安全评价讲义4实用教案

1、v 事件(shjin)树分析过程 1）确定初始事件（可能引发(yn f)事故的初始事件）； 2）识别能消除初始事件的安全设计功能； 3）编制事件树; 4)描述导致事故顺序情况; 5）确定事故顺序的最小割集 6） 编制分析结果.第1页/共66页第一页，共67页。v事件(shjin)树的编制初始事件初始事件（A A）事件事件（B B）事件事件（C C）事件事件（D D）事故序列描述事故序列描述初始事件A成功失败编制(binzh)事件树的第一步 第2页/共66页第二页，共67页。初始事件初始事件（A A）事件事件（B B）事件事件（C C）事件事件（D D）事故序列描述事故序列描述初始(ch sh)

2、事件A成功(chnggng)失败(shbi)事件树中第一安全措施的展开第3页/共66页第三页，共67页。初始事件初始事件（A A）事件事件（B B）事件事件（C C）事件事件（D D）事故序列描述事故序列描述初始(ch sh)事件A事件树中第二(d r)安全措施的展开失败(shbi)成功第4页/共66页第四页，共67页。初始事件初始事件（A A）事件事件（B B）事件事件（C C）事件事件（D D）事故序列描述事故序列描述初始(ch sh)事件A事件(shjin)树的编制成功(chnggng)失败ABD某D某D某D事故序列描述D事故序列描述ABD第5页/共66页第五页，共67页。PICBA C

3、v 事件树分析(fnx)举例原料(yunlio)输送系统示意图第6页/共66页第六页，共67页。v 事件(shjin)树分析举例原料(yunlio)输送系统事件树第7页/共66页第七页，共67页。分析(fnx)实例ABC A代表泵，阀门C是阀门B的备用阀，只有当阀门B失败时，C才开始(kish)工作。假设泵A、阀门B和阀门C的可靠度分别为0.95、0.9、0.9，画事件树并且求成功的概率。第8页/共66页第八页，共67页。由上知这个(zh ge)系统成功的概率为0.9405，系统失败的概率为0.0595。 第9页/共66页第九页，共67页。练习(linx) 某露天矿铁路运输过程中，一列上坡行驶

4、的列车连接器钩舌断裂，造成尾车沿坡道下滑。由于调度员没有(mi yu)及时采取制止车辆下滑措施，撤诉不断增加。当尾车滑行到135车站时，该站运转员错误的将车放入上线。尾车进入上线后继续滑行，经过117站时运转员束手无策。结果，尾车与前方的检修车、移道机相撞，从造成多人死亡的事故。 选择断钩跑车为初始事件，针对该初始事件有三种安全功能： 1、调度员采取制动措施； 2、 135站运转员将车放入安全线； 3、 117站运转员将车放入安全线。第10页/共66页第十页，共67页。事件(shjin)树断钩跑车(po ch)调度员采取(ciq)制动措施调度员没采取措施135站运转员措施正确135站措施错误1

5、17站运转员采取措施117站没采取措施安全安全安全事故第11页/共66页第十一页，共67页。v 小结(xioji)目的：辨识初始事件发展成为事故的各种过程及后果适用范围：设计(shj)时找出适用的安全装置，操作时发现设备故 障及误操作将导致的事故使用方法：各事件发展阶段均有成功和失败的两种可能， 由初始事件经过各事件、阶段一直分析出事件、 发展的最后各种结果资料准备：有关初始事件和各种安全措施的知识人力、时间：24人组成小组，分析小型单元几个初始事 件需36天，大型复杂单元需24周效果：定性和定量，找出初始事件发展的各种结果，分析 其严重性可在各发展阶段采取措施使之朝成功方向 发展第12页/共

6、66页第十二页，共67页。 事故树分析又称为故障树分析，是一种演绎的系统安全分析方法。它是从要分析的特定事故或故障开始（顶上事件），层层分析其发生原因，直到(zhdo)找出事故的基本原因，即故障树的底事件为止。 1、选择合理的顶上事件 2、资料收集准备(事故案例及统计(tngj)） 3、建造事故树v 事故树分析的几个阶段 4、定性分析（最小割集、径集 及结构重要度） 5、定量分析（顶上事件发生概率） 第13页/共66页第十三页，共67页。第14页/共66页第十四页，共67页。第15页/共66页第十五页，共67页。矩形符号：代表顶上事件或中间事件，见图（a）。是通过逻辑门作用的、由一个或多个原因

7、(yunyn)而导致的故障事件。圆形符号：代表基本事件，见图（b）。表示不要求进一步展开的基本引发故障事件。屋形符号：代表正常事件，见图（c）。即系统在正常状态下发挥正常功能的事件。菱形符号：代表省略事件，见（d）。因该事件影响不大或因情报不足，因而没有进一步展开的故障事件 椭圆形符号：代表条件事件，见图（e）。表示施加于任何逻辑门的条件或限制。 第16页/共66页第十六页，共67页。第17页/共66页第十七页，共67页。 或门，表示B1或B2任一事件单独发生（输入）时，A事件都可以发生（输出）。A= B1 +B2 例子：灯泡并联。 与门，表示B1或B2同时发生（输入）时，A事件才发生（输出）

8、。A= B1B2例子：灯泡串联。 条件或门，表示B1或B2任一事件单独发生（输入）时，还必须满足条件a，A事件才发生（输出）。如钢瓶(n pn)爆炸无论是因为与火源接近还是接近热源，都必须有一个必然的条件，那就是应力超过钢瓶(n pn)强度极限。第18页/共66页第十八页，共67页。Tx1x2与门： 或门：T+x1x2xnxnxn+ + xnT= x1 x2T= x1+ x2第19页/共66页第十九页，共67页。 条件与门，表示B1或B2同时发生（输入）时，还必须(bx)满足条件a， A事件才发生（输出）。限制门（禁门），表示B事件发生(fshng)（输入）且满足条件a时，A事件才发生(fsh

9、ng)（输出）。第20页/共66页第二十页，共67页。许多化学反应只有在催化剂存在(cnzi)的情况下才能反应完全，催化剂不参加反应，但它的存在(cnzi)是必要的。这种逻辑如下图。从脚手架坠落死亡事故也是禁门（只有具有一定高度及地面条件的情况下才能死亡）。第21页/共66页第二十一页，共67页。转入符号(fho)，表示在别处的部分树，由该处转入（在三角形内标出从何处转入）。 转出符号(fho)，表示在这部分树由该处转移至他处，由该处转出（在三角形内标出向何处转移）。 转移(zhuny)符号第22页/共66页第二十二页，共67页。v 事故树分析(fnx)的程序熟悉系统确定顶上事件修改简化事故树

10、建造事故树调查事故调查原因事件收集系统资料定性分析定量分析制定安全措施第23页/共66页第二十三页，共67页。v 事故树的建造(jinzo)方法顶上事件中间事件基本事件直接原因事件可以从以下三个方面考虑： 机械（电器）设备故障或损坏(snhui)； 人的差错（操作、管理、指挥）； 环境不良。第24页/共66页第二十四页，共67页。故障树定性分析 故障树分析，包括定性分析和定量分析两种方法。在定性分析中，主要包括最小割集、最小径集和重要(zhngyo)度分析。 最小割集及其求法 割集：它是导致顶上事件发生的基本事件的集合。最小割集就是引起顶上事件发生必须的最低限度的割集。最小割集的求取方法有行列

11、式法、布尔代数法等。 每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能渠道。最小割集的数目越多，越危险。 第25页/共66页第二十五页，共67页。最小径集及其求法 径集：如果故障树中某些基本事件不发生，则顶上事件就不发生，这些基本事件的集合(jh)称为径集。最小径集：就是顶上事件不发生所需的最低限度的径集。 最小径集的求法是利用它与最小割集的对偶性。首先作出与故障树对偶的成功树，即把原来故障树的与门换成或门，而或门换成与门，各类事件发生换成不发生，利用上述方法求出成功树的最小割集，再转化为故障树的最小径集。 第26页/共66页第二十六页，共67页。结构结构(jigu)(jigu)重要度分析重要度分析 从

12、事故树结构上分析各基本事件的重要度（不考虑各基本事件的发生概率）或假定(jidng)各基本事件发生概率相等的情况下，分析各基本事件的发生对顶上事件发生的影响程度，叫结构重要度。第27页/共66页第二十七页，共67页。 一般利用最小割集分析判断方法进行(jnxng)(jnxng)结构重要度判断 l l 一阶（单事件）最小割集中的基本事件结构重要度大于所有高阶最小割集中基本事件的结构重要系数。第28页/共66页第二十八页，共67页。 l l 仅在同一最小割集中出现的所有基本事件，结构重要(zhngyo)(zhngyo)系数相等（在其他割集中不再出现）。第29页/共66页第二十九页，共67页。 l

13、l 几个最小割集均不含有共同元素(yun s)(yun s)，则低阶最小割集中基本事件重要系数大于高阶割集中基本事件重要系数。阶数相同，重要系数相同。第30页/共66页第三十页，共67页。 l l 比较(b(bjio)jio)两基本事件，若与之相关的割集阶数相同，则两事件结构重要系数大小，由他们出现的次数决定，出现次数大的系数大。 相比较(b(bjio)jio)的两事件仅出现在基本事件个数不等的若干最小割集中。第31页/共66页第三十一页，共67页。第32页/共66页第三十二页，共67页。在用割集判断基本事件(shjin)结构重要系数时，必须按上述原则，先行判断近似式是迫不得已而为之，不能完全

14、用它。第33页/共66页第三十三页，共67页。练习(linx) 某事故树有割集3个，分别(fnbi)为X1，X2，X1，X3，X2，X3，X4，请问其中结构重要度最小的基本原因事件为？ 答案： X4第34页/共66页第三十四页，共67页。第35页/共66页第三十五页，共67页。K1 K2灯亮+K2闭合K1闭合灯不亮K2不闭合K1不闭合TBATBA第36页/共66页第三十六页，共67页。一受压容器装置，配有安全阀及压力自控装置，一受压容器装置，配有安全阀及压力自控装置，流程图如下。用事故流程图如下。用事故(shg)树法分析压力容树法分析压力容器爆炸事故器爆炸事故(shg)。第37页/共66页第三

15、十七页，共67页。压力容器爆炸(bozh)故障树分析图 第38页/共66页第三十八页，共67页。化简故障(gzhng)树Home第39页/共66页第三十九页，共67页。过程(guchng)及结果 T=A1A2 =X1 X2 A3X4 A4 =X1 X2 (X1X3) X4 (X5X6) =X1 X2 X1X1 X2 X3 X4 X5X4 X6 =X1 X2 X4 X5X4 X6 所以最小割集为X1，X2，X4，X5，X4，X6。结果得到三个交集的并集，这三个交集就是三个最小割集E1=X1，X2，E2=X4，X5，E3=X4，X6。 结构(jigu)重要度最大的是 X4第40页/共66页第四十页

16、，共67页。用最小割集表示用最小割集表示(biosh)故障树的等效图如下图故障树的等效图如下图 化简结果(ji gu)第41页/共66页第四十一页，共67页。最小径集的应用(yngyng)以上一个求最小割集的事故(shg)树为例来解释最小径集的求法将上例中故障树变为成功树 用T、 A1、 A2、 A3、 A4、 X1、 X2、 X3、 X4、X5、 X6表示事件(shjin)T、 A1、 A2 、A3、 A4、 X1、 X2、 X3、 X4、X5、 X6的补事件(shjin),即成功事件(shjin)；逻辑门也作相应转换。转换之后的成功树如下： 第42页/共66页第四十二页，共67页。第43页

17、/共66页第四十三页，共67页。 用布尔代数化简法求成功(chnggng)(chnggng)树的最小割集： T= A1 A2 T= A1 A2 =(X1 =(X1A3A3X2)(X4X2)(X4A4)A4) =(X1 =(X1X2X2X1 X3)(X4X1 X3)(X4 X5 X5 X6)X6) =(X1 =(X1X2)(X4X2)(X4 X5 X 6) X5 X 6) =X1 X4 =X1 X4 X1 X5 X6 X1 X5 X6X2 X4X2 X4 X2 X5 X6X2 X5 X6 成功(chnggng)(chnggng)树的最小割集：X1X1，X4X1X4X1，X5X5，X6X2X6X2

18、，X4X2X4X2，X5X5，X6X6。T=(T ) T=(T ) （X1 X4X1 X4 X1 X5 X6 X1 X5 X6X2 X2 X4X4 X2 X5 X6) X2 X5 X6) =(X1 +X4)( X1 +X5 =(X1 +X4)( X1 +X5 +X6) (X2 +X6) (X2 X4) (X2 X4) (X2 X5+ X6) X5+ X6) 即故障树的最小径集： P1=X1 P1=X1，X4X4 P2=X1 P2=X1，X5X5，X6X6 P3=X2 P3=X2，X4 X4 P4=X2,X5P4=X2,X5，X6X6第44页/共66页第四十四页，共67页。 某事故(shg)(s

19、hg)树的割集有6 6个，分别为X1X1，X2X2，X2 X2 ， X1 X1，X2X2，X4X4， X3 X3，X4X4， X2 X2，X4X4，X1X1，X2X2，X3X3和X3X3，则该事故(shg)(shg)树的最小割集是 X3X3，X1X1，X2X2， X2 X2，X4X4第45页/共66页第四十五页，共67页。最小割集和最小径集在故障最小割集和最小径集在故障(gzhng)(gzhng)树分析中的应用树分析中的应用 （1 1）最小割集表示系统的危险性 每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能，有几个最小割集，顶上事件的发生就有几种可能，最小割集越多，系统越危险。 （2 2）最小径集表示

20、系统的安全性 一个最小径集中的基本事件都不发生，就可使顶上事件不发生。故障树中最小径集越多，系统就越安全。只要控制一个最小径集不发生，顶上事件就不发生，所以可以选择控制事故的最佳方案(fng (fng n)n)，一般地说，对少事件最小径集加以控制较为有利。 第46页/共66页第四十六页，共67页。 （3 3）利用最小割集、最小径集进行结构重要度分析。 （4 4）利用最小割集、最小径集进行定量分析和计算顶上(dn (dn shn)shn)事件的概率等。第47页/共66页第四十七页，共67页。+X2X4M2TM1+X1M3X2X3+X4M4X1M5第48页/共66页第四十八页，共67页。TX1X2

21、+X1X2TTX1X2+X1X2T 狄摩根定律(dngl): (AB)A B (A B)AB第49页/共66页第四十九页，共67页。X5X3X1X2+X1+X4+ X X4 X5 X1 X2 X3 第50页/共66页第五十页，共67页。+ X X4 X1 X2 X3 X5 T=Ma + Mb =x1 x4 + Mc x5 = x1 x4 +(Md + x3 ) x5 = x1 x4 +(x1 x2+x3) x5 = x1 x4 +x1x2 x5+x3 x5得3个最小径集: P1=x1 ,x4 , P2=x1 ,x2 ,x5 ,P3= x3 , x5 第51页/共66页第五十一页，共67页。T+

22、X1X5P2+X1X4P1+X3X5P3X2第52页/共66页第五十二页，共67页。步骤：1、画成功(chnggng)树2、化简成功(chnggng)树3、得原事故树的 最小径集+X2X4M2TM1+X1M3X2X3+X4M4X1M5第53页/共66页第五十三页，共67页。TP2P3P1P4+X1X2+X1X3+X2X4+X1X4第54页/共66页第五十四页，共67页。T =XX2 + X2X3X4 +X1X4+X2X4X3X1X2123X1X4第55页/共66页第五十五页，共67页。用布尔代数(b r di sh)化简该事故树求其最小割集，最小径集，画出以最小径集表示的事故树的等效图。 第5

23、6页/共66页第五十六页，共67页。第57页/共66页第五十七页，共67页。第58页/共66页第五十八页，共67页。第59页/共66页第五十九页，共67页。事故(shg)树定量分析第60页/共66页第六十页，共67页。1、列出顶上事件(shjin)发生概率的表达式；2、展开，消除每个概率积中的重复的概率因子qi qi= qi3、将各基本事件(shjin)的概率值代入，计算顶上事件(shjin)的发生概率利用(lyng)最小割集计算第61页/共66页第六十一页，共67页。 例：设某事故树有2个最小割集： K1x1, x2 , K2=x2, x3, x4 各基本事件发生概率分别(fnbi)为： q1, q2, q3, q4 求顶上事件发生概率。 PA1（1q1q2）（1q2q3q4）第62页/共66页第六十二页，共67页。利用(lyng)最小径集计算1、列出顶上事件(shjin)发生概率的表达式；2、展开，消除每个概率积中的重复的概率因子（1qi） （1 qi）= （1