事件为起点，按照事故的发展顺序，分成阶段，一步一步地进行分析，每一事件可能的后续事件只能取完全对立的两种状态（成功或失败，正常或故障，安全或危险等）之一的原则，逐步向结果方面发展，直到达到系统故障或事故为止。所分析的情况用树枝状图表示，故叫事件树。（2）功能：ETA可以事前预测事故及不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最经济的预防手

8、段和方法。事后用ETA分析事故原因，十分方便明确。 ETA的分析资料既可作为直观的安全教育资料，也有助于推测类似事故的预防对策。 （3）事件树编制步骤：1) 确定初始事件2) 找出与初始事件有关的环节事件3) 绘制事件树4) 说明分析结果（4）事件树应用实例某反应器系统如图2-13所示。该反应是放热反应，为此在反应器的夹套内通入冷冻盐水以移走反应热。如果冷冻盐水量减少，会使反应器温度升高，反应速度加快，以致反应出现失控。在反应器上安装有温度测量控制系统，并与冷冻盐水入口阀门联接，根据温度控制冷冻水量。为安全起见，安装了超温报警仪，当温度超过规定温度值时自动报警，以便操作者及时采取措施。5危险性

9、和可操作性研究（1） 概念：危险和可操作性研究是一种定性的安全评价方法。它的基本过程是以关键词为引导，找出过程中工艺状态的变化（即偏差），然后分析找出偏差的原因、后果及可采取的对策。其侧重点是工艺部分或操作步骤各种具体值。（2）应用举例考察DAP(磷酸氢二铵Diammonium Phosphate)系统。DAP由氨水与磷酸反应生成。生产过程中调节氨水储罐与反应釜之间管线上的阀门A,磷酸储罐与反应釜之间管线上的阀门B,分别控制进入反应釜的氨和磷酸的速率。 系统分析： 当磷酸进入反应釜速率相对氨进入速率高时,会生成另一种不需要的物质,但没有危险。当磷酸和氨两者进入反应釜速率都高于额定速率时,反应释

10、放能量增加,反应釜可能承受不了温度和压力的迅速增加。当氨进入反应釜速率相对磷酸进入速率高时,过剩的氨可能随DAP进入敞口的储罐,挥发的氨可能伤害人员。 这里选择磷酸储罐与反应釜之间的管线部分为分析对象,则该部分的设计意图是向反应釜输送一定量的磷酸,其工艺参数是流量。把7个引导词与工艺参数流量相结合,设想各种可能出现的偏离。 引导词偏离后果可能原因措施没有没有流量反应釜中氨过量而进入DAP储罐并挥发到工作区域磷酸储罐中无料流量计故障(指示偏离操作者调节磷酸量为零阀门B故障而关闭管线堵塞管线泄漏或破裂定期维修和检查阅门B定期维护流量计安装氨检测器和报警器安流量监控报警紧急停车系统工作区域通风采用封

11、闭式储罐多流量大反应釜中磷酸过量若氨量也大则反应释放大量热生成不需要的物质DAP储罐液位过高阔门B故障流量计故障(指示偏低)操作者调节磷酸量过大定期维护和检查阀门B定期维护流量计安装液位监控报警、紧急停车系统少流量小同没有流量的后果阀门B故障流量计故障(指示偏高)操作者调节磷酸量过小同没有流量的措施伴随输送磷酸和其他物质生成不需要的物质混人物或生成物可能有害原料不纯原料人口处混入其他物质定期检查原料成分定期维护和检查管路系统部分磷酸含量不足生成不需要的物质混入物或生成物可能有害原料不纯定期检查原料成分反向反向输送磷酸溢出反应釜泄放口堵塞定期维护和检查反应釜异常送入的不是磷酸可能发生意外反应可能

12、带来潜在危险可能使反应釜中氨过量磷酸储罐中物料不是磷酸定期检查原料成分各分析方法的特点及适用范围分析方法特点适用范围安全检查表按一定的方式检查设计、系统和工艺过程，查出危险性所在。用途广泛，没有任何限制预先危险性分析分析工作做在前面，防止考虑不周而造成损失。检修后开车、制定操作规程、技术改造之后、使用新工艺故障模式及影响分析以硬件为对象，对元件逐个研究，查明每个元件的故障模式，再进一步查明每个故障模式对子系统以至系统的影响，易于理解，是广泛采用的标准化方法。但一般用于考虑非危险性失效，费时多，且不能考虑人、环境和部件之间的相互关系。针对硬件：设计阶段、运行阶段危险性和可操作性研究由中间参数的偏

13、差开始，向下找原因，向上判明结果。流体或能量的流动情况分析，特别是大型化工企业。事件树分析由初始事件出发，按照逻辑推论其发展过程及结果。广泛用于各种系统，是一种动态宏观分析方法，不适用详细分析。6事故树分析（1）涵义：事故树分析（Fault Tree Analysis，FTA），又称故障树分析，是一种演绎推理法，把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用树形图表示，通过对事故树的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因。它不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。用它描述事故的因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性强。（2）事故树分析特点优点：（1）事故树

14、分析是一种图形演绎方法，其过程直观、明了。（2）FTA具有很大的灵活性，不仅可以分析某些单元故障对系统的影响，还可以对导致系统事故的特殊原因进行分析。（3）进行FTA的过程，是一个对系统更深入认识的过程，它要求分析人员把握系统内各要素间的内在联系，弄清各种潜在因素对事故发生影响的途径和程度，因而许多问题在分析的过程中就被发现和解决了，从而提高了系统的安全性。（4）利用事故树模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率，为改善和评价系统安全性提供了定量依据。缺点：（1）FTA需要花费大量的人力、物力和时间；（2）FTA的难度较大，建树过程复杂，需要经验丰富的技术人员参加，即使这样，也难免发生遗漏和错误

15、；（3）FTA只考虑（0，1）状态的事件，而大部分系统存在局部正常、局部故障的状态，因而建立数学模型时，会产生较大误差；（4）FTA虽然可以考虑人的因素，但人的失误很难量化。 （3）事故树的符号包括：事件符号；逻辑门符号；转移符号。A事件及符号1）结果事件：顶上事件：是事故树分析中所关心的结果事件,位于事故树的顶端, 是系统可能发生的或实际已经发生的事故结果。中间事件：位于事故树顶上事件和底事件之间的结果事件。符号都为：2）底事件：基本事件：导致顶事件发生的最基本的或不能再向下分析的原因或缺陷事件。符号都为：；省略事件：没有必要进一步向下分析或其原因不明确的原因事件。符号都为：。3） 特殊事件

16、：正常事件：在正常工作条件下必然发生或必然不发生的事件。符号都为：；条件事件：限制逻辑门开启的事件。符号都为：。B逻辑门符号：逻辑门是连接各事件并表示其逻辑关系的符号。1） 或门 2）与门 3）条件或门 4）条件与门 5）禁门：仅当条件事件发生时，输入事件的发生方导致输出事件的发生。6）非门：表示输出事件是输入事件的对立事件。 C转移符号 12 （4） 采用事故树分析方法，建立油库静电爆炸事故树。（5）某金矿宿舍楼建筑工地管理不善，多层施工不设安全网；工人有时不佩戴安全带或安全带有劣质产品。瓦工李某在脚手架上搬砖时，上层突然掉下一块短木，该瓦工躲闪致使身体失去平衡，重心超出脚手架而坠落，撞在硬

17、水泥地面上死亡。试画出这一坠落死亡事故的事故树。 （6）布尔代数化简事故树 事故树编制完后，需要进行化简，特别是在事故树的不同位置存在同一基本事件时，更必须化简整理，然后才能进行定性定量分析，否则，就有可能造成分析结果的错误。看一个例子：如图3-15，设顶上事件为T，基本事件X1，X2，X3为独立事件，其发生概率为：q1=q2=q3=0.1，求顶上事件的发生概率。化简前：T=A1A2= X1X2(X1+X3)=0.10.11-(1-0.1)(1-0.1) =0.0019化简后：T=A1A2= X1X2(X1+X3)= X1X2+ X1X2X3= X1X2=0.01讨论：由图知，只要X1，X2发

18、生，无论X3是否发生，顶上事件都发生，我们称X3为多余事件，因此，要正确求解顶上事件的发生概率，必须对事故树进行化简，去除多余事件。（7） 事故树定性分析 定性分析是通过对最小割集（最小径集）的求解，确定出基本事件的结构重要度，从而了解系统的危险程度和安全程度，掌握导致事故发生的各基本原因事件的组合关系及其重要程度。1）最小割集 （1）概念割集是图论中的概念，它是图G的一组边的集合。任一割集可以使图G分离为两个部分。因此，割集的存在就意味着故障的发生。事故树中的割集：导致顶上事件发生的基本事件的组合。它是系统发生故障的充要条件。最小割集：导致顶上事件发生的最起码的基本事件的组合。 （2）求解方

19、法割集的求解方法有四种：布尔代数化简法、行列法、结构法和矩阵法。布尔代数法任何一个事故树都可以用布尔函数来描述。化简布尔函数，其最简析取标准式中每个最小项所属变元构成的集合，便是最小割集。任何布尔函数可以化简为析取和合取两种标准形式。 素数法确定最小割集Step1：将基本事件分别用不同的素数表示；Step2：素数表示的为最小割集，与该素数成倍的数所表示的不是最小割集；Step3：去掉非最小割集和最小割集后，素数乘积最小的为最小割集，与该数成倍的不是最小割集；Step4：重复上述步骤，直至找完所有割集。 可见，事故树最小割集为： 。行列法从顶事件开始，凡“或门”连接的，按列排列；用“与门”连接的

20、，按行排列。若集合内元素不重复出现，且各集合间没有包含关系，这些集合就是最小割集。一二三四五六TG1,G2X1,G2G3,G2X1,G4X1,X4G3,G4G3,X4X1,X3,G5X1,X4X3,X5,G5,X3X3,X5,X4X1,X3,X2X1,X3,X5X1,X4X3,X5,X2,X3X3,X5,X5,X3X3,X5,X4X1,X2,X3X1,X4X3,X5结构法事故树为各个交集（最小割集）相互间的并集。 2）最小径集（1）概念径集：当事故树中某些基本事件不发生，顶事件就不发生，这种的基本事件的集合称为径集。最小径集：就是顶上事件不发生所必须的最低限度的径集（组数）。最小径集是最小割集

21、的对偶，最小径集构成的就是成功树。最小径集的求解方法：对偶树法、布尔代数法和行列法。 3）结构重要度分析 一个基本事件对顶上事件发生的影响大小称为该基本事件的重要度。基本事件的重要度与两个因素有关：一是该基本事件发生的概率大小；另一是基本事件在事故树模型结构中的位置。 不考虑各基本事件发生的概率或认为基本事件发生概率相等，仅从事故树的结构上研究各基本事件对顶事件的影响程度，称为结构重要度分析。结构重要度可用结构重要度系数和割集重要度系数表示。结构重要度系数定义若事故树中基本事件个数为n，在第i个基本事件Xi（i=1，2，3，n）的状态由0变到1，其他基本事件（n-1个）的状态保持不变，则顶上事

22、件的状态变化可能有三种： 显然，B情况表明：基本事件的状态由不发生变为发生，除基本事件以外的其余基本事件的状态保持不变时，顶事件也有不发生变为发生的情况，说明该基本事件的状态变化对顶上事件起到了作用。基本事件Xi对应的割集叫“危险割集”，危险割集总数为： 基本事件Xi的结构重要度系数定义为：割集重要度系数： 利用列表法能够较为准确求解结构重要度系数，但是当事故树较为复杂和庞大时，列表将会非常繁琐且容易出错，因而这里提出对事故树进行化简，求解其用割集表示的形式。 用事故树的最小割集表示等效事故树。在最小割集所表示的事故树中，每个最小割集对顶上事件的发生的影响同等重要；在同一最小割集中，每个基本事

23、件对该割集的影响同等重要。 设某事故树有k个最小割集，每个最小割集记作Er（r=1，2，k），则1/k表示单位割集重要度系数；第r个最小割集Er中含有mr（XiEr）个基本事件，则，1/mr表示基本事件Xi的单位割集重要度系数。从而Xi的割集重要度系数为： 可按如下标准判断基本事件的结构重要度：I、单事件最小割集中的基本事件结构重要度最大；例如，某事故树有三个最小割集：X1，X2，X3，X4，X5，X6则：I(1) I(i) i=2，3，4，5，6II、仅在同一最小割集中出现的所有基本事件结构重要度相等；如上例： I(2)= I(3) ； I(4)= I(5) = I(6) III、两个基本事

24、件仅出现在基本事件个数相同的若干最小割集中，这时在不同最小割集中出现次数相等的基本事件其结构重要度相等；出现次数多的结构重要度大，出现次数少的结构重要度小；例如某事故树有三个最小割集：X1，X2，X3， X1，X3，X4 ，X1，X4，X5其中X1出现3次；X2出现1次；X3出现2次；X4出现2次；X5出现1次，按此原则，有：I(1) I(3) = I(4) I(5) = I(2) 。IV、两个基本事件仅出现在基本事件个数不等的若干最小割集中，此时基本事件的结构重要度按如下条件判定： a、若他们重复在各最小割集中出现的次数相等，则少事件最小割集中出现的基本事件结构重要度大；例如：某事故树有4个

25、最小割集：X1，X3，X1，X4，X2，X4，X5，X2，X5，X6 其中：X1和X2都出现两次，但X1所在的最小割集都含有两个基本事件，而X2 所在割集都有3个基本事件，则I(1) I(2) b、在少事件最小割集中出现次数少的，与多事件最小割集中出现多的基本事件比较，可应用下式判别： ni基本事件Xi所属最小割集包含的基本事件数。 例如：某事故树有5个最小割集：X1，X3， X1，X4 ，X2，X4，X5， X2，X5，X6， X2，X6，X7其中：X1出现2次，X2出现3次。I(1)=1/(22-1)+1/(22-1)= 1; I(2)=1/(23-1)+ 1/(23-1)+ 1/(23-

26、1)=3/4所以： I(1) I(2)2）顶上事件发生概率的计算（1）基本事件间相互独立如果事故树中不含有重复的或相同的基本事件，各基本事件又相互独立，则顶上事件的发生概率可用下式计算：用“与门”连接的顶事件的发生概率为： 用“或门”连接的顶事件的发生概率为： 式中：qi第i个基本事件的发生概率（i=1，2，n）。 （2）基本事件不独立当事故树中含有重复出现的基本事件时，或基本事件可能在几个最小割集中重复出现时，最小割集之间是相交的，这时，顶事件的发生概率可用如下方法求得：状态枚举法设事故树有n个基本事件，这n个基本事件两种状态组合数为2n个。所谓顶事件的发生概率，是指结构函数（X）=1的概率

27、。因此，顶事件的发生概率为：式中：qi第i个基本事件的发生概率； Yi第i个基本事件的状态值（1或0）。 最小割集法事故树可用其最小割集的等效事故树来表示。这时，顶事件等于最小割集的并集。设事故树有k个最小割集：E1、E2、Er、Ek，则有： 近似计算a）最小割集逼近法最小割集表示的顶上事件发生概率为： 其中： 则得到用最小割集求顶事件发生概率的逼近公式，即：由此，顶事件的发生概率P（T）可根据需要的精度选择求解的上、下限。 3） 基本事件的重要度分析 一个基本事件对顶事件发生的影响大小称为该基本事件的重要度。基本事件的重要度有：结构重要度、概率重要度和关键重要度三种。这里主要介绍概率重要度和

28、关键重要度。 （1）概率重要度概率重要度反映了基本事件的发生概率对顶事件发生概率的影响。概率重要度分析，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，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）为： 式中：P（T）顶事件发生概率； qi 第i个基本事件的发生概率。 若所有基本事件的发生概率都等于0.5，则基本事件的概率重要度系数等于其结构重要度系数。因此，可利用概率重要度系数计算公式求解结构重要度系数。 （2）关键重要度当基本事件的概率不等时，一般情况下，改变概率大的基本事件比改变概率小的

29、基本事件容易，但基本事件的概率重要度系数未反应这点，因而它不能反映各基本事件在事故树中的重要程度。关键重要度分析，它表示第i个基本事件发生概率的变化率引起顶事件发生概率的变化率。 三种重要度系数中 结构重要度系数从事故树结构反映基本事件的重要程度，这给系统安全设计者选用部件可靠性及改进系统的结构提供了依据； 概率重要度系数是反映基本事件发生概率的变化对顶事件发生概率的影响，为降低基本事件发生概率对顶事件发生概率的贡献大小提供了依据； 关键重要度系数从敏感程度和基本事件发生概率大小反映对顶事件发生概率大小的影响，关键重要度比概率重要度和结构重要度更能准确反映基本事件对顶事件的影响程度，为找出最佳

30、的事故诊断和确定防范措施的顺序提供了依据。 3.5 事故树的模块分割和早期不交化1）事故树模块分割 模块分割就是将一个复杂完整的事故树分割成数个模块和基本事件的组合，这些模块中所含的基本事件不会在其他模块中重复出现，也不会在分割后剩余的基本事件中出现。 若分割后的模块仍然较复杂的话，则可对模块重复上述过程进行分割。 若分割中存在重复事件时，可采用分割顶点的方法，最有效的方法是进行事故树的早期不交化。 2）事故树的早期不交化 规则：遇到原事故数的“与门”，其输入、输出均不变；遇到“活门”则对其输入进行不交化。 若某事故树的“或门”Gi下有n个输入（基本事件或中间事件），不妨设为X1，A1，A2，

31、An-1。对Gi不交化后，其输入仍有n个，但这n个输入变为：X1，X1A1，X1A1A2，X1A1A2An-2An-1。 如此，化简后，各割集之间不存在真子集的现象，从而不必进行割集的吸收运算。不交事故树有以下性质：（1）顶事件与基本事件的逻辑关系及其概率特征与原事故树等价。（2）展开不交事故树后, 所得到的割集即为原事故树的不交集之和, 这些不交项的概率之和就是顶事件发生的概率。（3）将所得到的割集去补、吸收化简后, 即可得到原事故树的最小割集。 4、危险源的分类及其特征 （1）危险源定义：系统中具有潜在能量和物质释放危险的、在一定的触发因素作用下可转化为事故的部位、区域、场所、空间、岗位、

32、设备及其位置。（2）构成要素：潜在危险性、存在条件和触发因素。生产过程危险和有害因素分类与代码(GB 13816-2009) 分为四类： 企业职工伤亡事故分类(GB 64411986) 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；冒顶片帮；透水；放炮；火药爆炸；瓦斯爆炸；锅炉爆炸；容器爆炸；其他爆炸；中毒和窒息；其他伤害 （3）危险源分类第一类：意外释放能量或危险的物质。第二类：导致保护措施失效的因素。（4） 重大危险源：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。6、安全评价的一般概念（1）风险的定义：用某种损害发生的概率大小来描述。（2）涵义安全评价就是