安全评价中事故树的分析方法

1、安全评价中事故树的分析方法事故树分析(FaultlieeAnalysis.简称FTA)也称故障树分析*是种因果.逻辑关系演绎推理法，从结果一步步从上到下査找与灾害事故相关联的各种原因之间关系的作图分析法.FTA具有形象.H观、简明，R能预测性、號确性、系统性地休现安个问题*爭故树发展及现状如农5-1所示*h5-1嗥故树览展疑现状Tab.5-1DevelopmenrandstilusquooftheFTA时间代表人物及机构发展及现状1961年第次提出FTA方法是在对民兵式导弹发射控制系统进行安全评价研究过程屮。等改进了FTA方込刈预测火箭町能发生事故的问题作出了贡献。Hassl等通过采用计算机来

2、对FTA作辅助分析和运算.1974年UnitedSlatesAtomic商用核电站采用FTA对其进行灾害危险Energyadmission评价，并发表了RasmussenReport，引发了全世界对FTA的关注.1976年清华大学在核能技术研究所中FTA开始运用于对核反应堆的安全评价。1978年东方红化工丿首次开始使用FTA对生产过程中的事故灾害进行控制，并获得成功。1982年北京市劳动保护第次召开了安全系统工程座谈会，介绍研究所和推广了FTAo80年代铁路运输系统80年代铁路运输系统安全生产和劳动保护开始采用FTA方法ABlB2AAIIBlB2闘形，农示不能再往下分析的基木原因事件。对其进行

3、评价，且获得了较好效果。实践表明，事故树分析是广泛被使用和认可的作为优先选择的安全分析方法。事故树的符号及意义木文涉及的FTA符兮主要有事件符号和逻辑门符乃S4（）,如农5-2所示。衣52咄故树的符廿及总义Tab.52ThesymbolsandmeaningoftheFTA意义矩形，农示需要进一步往卜分析的顶上事件和中间事件。逻辑与门（ANDgate）,表示满足A事件的发生，必须Bl和B2同时发生才行，逻辑乘A=B1B2o逻辑或门（ORgate）,表示满足A事件的发生，只要B1或B2任一事件单独发生时就可，逻辑和最小割集割集指的是导致FTA顶上事件发生的某些基木事件构成的集合,且当这集合中的事

4、件都发生时，顶上事件就必然发生。最小割集指的是导致顶匕事件发生的最低限度的基本事件的集合W通过最小割集町确认系统的危害性，任何个最小割集都町能&致顶上爭件的发生，其数LI越多，农明此系统存在的危险性就越人。有许多种求最小割集的方法，但比较常用的有布尔代数化简法和行列法。(1) 布尔代数化简法。也称逻辑化简法，是根据布尔代数运算法則来进行的，FTA经过化简得到若干交集的并集，其中每个交集实际就是一个故小割集。(2) 行列法。也称福塞尔法，首先从顶爭件开始，便上层爭件通过下一层事件来代替，把与门和或门连接的事件分别横向列出和纵向排开。这样一层一层往下,直到各基本事件,列出若干行,之后再通过

5、布尔代数化简，所得到的结果就是最小割集。结构重要度分析结构重要度分析陀】(在FTA中一般作定性分析),是不考世基本事件发生的概率或假定基木事件发生的概率都相等的情况下，通过从FTA结构上，分析每个基本事件的发生对顶上事件发生的影响程度,基本来件结构朿要度越大,它对顶上事件的影响程度就越大;反之亦然。从而为制定安全防范措施时根据轻重缓急，使系统达到经济、有效、安全的目的。当确定了最小割集后，就可以根据下面的公式来计算FTA中的基本事件结构重要度大小，再对其大小排序。(1)公式一：式5-1式中N最小割集总数；Kj含有基本事件i的最小割集;rijKj中的基本事件。(2)公式一：式52厶(/)=工&#

6、163;wKjL(3) 公式三：式53事故树分析的基本程序鸭故树分析的程序,常因评价的对象、分析的目的、粗细程度的不同而异，但事故树分析的般基本程序有如卜内容组成：熟悉系统及资料收集、确定顶上事件、事故调査、构建事故树、修改简化事故树、定性定堆分析、制定安全措施等叭，其程序如图51所示。N5-1FTA的威本程序Fig.5ThebasicproceduresoftheFTA5.2基于SDG-HAZOP的FTA定性分析步骤根据SDG-HAZOP方法对内加聚介反应釜装胃进行安全性分析,通过SDG-HAZOP相容通路找出各节点偏差的非正常原因及不利后果，分析了装置发生火灾、爆炸等事故的町能性。其中以反

7、应装置燃爆为顶上事件进步对可能发生爆炸事故的原因进行全面的分析,对系统内存在的危险因素进行揭示和判别，对系统的缺陷进行明确，对导致火灾、爆炸事故的各种因素及它们之间的逻辑关系做出全面、简洁、ft观的描述。其步骤如图5-2所示。确定分析系统相关事故重要度分析A构曲XHIAZ0P可能发生的燃爆串故模型-（顶上事件）-绘制故障树一求鼓小討集制定強防和控制处理对策规程、标准燃爆那故分析图5-2JitJ-SDG-HAZOP的FTA定性分析步骤Fig.5-2ThequalitativeanalysisstepsoftheFTAbasedonSDG-HAZOP5.3丙烯聚合反应安全性分析采用SDG-HAZO

8、P方法対丙烯聚合反应釜装置进行安全性分析如图42所示。反应器内压力、温度界常极易导致贡大的燃爆事故，通过SDG-HAZOP相容通路找出各卩点导致偏差的非正常原因及产生的不利后果如农5-3所示，假定顶上事件为可能发生的燃爆事故，构建FTA,通过FTA进步分析找出燃爆事故的原因，并对其进行结构吐要度计算,最后针对聚合反应釜装置燃爆事故提出相应的预防和改进的对策。衣5-3IIAZOP分析报RTab.5-3TheanalysisreportofHAZOP构建装置燃爆FTA模型图节点节点状态非正常原因不利后果措施及建议反应釜正偏离(1)反应釜压力(1)压力持(1)安装压力压力较大；续增大，反应检测器；(

9、1)阀门LV231釜可能发生爆(2)经常维护开度过小；炸或泄漏：设备；(2)D202压力(2)不利于(3)定期检査过大反应的进行;反2釜有无泄漏、皴裂；反应釜正偏离(1)夹套水流最(1)温度持(1)安装温度温度较小；续升高，将产检测器；(1)夹套水进口生大景气体，(2)安装高温度过高；极易发生爆温、高压报警(2)反应器温度炸：器；过大；(2)温度升(3)定期检査高，不利于反反应釜有无泄应物的产生；漏、皴裂；将聚内烯反应装置可能发生的燃爆爭故T作为顶上爭件，其反应釜装置燃爆故障树模型如图5-3所示。图53聚介反应釜爆炸事故树阳Fig.5-3Polymerizationreactorexplosi

10、ontree其中FTA那件的符号及名称如表54所示。衣54FTA啡件的符号及名称Tab.5-4SymbolsandnamesoftheFTAevent符合事件类型符合事件类型A,反应压力异常X4泄压装置失效a2压力超过反应釜承受能力x5LV202故障a3控制系统故障X6E2O3故障B,冷却系统故障X7D202破裂或泄漏b2压力控制故障Xx传动或动力系统故障b3温度超高X9电力系统故障b4信号连锁系统故障X10紧急控制装置火效Cl冷却能力卜降Xu安全监测与控制装置失效C2温控失效X|2P2O5故障D,冷却水流量小X13温度检测出故障Xi反应釜材质强度不够X14温度调节系统故障X2设备腐蚀严重X|

11、5阀门LV203未开或开小X3计算机系统故障X,6D203破裂或泄漏求最小割集运用布尔代数的运算定律，由图53可知事故树的结构函数式：T=A)A2A3=(X5+X64-X7+X12+X|3+X|4+XI54-XI6)(X1+X2)(X3+X4+X8+X9+XI0+X1)对上面的式子进行分解，能得到81个最小割集：X|X*X|2X,x8x6X,XI0X,6X|X3X|6X1X4X16X2XgXI6X.XsXxX1X7X/XX.oX1X3X/<X|X4X6X2X6XSXiXioXbX1X,1XI5X2X10X16X1X3X13X2X3X16X1X4X13X2X4XI6X2X8XI3X2X9X

12、16X1X5X10X1X3X5X1XJX5X2X5XxX1X7X10X1X3X7X1X4X7X2X7X8X|X6XnX2X6XI0X2X3X6X2X4X6X2X6X9X1X10XGX1X11X13X2XIOX13XiXmXEX2XhX|5X2X10X12X1X3X14X2X3X13X2XjXI2X1X4XI4X2X4XMX2X4XUX2XxXI4X2XoXI3X2X9XTXiXsXhX2X5XEX2X3X5X2X4X5X2X5X9XIX7X2X2X7X10X2X3X7X2X4X7X2X7X9X2x6xnX.XhXmX2XioX14X2xnx13X2XHX12X2xnx16X2X3XGX2X4X

13、GX2X9XGX2X5XGX2X7XHX2xnxl4XjXoXmX1X9X12X1X6X9XIX10X12XIX3XI2XIX4X12X2XgXi2XIX5X9X1X7X9X|XHXI6基本事件结构重要度分析根据分解求得的最小割集,利用式5-2计算其基木事件重要度大小，结果如下:I(X()=O564；I(X2)=0767：I(X3)=I(X4)=I(X|o)=O.O576；l(X5)=I(X6)=I(X7)=I(X9)=I(X|2)=0.0494：I(Xs)=I(Xu)=0.0453；I(X11)=0.0658：I(XI3)=I(X|6)=0.0411；I(X|5)=0.0082因此得到结构重

14、要度顺序为：I(X2)>I(X1)>I(XII)>I(X3)=I(X4)=I(X|o)>I(X5)=I(X9)=I(X7)=I(X6)=I(XI2)>I(X|4)=I(XJ>I(X|6)=(X|3)>I(X|5)事故树分析结论从基本11-件结构匝要度大小可以看出,在聚合反应釜燃爆事故«1'.设备腐蚀严匝、反应釜材质强度不够、安全检测与控制装置失效等因索的结构匝要度较大；LV203木开或开小、温度检测故障、D203破裂或泄霍等因素的结构逍要度较小。因此在实际工产过程中，要加强临管反应釜的材质强度及腐蚀程度，此外，用时时检测控制系统，还应防止反应釜的压力变化发生异常，确保反应装置能安全稳定的运行。5.4小结(1) 针对丙烯聚合反应装置,运用SDG-HAZOP方法对装置进行安全性分析,通过SDGHAZOP相容通路找出各节点偏差的非正常原因及不利