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文档简介
危害识别与风险评估中原油田技术安全监督处付明文2005.7概述
20世纪70年代以来,由于重大工业事故的不断发生,预防和控制重大工业事故已成为各国经济发展的重点研究对象之一,引起了国际社会的广泛关注。1993年第80届劳工大会通过了《预防重大工业事故》国际公约和建议书,该公约要求各成员国制订并实施危害识别与风险评估程序,预防重大工业事故的发生。危害识别与风险评估是对系统发生事故的危险性进行定性或定量分析,评价系统发生危险的可能性用项严重程度,以寻求最低的事故率、最少的损失和最优的安全投资效益。它提高企业HSE管理水平和预防重大事故发生的有效措施。它主要包括以下几个方面的内容:一是辨识各类危害因素、潜在事故的原因和机制;二是评价危险事件发生的的可能性和事故发生后造成的后果的严重性;三是评价事故发生的可能性和事故后果的联合作用,进行危险分级;四是将上述评价结果与安全目标值进行比较,检查危险性是否达到可接受的水平,否则需要采取措施降低危险等级。危险识别与风险评估是一项比较复杂的工作,需要采用系统工程的思想和方法,收集生产、运行及其他评价对象有关的资料和信息,尤其应对关键的设备设施的不安全状态、操作设备设施的人的不安全行为和作业环境以及安全管理方面存在问题进行分析和评价,找出潜在的危险因素,并针对潜在的危险因素制订出相应的防范措施。概述开展危害识别与风险评估是企业HSE管理工作的一项十分重要的基础工作,是依靠现代科学技术来预防工业事故的具体体现。目前在我国的企业中,已经引入了工作危害分析法(JHA)、安全检查表分析法(SCL)、故障树分析法(FTA)、事故树分析法(ETA)、预危险性分析法(PHA)、故障模式及影响分析法(WI)、危险可操作性分析法(HAZOP)、失效模式与影响分析(FMEA)等系统安全分析方法和危险评估方法。尽管国内外已研究开发出几十种危害识别和风险评估方法和商业化的危害识别和风险评优软件包,但由于危害识别和风险评优不仅涉及管理学、伦理学、心理学、法学等学科相关知识,另外,危害识别和风险评优方法的选取与生产技术水平、安全管理水平、生产者和管理者的素质以及社会和文化背景等因素密切相关,每种评价方法都有一定的适用范围和限度。危险及危险(危害)因素基本知识一、危险及危险因素定义危险是指可能造成人员伤害、职业病、财产损失、作业环境破坏的根源和状态。危险因素是指能使人造成死亡,对物造成突发性损坏,或影响人的身体导致疾病,对物造成慢性损坏的因素。通常为了区别客体对人体不利作用的特点和效果,分为危险因素(强调突发性和瞬间作用)和危害因素(强调在一定时间范围内的积累)作用。有时也不加区分。以下统称危险因素。客观存在的危险、危害物质或能量超过临界值的设备、设施和场所,都可能成为危险因素。危险因素的产生
危险因素和危害因素的表现形式不同,但从事故发生的本质来讲,均可归结为能量的意外释放或有害物质的泄漏、散发。人们的生产和生活离不开能量,能量在受控条件下可以做有用功,一旦失控,能量就会做破坏功。如果意外释放的能量作用于人体,并且超过人体的承受能力。就会造成人员伤亡;如果意外释放的能量作用于设备设施或工作的环境等,并且能量的作用超过其抵抗力,就会造成设备设施损坏或工作环境受到破坏。事故隐患泛指现存系统中可导致事故发生的物的危险状态以及人的不安全行为和管理上的缺陷。通常通过检查和分析可以发现、察觉它们的存在,本质上事故隐患属于危险、危害因素的一部分。(一)能量与有害物质能量与有害物质是危险因素产生的根源,也是最基本的危险因素。一般地说,系统具有的能量越大,存在的有害物质的数量就越多,系统的潜在危险性也越大。另一方面,只要进行活动,就需要相应的能量和物质(包括有害物质),因此所产生的危险因素是客观存在的。一切产生、供给能量的能源和能量的载体在一定条件下,都可能是危险因素。如:油罐、锅炉及其它爆炸危险物质爆炸时产生的冲击波、温度和压力;高处作业或超重作业过程产生的势能;带电体上的电能;行驶过程中的各种车辆的动能等等,在一定条件下都能够造成各类事故。静止的物体棱角、毛刺、地面等等之所以能伤害人体,也是因为运动,摔倒时的动能、势能造成的。这些都是由于能量意外释放形成的危险因素。另外,危险化学品在一定条件下也能操作人体的机能和正常新陈代谢,破坏设备和设施的效能。如:施工作业场所中由于有毒物质、腐蚀性物质、有害粉尘、窒息性气体等有害物质的存在,当它们直接或间接与人体或物体发生接触,导致人员的死亡、职业病、伤害、财产损失或环境的破坏等,都是危险因素。(二)失控
在生产中,人们通过工艺和工艺装备使能量、物质(包括危害物质)按人们的意愿在系统中流动、转换,进行生产;同时又必须约束和控制这些能量及危害物质,消除、减弱产生不良后果的条件,使之不能发生危险、危害后果。如果发生失控(没有采取控制、屏蔽措施或控制、屏蔽措施失效),就会发生能量、危害物质的意外释放和泄漏,从而造成人员伤害和财产损失。所以失控也是一类危险、危害因素,它主要体现在设备故障(或缺陷)、人员失误和管理缺陷三个方面,并且三者之间是相互影响的;它们大部分是一些随机出现的现象或状态,很难预测它们在何时、何地、以何种方式出现,是决定危险、危害发生的条件和可能性的主要因素。1、故障(包括生产、控制、安全装置和辅助设施等)
(也就是物的不安全状态)故障(含缺陷)是指系统、设备、元件等在运行过程中由于性能(含安全性能)低下而不能实现预定功能(包括安全功能)的现象。在生产过程中故障的发生是不可避免的,迟早都会发生;故障的发生具有随机性、渐近性或突发性,故障的发生是一种随机事件。造成故障发生的原因很复杂(认识程度、设计、制造、磨损、疲劳、老化、检查和维修保养、人员失误、环境、其他系统的影响等),但故障发生的规律是可知的,通过定期检查、维修保养和分析总结可使多数故障在预定期间内得到控制(避免或减少)。掌握各类故障发生规律和故障率是防止故障发生造成严重后果的重要手段,这需要应用大量统计数据和概率统计的方法进行分析、研究(可参考有关书籍、资料)。
系统发生故障并导致事故发生的危险、危害因素主要表现在发生故障、误操作时的防护、保险、信号等装置缺乏、缺陷和设备在强度、刚度、稳定性、人机关系上有缺陷两方面。
2、人员失误(人的不安全行为)
人员失误泛指不安全行为中产生不良后果的行为(即职工在劳动过程中,违反劳动纪律、操作程序和操作方法等具有危险性的做法)。人员失误在一定条件下,是引发危险、危害因素的重要因素。人员失误在生产过程中是不可避免的。它具有随机性和偶然性,往往是不可预测的意外行为;但发生人员失误的规律和失误率通过大量的观测、统计和分析是可以预测的(其方法可参考有关书籍、资料)。
由于态度不正确、技能或知识不足、健康或生理状态不佳和劳动条件(设施条件、工作环境、劳动强度和工作时间)可导致不安全行为。各国根据以往的事故分析和统计资料,各自将某些种类的行为定义为不安全行为。国家标准GB/6441—1986附录中将不安全行为归纳为13类,即:操作失误(忽视安全、忽视警告)、造成安全装置失效、使用不安全设备、手代替工具操作、物体存放不当、冒险进入危险场所、攀坐不安全位置、在吊物下作业(停留)、机器运转时加油(修理、检查、调整、清扫等)、有分散注意力行为、忽视使用必须使用的个人防护用品或用具、不安全装束、对易燃易爆等危险品处理错误。3、管理缺陷
职业安全卫生管理是为保证及时、有效地实现目标,在预测、分析的基础上进行的计划、组织、协调、检查等工作,是预防发生事故和人员失误的有效手段。管理缺陷是影响失控发生的重要因素。4、客观因素(环境因素)
温度、湿度、风雨雪、照明、视野、噪声、振动、通风换气、色彩等环境因素都会引起设备故障或人员失误,也是发生失控的间接因素。
危害与事故模型
危害如:热管道
hazards-thingswithpotentialtoharm危害与事故模型危害如,热的管道对象如,操作人员
andTargets(e.g.,peopleorassets)-thatarevulnerabletohazards危害与事故模型危害
如:热的管道对象
如:操作人员
如果这两个因素结合,事故,或事件就会发生事件(操作人员烫伤)危害与事故模型隔绝危害如:热的管道
一般情况下,采取隔离或限制措施,控制有害的因素被危害与事故模型隔绝个人防护设备危害如:热管道对象如:操作人员
作用对象采取防护措施安全的系统隔绝个人防护用品危害如:热的管道对象如:操作人员危害与事故模型危害与事故模型一旦防护系统失败...控制失败(如,覆盖层老化)危害如:热的管道…这时,危害因素没有了束缚危害与事故模型如果这里的防护也失败...
个人防护失败
(如,手套老化)对象
如:操作人员…对象失去保护,变得易受伤害.控制措施失效
(覆盖层老化)防护失败
(手套老化)危害如热的管道对象如操作人员Event
(Operatorgetsburnt)危害与事故模型事故!
三、危险、危害因素的类别
对危险、危害因素进行分类,是为便于进行危险、危害因素分析。危险、危害因素的分类方法有许多种。这里简单介绍按导致事故、危害的直接原因进行分类的方法和参照事故类别、职业病类别进行分类的方法。
(一)按导致事故和职业危害的直接原因分类
根据国家标准GB/T13816—1992《生产过程危险和危害因素分类与代码》的规定,将生产过程中的危险、危害因素分为6类。此种分类方法所列危险、有害因素具体、详细、科学合理,适用于各行业在规划、设计和组织生产时,对危险、危害因素进行预测和预防,对伤亡事故统计数据进行分析和应用计算机管理、职业安全卫生信息的处理和交换,也可用于职业安全卫生工作中的危险、危害因素的分析。1、物理性危险、危害因素
(1)设备、设施缺陷(强度不够、刚度不够、稳定性差、密封不良、应力集中、外形缺陷、外露运动件、制动器缺陷、控制器缺陷、设备设施其他缺陷)。
(2)防护缺陷(无防护、防护装置和设施缺陷、防护不当、支撑不当、防护距离不够、其他防护缺陷)。
(3)电危害(带电部位裸露、漏电、雷电、静电、电火花、其他电危害)。
(4)噪声危害(机械性噪声、电磁性噪声、流体动力性噪声、其他噪声)。
(5)振动危害(机械性振动、电磁性振动、流体动力性振动、其他振动)。
(6)电磁辐射危害(电离辐射:X射线、γ射线、α粒子、β粒子、质子、中子、高能电子束等。非电离辐射:紫外线、激光、射频辐射、超高压电场)。(7)运动物危害(固体抛射物、液体飞溅物、反弹物、岩土滑动、料堆垛滑动、气流卷动、冲击地压、其他运动物危害)。
(8)明火危害。
(9)能造成灼伤的高温物质危害(高温气体、高温固体、高温液体、其他高温物质)。
(10)能造成冻伤的低温物质危害(低温气体、低温固体、低温液体、其他低温物质)。
(11)粉尘与气溶胶危害(不包括爆炸性、有毒性粉尘与气溶胶)。
(12)作业环境不良危害(作业环境不良、基础下沉、安全过道缺陷、采光照明不良、有害光照、通风不良、缺氧、空气质量不良、给排水不良、涌水、强迫体位、气温过高、气温过低、气压过高、气压过低、高温高湿、自然灾害、其他作业环境不良)。
(13)信号缺陷危害(无信号设施、信号选用不当、信号位置不当、信号不清、信号显示不准、其他信号缺陷)。
(14)标志缺陷危害(无标志、标志不清楚、标志不规范、标志选用不当、标志位置缺陷、其他标志缺陷)。
(15)其他物理性危险和危害因素。2、化学性危险、危害因素
(1)易燃易爆性物质(易燃易爆性气体、易燃易爆性液体、易燃易爆性固体、易燃易爆性粉尘与气溶胶、其他易燃易爆性物质)。
(2)自燃性物质。
(3)有毒物质(有毒气体、有毒液体、有毒固体、有毒粉尘与气溶胶、其他有毒物质)。
(4)腐蚀性物质(腐蚀性气体、腐蚀性液体、腐蚀性固体、其他腐蚀性物质)。
(5)其他化学性危险、危害因素。
3、生物性危险、危害因素
(1)致病微生物(细菌、病毒、其他致病微生物)。
(2)传染病媒介物。
(3)致害动物。
(4)致害植物。
(5)其他生物性危险、危害因素。
4、心理、生理性危险、危害因素
(1)负荷超限(体力负荷超限、听力负荷超限、视力负荷超限、其他负荷超限)。
(2)健康状况异常。
(3)从事禁忌作业。
(4)心理异常(情绪异常、冒险心理、过度紧张、其他心理异常)。
(5)辨识功能缺陷(感知延迟、辨识错误、其他辨识功能缺陷)。
(6)其他心理、生理性危险、危害因素。5、行为性危险、危害因素
(1)指挥错误(指挥失误、违章指挥、其他指挥错误)。
(2)操作失误(误操作、违章作业、其他操作失误)。
(3)监护失误。
(4)其他错误。
(5)其他行为性危险和危害因素。6、其他危险、危害因素
(二)参照事故类别和职业病类别分类
此种分类方法所列的危险、危害因素与企业职工伤亡事故处理(调查、分析、统计)、职业病处理和职工安全教育的口径基本一致,为安全监督管理部门、行业主管部门职业安全卫生管理人员和企业广大职工、安全管理人员所熟悉,易于接受和理解,便于实际应用。但缺少全国统一规定,尚待在应用中进一步提高其系统性和科学性。
1、参照国家标准GB/6441—1986《企业职业伤亡事故分类标准》,综合考虑起因物、引起事故的先发的诱导性原因、致害物、伤害方式等,将危险因素分为20类。(1)物体打击,指物体在重力或其他外力的作用下产生运动,打击人体造成人身伤亡事故,不包括因机械设备、车辆、起重机械、坍塌等引发的物体打击。(2)车辆伤害,指企业机动车辆在行驶中引起的人体坠落和物体倒塌、飞落、挤压伤亡事故,不包括起重设备提升、牵引车辆和车辆停驶时发生的事故。(3)机械伤害,指机械设备运动(静止)部件、工具、加工件直接与人体接触引起的夹击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、刺等伤害,不包括车辆、起重机械引起的机械伤害。(4)起重伤害,指各种起重作业(包括起重机安装、检修、试验)中发生的挤压、坠落、(吊具、吊重)物体打击和触电。(5)触电,包括雷击伤亡事故。(6)淹溺,包括高处坠落淹溺,不包括矿山、井下透水淹溺。(7)灼烫,指火焰烧伤、高温物体烫伤、化学灼伤(酸、碱、盐、有机物引起的体内外灼伤)、物理灼伤(光、放射性物质引起的体内外灼伤),不包括电灼伤和火灾引起的烧伤。(8)火灾。(9)高处坠落,指在高处作业中发生坠落造成的伤亡事故,不包括触电坠落事故。(10)坍塌,指物体在外力或重力作用下,超过自身的强度极限或因结构稳定性破坏而造成的事故,如挖沟时的土石塌方、脚手架坍塌、堆置物倒塌等,不适用于矿山冒顶片帮和车辆、起重机械、爆破引起的坍塌。(11)冒顶片帮。(12)透水。(13)放炮。(14)火药爆炸,指火药、炸药及其制品在生产、加工、运输、贮存中发生的爆炸事故。(15)瓦斯爆炸。(16)锅炉爆炸。(17)容器爆炸。(18)其他爆炸。(19)中毒和窒息。(20)其他伤害。2、参照卫生部、原劳动部、总工会等颁发的《职业病范围和职业病患者处理办法的规定》,将危害因素分为生产性粉尘、毒物、噪声与振动、高温、低温、辐射(电离辐射、非电离辐射)、其他危害因素等7类。
四、危害因素的辨识主要内容
危害因素的辨识与危险评价过程中,应对如下主要方面存在的危险、危害因素进行分析与评价。
1、厂址。
从厂址的工程地质、地形、自然灾害、周围环境、气象条件、资源交通、抢险救灾支持条件等方面进行分析。
2、厂区平面布局。
①总图:功能分区(生产、管理、辅助生产、生活区)布置;高温、危害物质、噪声、辐射、易燃、易爆、危险品设施布置;工艺流程布置;建筑物、构筑物布置;风向、安全距离、卫生防护等;
②运输线路及码头:厂区道路、厂区铁路、危险品装卸区、厂区码头。
3、建(构)筑物。
结构、防火、防爆、朝向、采光、运输、(操作、安全、运输、检修)通道、开门,生产卫生设施。4、生产工艺过程。
物料(毒性、腐蚀性、燃爆性)温度、压力、速度、作业及控制条件、事故及失控状态。5、生产设备、装置。
①化工设备、装置:高温、低温、腐蚀、高压、振动、关键部位的备用设备、控制、操作、检修和故障、失误时的紧急异常情况;
②机械设备:运动零部件和工件、操作条件、检修作业、误运转和误操作;
③电气设备:断电、触电、火灾、爆炸、误运转和误操作,静电、雷电;
④危险性较大设备、高处作业设备;
⑤特殊单体设备、装置:锅炉房、乙炔站、氧气站、石油库、危险品库等。6、粉尘、毒物、噪声、振动、辐射、高温、低温等危害作业部位。7、工时制度、女职工劳动保护、体力劳动强度。8、管理设施、事故应急抢救设施和辅助生产、生活卫生设施。五、重大危险、危害因素的辨识
(一)重大危险、危害因素
重大危险、危害因素是指能导致重大事故发生的危险、危害因素。重大事故具有伤亡人数众多、经济损失严重、社会影响大的特征,我国一些行业(如化工、石油化工、铁路、航空等)都规定了各自行业确定、划分重大事故的标准,把预防重大事故作为其职业安全卫生工作的重点。
重大事故隐患在不同的行业或部门、不同时期各有其特定的含义和范围,人们通过发现、整改这些隐患,预防重大事故的发生。实际上它也是重大危险、危害因素的一部分。
随着化学工业、石油化学工业的发展,大量易燃、易爆、有害有毒物质相继问世;它们作为工业生产的原料或产品,在生产、加工处理、储存、运输过程中,一旦发生事故,其后果非常严重。目前,国际上已习惯将重大事故特指为重大火灾、爆炸、毒物泄漏事故。1993年国际劳工组织(ILO)通过的《预防重大工业事故公约》中定义重大事故为“在重大危险设施内的一项生产活动中突然发生的、涉及一种或多种危险物质的严重泄漏、火灾、爆炸等导致职工、公众或环境急性或慢性严重危害的意外事故”,并把重大事故划分为两大类:
(1)由易燃易爆物质引起的事故。
①产生强烈辐射和浓烟的重大火灾;
②威胁到危险物质,可能使其发生火灾、爆炸或毒物泄漏的火灾;③产生冲击波、飞散碎片和强烈辐射的爆炸。
(2)由有毒物质引起的事故。
①有毒物质缓慢地或间歇性泄漏;
②由于火灾或容器损坏引起的毒物逸散;
③设备损坏造成毒物在短时间内急剧泄漏;
④大型储存容器破坏、化学反应失控、安全装置失效等引起的有毒物大量泄漏。
由上述重大事故分类可以看出,导致重大事故发生的最根本的危险、危害因素是存在导致火灾、爆炸、中毒事故发生的危险、危害物质。(二)重大危险、危害因素的辨识
重大危险,危害因素的辨识应从是否存在一旦发生泄漏、可能导致火灾、爆炸、中毒等重大危险、危害物质出发,进行分析。目前,国际上是根据危险、危害物质的种类及其限量出发来确定重大危险、危害因素的;在欧共体的塞维索指令中列出了180种危险、危害物质及其限量,国际劳工组织也给出了重点危险、危害物质及其限量作为判定重大危险、危害因素的依据。我们国家也有重大危险源辨识标准《重大危险源辨识》GB18218—2000。对重大危险、危害因素的辨识可以依据该标准。六、危害因素的辨识和分析方法
危害辨识过程是事故预防、安全评价、重大危险源监督管理、建立应急预案体系以及建立职业安全卫生管理体系的基础,许多系统安全评价方法,都可用来进行危险、危害因素的辨识。方法是分析危险、危害因素的工具,选用哪种方法要根据分析对象的性质、特点、寿命的不同阶段和分析人员的知识、经验和习惯来定。常用的辨识方法大致可分为两大类:(一)直观经验法
适用于有可供参考先例、有以往经验可以借鉴的危害辨识过程;不能应用在没有可供参考先例的新系统中。
1、对照、经验法
对照有关标准、法规、检查表或依靠分析人员的观察分析能力,借助于经验和判断能力直观地评价对象危险性和危害性的方法。经验法是辨识中常用的方法,其优点是简便、易行,其缺点是受辨识人员知识、经验和占有资料的限制,可能出现遗漏。为弥补个人判断的不足,常采取专家会议的方式来相互启发、交换意见、集思广益,使危险、危害因素的辨识更加细致、具体。对照事先编制的检查表辨识危险、危害因素,可弥补知识、经验不足的缺陷,具有方便、实用、不易遗漏的优点,但须有事先编制的、适用的检查表。检查表是在大量实践经验基础上编制的,美国职业安全卫生局(OHSA)制定、发行了各种用于辨识危险、危害因素的检查表,我国一些行业的安全检查表、事故隐患检查表也可作为借鉴。
2、类比方法
利用相同或相似系统、作业条件的经验和安全生产事故的统计资料来类推、分析评价对象的危险、危害因素。多用于危害因素和作业条件危险因素的辨识过程。(二)系统安全分析方法
即应用系统安全工程评价方法的部分方法进行危害辨识。系统安全分析方法常用于复杂系统、没有事故经验的新开发系统。常用的系统安全分析方法有事件树(ETA)、事故树(FTA)等。美国拉氏姆逊教授曾在没有先例的情况下,大规模、有效地使用了FTA,ETA方法,分析了核电站的危险、危害因素,并被以后发生的核电站事故所证实。七、控制危险、危害因素的对策措施
消除、预防和减弱危险、危害因素的技术措施和管理措施是事故预防对策中非常重要的一个环节,实质上是保障整个生产、劳动过程安全生产的对策措施。
伤亡事故的原因是如此复杂多样,那么是否就因此对它束手无策了呢?当然不是的,“伤亡事故不可避免”的论调显然是极端错误的。但是,如果认为在目前生产条件下就可以把伤亡事故轻易地消灭掉,也是不大切合实际的。正确的认识是努力提高生产管理水平,充分利用现有技术条件和采用新技术,不断改善劳动条件,消除生产过程中的危险、危害因素,伤亡事故肯定会得到控制而大大减少的。
根据预防伤亡事故的原理,现将几项行之有效的、基本的控制危险、危害因素的对策分列如下。1、改进生产工艺过程,实行机械化、自动化生产
机械化、自动化的生产不仅是发展生产的重要手段,也是安全技术措施的根本途径。机械化,减轻劳动强度;自动化,消除人身伤害的危险。2、设置安全装置
安全装置包括防护装置、保险装置、信号装置及危险牌示和识别标志。
3、机械强度试验
为了安全要求,机械设备、装置及其主要部件必须具有必要的机械强度。但是,这种机械强度不能单凭设计计算加以保证,因为在制造和使用过程中,机械强度往往受到许多因素的影响,如磨损、锈蚀、温度、反复应力等。如果不能及时发现机械强度的问题,就可能造成设备事故以至人身事故。因此,必须进行机械强度试验。例如,蒸汽锅炉及其主要附件、受压容器、起重机械及其用具,以及直径较大、转速较高的砂轮等都应规定做机械强度试验。
试验的方法为每隔一定时期对应试验的对象承受比工作负荷高的试验负荷,如果试验的对象在试验时间内没有破损,也没有发生剩余变形或其他不符合安全要求的毛病,就认为合格,可以准许运行。4、电气安全对策
电气安全对策通常包括防触电、防电气火灾爆炸和防静电等,防止电气事故可采用5项对策。
(1)安全认证。
(2)备用电源。
(3)防触电。
(4)电气防火防爆。
(5)防静电措施。
5、机器设备的维护保养和计划检修
机器设备是生产的主要工具,在运转过程中它的有些零部件逐渐磨损或过早损坏,以至引起设备上的事故,其结果不但使生产停顿,还可能使操作工人受到伤害。因此,要使机器设备经常保持良好状态以延长使用期限、充分发挥效用、预防设备事故和人身事故的发生,必须对它进行经常的维护保养和检修。6、工作地点的布置与整洁
工作地点就是工人使用机器设备、工具及其他辅助设备对原材料和半成品进行加工的地点。完善地组织与合理地布置,不仅能够促进生产,而且是保证安全的必要条件。在配置主要机器设备时,要按照人机工程学要求使工人有最适宜的操作位置、座位、脚蹬子、脚蹬板等。在工作地点应有适当的箱、柜、架板等,以便存放工具、量具、图纸、毛坯和成品等。这些箱、柜、架板的安放要符合工人操作的顺序。对于全车间所有机器设备布置安装时,必须考虑使加工物品所经过的线路最短,避免重复往返。车间内各通道必须保证畅通,各机器设备之间,机器设备与墙壁、柱子之间应保持一定距离以便安全和通行。
工作地点的整洁也很重要。工作地点散落的金属废屑、润滑油、乳化液、毛坯、半成品的杂乱堆放,地面不平整等情况都能导致事故的发生。因此,必须随时清除废屑、堆放整齐,修复损坏的地面以保持工作地点的整洁。7、个人防护用品
采取各类措施后,还不能完全保证作业人员的安全时,必须根据须防护的危险、危害因素和危险、危害作业类别配备具有相应防护功能的个人防护用品,作为补充对策。
对毒性较大的工作环境中使用过的个人防护用品,应制定严格的管理制度,并采取统一洗涤、消毒、保管和销毁的措施并配设必要的设施。
选用特种劳动防护用品(头、呼吸器官、眼、面、听觉器官、手、足防护类和防护服装、防坠落类)时,必须选用取得国家指定机构颁发的特种劳动防护用品生产许可证的企业生产的产品,产品应具有安全鉴定证。
使用某些特种劳动防护用品(如各类防射线服、防毒面具、呼吸器、潜水服等)应有严格的管理制度和检验、维护、修理措施并配设相应的设施。
八、事故预防对策的基本要求和原则
危险、危害因素的有效控制,可以很好地预防事故的发生,即使发生事故,由于采取了一定的控制措施,可以使事故的损失降低。
1、事故预防对策的基本要求
采取事故预防对策时,应能够:
(1)预防生产过程中产生的危险和危害因素。
(2)排除工作场所的危险和危害因素。
(3)处置危险和危害物并减低到国家规定的限值内。
(4)预防生产装置失灵和操作失误产生的危险和危害因素。
(5)发生意外事故时能为遇险人员提供自救条件的要求。
2、选择事故预防对策的原则
(1)设计过程中,当事故预防对策与经济效益发生矛盾时,宜优先考虑事故预防对策上的要求,并应按下列事故预防对策等级顺序选择技术措施:
①直接安全技术措施。生产设备本身具有本质安全性能,不出现事故和危害。
②间接安全技术措施。若不能或不完全能实现直接安全技术措施时,必须为生产设备设计出一种或多种安全防护装置,最大限度地预防、控制事故或危害的发生。
③指示性安全技术措施。间接安全技术措施也无法实现时须采用检测报警装置、警示标志等措施,警告、提醒作业人员注意,以便采取相应的对策或紧急撤离危险场所。
④若间接、指示性安全技术措施仍然不能避免事故、危害发生,则应采用安全操作规程、安全教育、培训和个人防护用品等来预防、减弱系统的危险、危害程度。(2)按事故预防对策等级顺序的要求,设计时应遵循以下具体原则:
①消除:通过合理的设计和科学的管理,尽可能从根本上消除危险、危害因素;如采用无害工艺技术、生产中以无害物质代替危害物质、实现自动化作业、遥控技术等;
②预防:当消除危险、危害因素有困难时,可采取预防性技术措施,预防危险、危害发生,如使用安全阀、安全屏护、漏电保护装置、安全电压、熔断器、防爆膜、事故排风装置等;
③减弱:在无法消除危险、危害因素和难以预防的情况下,可采取减少危险、危害的措施,如局部通风排毒装置、生产中以低毒性物质代替高毒性物质、降温措施、避雷装置、消除静电装置、减振装置、消声装置等;
④隔离:在无法消除、预防、减弱危险、危害的情况下,应将人员与危险、危害因素隔开和将不能共存的物质分开,如遥控作业、安全罩;防护屏、隔离操作室、安全距离、事故发生时的自救装置(如防毒服、各类防护面具)等;⑤连锁:当操作者失误或设备运行一旦达到危险状态时,应通过连锁装置终止危险、危害发生;⑥警告:在易发生故障和危险性较大的地方,配置醒目的安全色、安全标志;必要时,设置声、光或声光组合报警装置。
3、提出的劳动安全卫生对策应具有针对性、可操作性和经济合理性
(1)针对性是指针对行业的特点和辨识评价出的主要危险、危害因素及其产生危险、危害后果的条件,提出对策。
由于危险、危害因素及其产生危险、危害后果的条件具有隐蔽性、随机性、交叉影响性,对策不仅是针对某项危险、危害因素孤立地采取措施,而且应以系统全面地达到国家劳动安全卫生指标为目的,采取优化组合的综合措施。
(2)提出的对策应在经济、技术、时间上是可行的,能够落实、实施的。
(3)经济合理性是指不应超越项目的经济、技术水平,按过高的劳动安全卫生指标提出事故预防对策。概念一危险、危害因素辨识方法
本节主要对工作危害分析法(JHA)、安全检查表分析法(SCL)、故障树分析法(FTA)、事故树分析法(ETA)、预危险性分析法(PHA)、故障模式及影响分析法(WI)、危险可操作性分析法(HAZOP)、失效模式与影响分析(FMEA)等系统安全分析方法和危险评估方法进行阐述。
本节列举的有些方法,可应用于某些特定的情况,特别是对某些特定的危险状况进行详尽的分析,例如:故障树分析、事件树、原因-后果分析、人机可靠性分析(要求工程技术人员须进行专门培训,并能熟练掌握使用)。分析人员使用这些方法时应注意,只有在分析一些特别重要的关键部位时才使用这些方法,因为这些方法比那些粗略的方法所要花费的时间及工作量要多很多。一、工作危害分析方法(JobHazardAnalysis即JHA)法1、工作危害分析方法的定义就是针对日常工作活动、工艺操作等连续或不间断的活动进行危害识别的方法。2、工作危害分析步骤主要分析步骤见下图1-1。
工作危害分析步骤选定作业活动将作业活动分解成若干个相连的工作步骤识别每个工作步骤的危害因素分析每个危害因素发生的可能性和发生后造成损失的严重度针对每个危害因素制订相应的防范措施
也就是说,要明确以下几点(1)把正常的工作分解为几个主要步骤,即首先做什么、其次做什么等等;(2)用3-4个词说明一个步骤,只说做什么,而不说如何做。(3)分解时应: —观察工作—与操作者一起讨论研究—运用自己对这一项工作的知识—结合上述三条注:对于每一步骤要问可能发生什么事故,给自己提出问题,比如操作者会被什么东西打着、碰着;他会撞着、碰着什么东西;操作者会跌倒吗;有无危害暴露,如毒气、辐射、焊光、酸雾等等。(4)识别每一步骤的主要危害后果。(5)识别现有安全控制措施。(6)进行风险评估。(7)建议安全工作步骤。3、划分评估对象可以按以下几个方面进行划分:(1)按照生产流程来划分;(2)按照地进区域来划分;(3)按每一次的施工作业任务来划分;(4)按照生产过程或服务程序来划分;(5)按部门的不同职能来划分;(6)或者上述不同情况的组合。4、工作活动划分举例(1)如钻井施工作业按工作流程划分:-井位勘测-钻前工程施工-设施搬迁-设备的安装-开钻前的准备-各次开钻验收-正常钻进-录井-电测-下套管-固井-拆设备-交井(2)石油采油作业可以按每一个采油站、注水站、作业队来进行大的划分;(3)油气销售可以按每一个加油站来划分;(4)石油测井施工可以按每一次测井作业来划分;(5)录井施工:可以按每口井的作业来划分;(6)机械加工车间工作活动的划分可以按:a)加工工作顺序来分:接受图纸-生产准备-按图纸加工-清理现场等;b)加工设备来划分:车床、钻床、磨床、冲床等;c)工种划分:如车工、齿轮工、钳工、型砂工、造型工、浇注工、锻工等等。、工作危害分析表举例工作危害分析表见下表1-1工作危害分析(JHA)记录表(表1-1)工作/任务:
区域/工艺过程:
分析人员:
日期:
序号工作步骤危害或潜在事件主要后果现有安全控制措施PS风险度(R)建议改正/控制措施注:P-表示危害或潜在事件发生的可能性
S-表示危害或潜在事件发生后造成后果的严重度
R-表示危害或潜在事件发生的风险度
R=P×S
二、安全检查表分析法1、目的
安全检查表分析利用检查条款按照相关的标准、规范等对已知的危险类别、设计缺陷以及与一般工艺设备、操作、管理有关的潜在危险性和有害性进行判别检查。可适用于工程、系统的各个阶段。安全检查表可以评价物质、设备和工艺,常用于专门设计的评价,检查表法也能用在新工艺(装置)的早期开发阶段,判定和估测危险,还可以对已经运行多年的在役(装置)的危险进行检查(安全检查表常用于安全验收评价、安全现状评价、专项安全评价,而很少推荐用于安全预评价)。2、安全检查表的定义
为了系统地识别工厂、车间、工段或装置、设备以及各种操作管理和组织中的不安全因素,事先将要检查的项目,以提问方式编制成表,以便进行系统检查和避免遗漏,这种表叫做安全检查表。
检查表有各种形式,不论何种形式的检查表,总体的要求是第一内容必须全面,以避免遗漏主要的潜在危险。第二要重点突出,简明扼要,否则的话,检查要点太多,容易掩盖主要危险,分散人们的注意力,反而使评价不确切。为此,重要的检查条款可作出标记,以便认真查对。
安全检查表主要有以下优点:
(1)检查项目系统、完整,可以做到不遗漏任何能导致危险的关键因素,因而能保证安全检查的质量。
(2)可以根据已有的规章制度、标准、规程等,检查执行情况,得出准确的评价。
(3)安全检查表采用提问的方式,有问有答,给人的印象深刻,能使人知道如何做才是正确的,因而可起到安全教育的作用。
(4)编制安全检查表的过程本身就是一个系统安全分析的过程,可使检查人员对系统的认识更深刻,更便于发现危险因素。
3、安全检查表的分类
安全检查表的分类方法可以有许多种,如可按基本类型分类,可按检查内容分类,也可按使用场合分类。
目前,安全检查表有3种类型:定性检查表、半定量检查表和否决型检查表。定性安全检查表是列出检查要点逐项检查,检查结果以“对”“否”表示,检查结果不能量化;半定量检查表是给每个检查要点赋以分值,检查结果以总分表示,有了量的概念,这样,不同的检查对象也可以相互比较,但缺点是检查要点的准确赋值比较困难,而且个别十分突出的危险不能充分地表现出来,我国原化工部1990、1991、1992年安全检查表以及中国石化、天然气总公司安全评价方法中的检查表即为此种类型;否决型检查是给一些特别重要的检查要点作出标记,这些检查要点如不满足,检查结果视为不合格,即具一票否决的作用,这样可以做到重点突出,我国的《GB13548-92光气及光气化产品生产装置安全评价通则》中的检查表即属此类。由于安全检查的目的、对象不同,检查的内容也有所区别,因而应根据需要制定不同的检查表,如日本消防厅的检查表侧重于事故发生后的消防活动,对安全措施进行检查;而日本劳动省的检查表则侧重于劳动灾害,对工艺过程的安全管理进行检查。我国原化工部1990~1992年发布的3个检查表侧重于安全管理;而中国石化、天然气总公司安全评价方法中的检查表除包括安全管理的内容外,更多地涉及到各类生产设备的选型、材质、结构及安全附件等。安全检查表按其使用场合大致可分为以下几种:
(1)设计用安全检查表:主要供设计人员进行安全设计时使用,也以此作为审查设计的依据。其主要内容包括:厂址选择,平面布置,工艺流程的安全性,建筑物、安全装置、操作的安全性,危险物品的性质、储存与运输,消防设施等。
(2)厂级安全检查表:供全厂安全检查时使用,也可供安技、防火部门进行日常巡回检查时使用。其内容主要包括厂区内各种产品的工艺和装置的危险部位,主要安全装置与设施,危险物品的贮存与使用,消防通道与设施,操作管理以及遵章守纪情况等。
(3)车间用安全检查表:供车间进行定期安全检查。其内容主要包括工人安全、设备布置、通道、通风、照明、噪声、振动、安全标志、消防设施及操作管理等。
(4)工段及岗位用安全检查表:主要用作自查、互查及安全教育。其内容应根据岗位的工艺与设备的防灾控制要点确定,要求内容具体易行。
(5)专业性安全检查表:由专业机构或职能部门编制和使用。主要用于定期的专业检查或季节性检查,如对电气、压力容器、特殊装置与设备等的专业检查表。
4、安全检查表的编制
编制安全检查表的主要依据是:
(1)有关标准、规程、规范及规定。为了保证安全生产,国家及有关部门发布了一些不同的安全标准及文件,这是编制安全检查表的一个主要依据。为了便于工作,有时可将检查条款的出处加以注明,以便能尽快统一不同的意见。
(2)国内外事故案例。前事不忘,后事之师,以往的事故教训和研制、生产过程中出现的问题都曾付出了沉重的代价,有关的教训必须记取,因此,要搜集国内外同行业及同类产品行业的事故案例,从中发掘出不安全因素,作为安全检查的内容。国内外及本单位在安全管理及生产中的有关经验,自然也是一项重要内容。
(3)通过系统安全分析确定的危险部位及防范措施,也是制定安全检查表的依据。系统安全分析的方法可以多种多样,如预先危险分析、可操作性研究、故障树,等等。5、编制程序及应用说明检查表的编制程序如图2-1所示。一旦确定检查的范围,安全检查表分析应包括3个主要步骤:
(1)选择安全检查表。安全检查表分析方法是一种经验为主的方法。安全评价人员从现有的检查表中选取一种适宜的检查表(例:已有的机械工厂安全检查表、非煤矿山安全检查表、石油化工安全检查表等),如果没有具体的、现成的安全检查表可用,分析人员必须借助已有的经验,编制出合适的安全检查表。编制安全检查表评价人员应有丰富的经验,最好具备丰富生产工艺操作经验,熟悉相关的法规、标准和规程。安全检查表的条款应尽可能完善,以便可以有针对的对系统的设计和操作检查。(对工艺部分,安全检查表应比一般的安全检查表增添一些细节部分内容,以便检查更彻底。)(2)安全检查。对现有系统装置的安全检查,应包括巡视和自检检查主要工艺单元区域。在巡视过程中,检查人员按检查表的项目条款对工艺设备和操作情况逐项比较检查。检查人员依据系统的资料,对现场巡视检查、与操作人员的交谈以及凭个人主观感觉来回答检查条款。当检查的系统特性或操作有不符合检查表条款上的具体要求时,分析人员应记录下来。(新工艺的安全检查表分析,在开工之后,通常检查小组应开会研究,针对工艺流程图进行检查,与检查表条款相比较,对设计不足之处进行讨论。)
(3)评价的结果。检查完成后,将检查的结果汇总和计算,最后列出的具体安全建议和措施。
6、安全检查表举例
我国国家标准《GB13548-92光气及光气化产品生产装置安全评价通则》中的安全检查表格式如表1所示。该检查表属否决型检查表,必须达到的条款在检查表的备注栏内以Δ标注。该检查表包括场地条件、安全设计、运行管理、安全管理4个部分,每部分又细分为若干具体的条款。(见表4)三、如果……怎么样?(what…if)
如果……怎么样?是一种较为简单的定性危险分析方法。这种方法主要依靠直观判断,依靠过去经验的积累,所以应对分析对象有充分的了解,才能收到很好的效果。它通常用于不太复杂的过程。1、分析步骤具体的分析过程是:对工艺过程或反应的每一步都要提出,如果出现故障(或者程序上的颠倒)会给系统带来什么影响?有什么危害?通过这样一种分析,确定出最危险的部位。分析步骤主要包括:①组成研究小组;②确定研究对象的边界;③收集信息(包括工艺流程图、平方面布置图及设备图等)。所需资料见表3-1;表5所需资料一览表④实施危险分析(参见表3-2);表6“如果……”问题汇集表⑤提交分析结果(分析结果采用表格的形式,参见表3-3)。表7“如果……怎么样?”分析表
2、应用举例图3-1所示为磷酸和氨混合,制备磷酸二氢铵的连续生产流程。如果反应完全,将生成没有危险的产品磷酸二氢铵。如果磷酸的比例减少,反应将不完全,会有氨放出。如果减少氨加入量,过程将会是安全的,但产品却不理想。图3-1连续生产磷酸二氢铵示意图按照“如果……怎么样?”的分析过程,首先要对于这个生产过程提出各种问题,即如果投料错误……如果磷酸浓度不合适……如果磷酸含有杂质……如果……等等。将这些问题列入表中(见表3-2)。根据表中的问题逐项分析。如对第1个问题要考虑是否有其他物料与氨混合会发生危险?如果有这类物料,下一步就要考虑这类物料会不会被错误地当作磷酸而加入到反应器中?工厂是否有这类物料?磷酸供应商是否有可能在标志为磷酸的包装容器里装入这类物料?……按照这种思路分析表3-2中的所有问题,并将可能出现的危险及相应的对策记录在表3-3中。四、预先危险分析(PHAPreliminaryHazardAnalysis)预先危险分析是一项实现系统安全危害分析的初步或初始的工作,是在方案开发初期阶段或设计阶段之初完成的,可以帮助选择技术路线。它在工程项目预评价中有较多的应用,应用于现有工艺过程及装置,也会收到很好的效果。1、特点预先危险分析是一种定性的系统安全分析方法。它的主要优点是:(1)最初产品设计或系统开发时,可以利用危险分析的结果,提出应遵循的注意事项和规程。(2)由于在最初构思产品设计时,即可指出存在的主要危险,从一开始便可采用措施排除、降低和控制它们。(3)可用来制定设计管理方法和制定技术责任,并可编制成安全检查表以保证实施。通过预先危险分析,力求达到四项基本目标:①大体识别与系统有关的一切主要危害。在初始识别中暂不考虑事故发生的概率。②鉴别产生危害的原因③假设危害确实出现,估计和鉴别对系统的影响。④将已经识别的危害分级。分级标准如下:
I级.可忽略的,不至于造成人员伤害和系统损害。
Ⅱ级.临界的,不会造成人员伤害和主要系统的损坏,并且可能排除和控制。
Ⅲ级.危险的(致命的),会造成人员伤害和主要系统的损坏,为了人员和系统安全,需立即采取措施。
Ⅳ级.破坏性的(灾难性),会造成人员死亡或众多伤残、重伤及系统报废。2、分析步骤(1)参照过去同类及相关产品或系统发生事故的经验教训,查明所开发的系统(工艺、设备)是否会出现同样的问题。(2)了解所开发系统的任务、目的、基本活动的要求(包括对环境的了解)。(3)确定能够造成受伤、损失、功能失效或物质损失的初始危险。(4)确定初始危险的起因事件。(5)找出消除或控制危险的可能方法。(6)在危险不能控制的情况下,分析最好的预防损失方法,如隔离、个体防护、救护等。(7)提出采取并完成纠正措施的责任者。
分析结果通常采用不同型式的表格,表4-1、表4-2为两种表格的表头型式。
表4-1预先危险分析表(一)表4-2预先危险分析表(二)3、基本危害的确定基本危害的确定是首要的一环,要尽可能周密、详尽,不发生遗漏,否则分析会发生失误。各种系统中可能遇到的一些基本危害有:(1)火灾。(2)爆炸。(3)有毒气体或蒸汽不可控溢出。(4)腐蚀性液体的不可控溢出。(5)电击伤。(6)动能意外释放。(7)位能意外释放。(8)人员暴露于过热环境中。(9)人员暴露于超过允许剂量的放射性环境中。(10)人员暴露于噪声强度过高的环境中。(11)眼睛暴露于电焊弧光的照射下。(12)操作才暴露于无防护设施的切削或剪锯的操作过程中。(13)冷冻液的不可控溢出。(14)人员从工作台、扶梯、塔架等高处附落。(15)金属加工(如铍等)过程中,释放出不可控有毒气体。(16)有毒物质不加控制地放置。(17)人员意外地暴露在恶劣气候条件下。(18)高速旋转的飞轮、转盘等的碎裂。以上是基本的危害,可参照上述基本危害并结合实际制本系统危害一览表。4、应用举例例:热水器的预先危险分析热水器用煤气加热,装有温度、煤气开关联动装置,水温超过规定温度时,联动装置将调节煤气阀的开度。如发生故障,致压力过高时,则由泄压安全阀放出热水,防止发生事故。热水器结构示意图见图4-1,危险分析结果列于表4-3。图4-1热水器结构示意图表4-1热水器预先危险分析表(二)五、故障类型及影响分析(FailureModeandEffectanalysis,FMEA)
1、概述
这种方法的特点是从元件、器件的故障开始,逐次分析其影响及应采取的对策。其基本内容是为找出构成系统的每个元件可能发生的故障类型及其对人员、操作及整个系统的影响。可以说,故障类型及影响分析从元件的角度出发,回答了“如果......怎么样?”的问题。它也是一种定性的危险分析方法。
故障类型及影响分析(FMEA)通常按预定的分析表逐项进行,表5-1所示为一种分析表示例。表5-1中的危险严重度及故障发生概率分别在表5-2、表5-3的原则加以确定。
表5-1故障类型及影响分析表表5-2危险严重度分类表5-3故障发生概率2、分析步骤
(1)将系统分成子系统,以便处理。(2)审查系统和各子系统的工作原理图、示意图、草图,查明它们之间及元件组合件之间的关系。这项工作可通过编制和使用方块图来完成。
(3)编制每个待分析的子系统的全部零件表,每个零件的特有功能同时列入。确定操作和环境对系统的作用。(4)分析工程图和工作原理图,查出元件发生的主要故障机理。
(5)查明每个元件的故障类型对子系统的故障影响。一个元件有一个以上的故障类型时,必须分析每一类型故障的影响并分别列出。根据故障影响大小确定危险严重度。
(6)列出故障概率。
(7)列出排除或控制危险的措施。如果故障会引起受伤或死亡,要说明提供的安全装置。
元件分解到一个什么程度是一个要注意的问题,要根据危险分析的目的加以确定。一般认为分析的对象有确定的故障率并能得到它时就可以了,不必再详细分解。例如,生产中的电动机,它的故障率是可以得到的,就没有必要再对它的零件进行分析了。如果这部机器的故障率很高,可以进一步分析各种零件的故障类型、影响及故障率,以确定哪个零件需要加以改进。
3、适用范围
1957年,FMEA用于飞机发动机的危险分析。后来,美国国家航空和航天管理局、陆军在签订合同时都要求实施FMEA。现在FMEA在原子能工业、电气工业、仪表工业都有广泛的应用,在化学工业应用也有明显的效果,如美国杜邦公司就将其作为化工装置三阶段安全评价中的一个环节。
故障类型及影响分析还常常与故障树配合使用,来确定故障树的顶上事件。
4、应用举例
空气压缩机贮罐故障类型和影响分析。
空气压缩机贮罐属于压力容器,其功能是贮存空气压缩机产生的压缩空气。这里仅考察贮罐的罐体和安全阀两个部件,分析结果列于表5—4。表5-1贮气罐的故障类型及影响分析表
六、可操作性研究(Operability-Study,OS)
1、特点
可操作性研究也是一种定性危险分析方法,它是一种以系统工程为基础,针对化工装置而开发的一种危险性评价方法。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),然后再继续分析造成偏差的原因、后果及可以采取的对策。可操作性研究近年来常称作危险及可操作性研究(HAZOP)。
通过可操作性研究的分析,能够探明装置及过程存在的危险,根据危险带来的后果明确系统中的主要危害;如果需要,可利用故障树对主要危害继续分析,因此这又是确定故障树“顶上事件”的一种方法,可以与故障树配合使用。在进行可操作性研究过程中,分析人员对于单元中的工艺过程及设备将会有深入了解,对于单元中的危险及应采取的措施会有透彻的认识,因此,可操作性研究还被认为是对员工进行培训的有效方法。
2、适用范围
可操作性研究既适用于设计阶段,又适用于现有的生产装置。对现有生产装置进行分析时,如能吸收有操作经验和管理经验的人员共同参加,会收到很好的效果。
1974年,英国帝国化学工业公司依据故障类型及影响分析的思路而开发的可操作性研究主要应用于连续的化工过程。在连续过程中,管道内物料工艺参数的变化反映了各单元设备的状况,因此在连续过程中分析的对象确定为管道,通过对管道内物料状态及工艺参数产生偏差的分析,查找系统存在的危险,对所有管道分析之后,整个系统存在的危险也就一目了然。化工生产既有连续过程,又有间歇过程,我国原化工部劳动保护研究所在进行“光气及光气化产品企业安全评价”课题研究中对间歇过程中应用可操作性研究方法进行了研究,结果表明,在进行若干改进以后,可操作性研究也能很好地应用于间歇过程的危险性分析。在间歇过程中,分析的对象将不再是管道,而应该是主体设备,如反应器等。根据间歇生产的特点,分成3个阶段(即进料、反应、出料),对反应器加以分析。同时,在这3个阶段内不仅要按照关键词来确定工艺状态及参数可能产生的偏差,还要考虑操作顺序等项因素可能出现的偏差。这样就可对间歇过程作全面、系统的考察。
3、分析步骤及关键词表
可操作性研究的分析程序如图6-1所示。可操作性研究的主要分析步骤是:
(1)充分了解分析对象,准备有关资料。
(2)将分析对象划分为若干单元,在连续过程中单元以管道为主,在间歇过程中单元以设备为主。
(3)按关键词(见表6-1),逐一分析每个单元内工艺条件等可能产生的偏差。
表6-1关键词表(4)分析发生偏差的原因及后果。
(5)制定对策。
(6)将上述分析结果填入表格中。表6-2为一种常用的记录表格。
表6-2可操作性研究分析记录表
为了保证分析详尽而不发生遗漏,分析时应按照关键词逐一进行,利用关键词是可操作研究方法的一个特点。表6-1给出了关键词及其含义。
图6-1可操作性研究分析程序
4、应用举例
藉助“第三讲如果......怎么样”中制备磷酸氢二铵的例子进行“可操作性研究”分析。由磷酸和氨水制备磷酸二氢铵的流程简图见图6-2。假定磷酸和氨水自高位槽中靠重力流入反应器,反应器为常压操作。图6-2连续生产磷酸二氢铵流程示意图
因为是一个连续过程,可取磷酸槽出口管路作为对象,分析结果列于表6-3。表6-3可操作性研究分析表七、事件树分析(EventTreeAnalysis,ETA)
事件树是判断树在灾害分析上的应用。判断树(DecisionTree)是以元素的可靠性系数表示系统可靠程度的系统分析方法之一。是一种既能定性,又能定量分析的方法。1、分析步骤及应用范围
判断树用于灾害分析时,常称为事件树。这时,树形图从作为危险源的初始事件出发,根据后续事件或安全措施是否成功作分支,最后到灾害事件的发生为止。
事件树图的具体作法是将系统内各个事件按完全对立的两种状态(如成功、失败)进行分支,然后把事件依次连接成树形,最后再和表示系统状态的输出连接起来。事件树图的绘制是根据系统简图由左至右进行的。在表示各个事件的节点上,一般表示成功事件的分支向上,表示失败事件的分支向下。每个分支上注明其发生概率,最后分别求出它们的积与和,作为系统的可靠系数。事件树分析中,形成分支的每个事件的概率之和,一般都等于1。
事件树分析主要应用于:(1)搞清楚初期事件到事故的过程,系统地图示出种种故障与系统成功、失败的关系。
(2)提供定义故障树顶上事件的手段。
(3)可用于事故分析。2、应用举例
例1有一泵和两个串联阀门组成的物料输送系统(如图7-1所示)。物料沿箭头方向顺序经过泵A、阀门B和阀门C,泵启动后的物料输送系统的事件树如图7-2所示。设泵A、阀门B和阀门C的可靠度分别为0.95、0.9、0.9,则系统成功的概率为0.7695,系统失败的概率为0.2305。
图7-1阀门串联的物料输送系统图7-2阀门串联输送系统事件树图
例2有一泵和两个并联阀门组成的物料输送系统,如图7-3所示。
图7-3阀门并联的物料输送系统图中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才开始工作。同例1一样,假设泵A、阀门B和阀门C的可靠度分别为0.95、0.9、0.9,则按照它的事件树(图7-4),可得知这个系统成功的概率为0.9405,系统失败的概率为0.0595。从以上两例可以看出,阀门并联物料系统的可靠度比阀门串联时要大得多。图7-4阀门并联输送系统事件树图八、故障树分析(FaultTreeAnalysis,FTA)
故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电话实验室于1962年开发的,它采用逻辑的方法,形象地进行危险的分析工作,特点是直观、明了,思路清晰,逻辑性强,可以做定性分析,也可以做定量分析。体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性,它是安全系统工程的主要分析方法之一。一般来讲,安全系统工程的发展也是以故障树分析为主要标志的。
1974年美国原子能委员会发表了关于核电站危险性评价报告,即“拉姆森报告”,大量、有效地应用了FTA,从而迅速推动了它的发展。1、数学基础
1.1基本概念
(1)集:从最普遍的意义上说,集就是具有某种共同可识别特点的项(事件)的集合。这些共同特点使之能够区别于他类事物。
(2)并集
把集合A的元素和集合B的元素合并在一起,这些元素的全体构成的集合叫做A与B的并集,记为A∪B或A+B。
若A与B有公共元素,则公共元素在并集中只出现一次。
例若A={a、b、c、d};
B={c、d、e、f};
A∪B={a、b、c、d、e、f}。
(3)交集
两个集合A与B的交集是两个集合的公共元素所构成的集合,记为A∩B或A·B。
根据定义,交是可以交换的,即A∩B=B∩A
例若A={a、b、c、d};
B={c、d、e};
则A∩B={c、d}。
(4)补集
在整个集合(Ω)中集合A的补集为一个不属于A集的所有元素的集。补集又称余,记为A′或A。
1.2布尔代数规则
布尔代数用于集的运算,与普通代数运算法则不同。它可用于故障树分析,布尔代数可以帮助我们将事件表达为另一些基本事件的组合。将系统失效表达为基本元件失效的组合。演算这些方程即可求出导致系统失效的元件失效组合(即最小割集),进而根据元件失效概率,计算出系统失效的概率。
布尔代数规则如下(X、Y代表两个集合):(1)交换律X·Y=Y·X
X+Y=Y+X
(2)结合律X·(Y·Z)=(X·Y)·Z
X+(Y+Z)=(X+Y)+Z
(3)分配律X·(Y+Z)=X·Y+X·Z
X+(Y·Z)=(X+Y)·(X+Z)
(4)吸收律X·(X+Y)=X
X+(X·Y)=X
(5)互补律X+X′=Ω=1
X·X′=Ф(Ф表示空集)
(6)幂等律X·X=X
X+X=X
(7)狄.摩根定律(X·Y)′=X′+Y′
(X+Y)′=X′·Y′
(8)对合律(X′)′=X
(9)重叠律X+X′Y=X+Y=Y+Y′X2、故障树的编制
故障树是由各种事件符号和逻辑门组成的,事件之间的逻辑关系用逻辑门表示。这些符号可分逻辑符号、事件符号等。
2.1故障树的符号及意义
(1)事件符号
①矩形符号:代表顶上事件或中间事件,见图8-1(a)。是通过逻辑门作用的、由一个或多个原因而导致的故障事件。
②圆形符号:代表基本事件,见图8-1(b)。表示不要求进一步展开的基本引发故障事件。③屋形符号:代表正常事件,见图8-1(c)。即系统在正常状态下发挥正常功能的事件。
④菱形符号:代表省略事件,见图8-1(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。
⑤椭圆形符号:代表条件事件,见图8-1(e)。表示施加于任何逻辑门的条件或限制。(a)
(b)
(c)
(d)
(e)图8-1事件符号(2)逻辑符号
故障树中表示事件之间逻辑关系的符号称门,主要有以下几种。
①或门:代表一个或多个输入事件发生,即发生输出事件的情况。或门符号见图8-2(a),或门示意图见图8-3。图8-2逻辑符号图8-3或门示意图②与门:代表当全部输入事件发生时,输出事件才发生的逻辑关系。表现为逻辑积的关系。与门符号见图8-2(b),与门示意图见图8-4。图8-4与门示意图
③禁门:是与门的特殊情况。它的输出事件是由单输入事件所引起的。但在输入造成输出之间,必须满足某种特定的条件。禁门符号见图8-2(c),禁门示意图见图8-5。图8-5禁门示意图
例如许多化学反应只有在催化剂存在的情况下才能反应完全,催化剂不参加反应,但它的存在是必要的。这种逻辑如图8-6所示。图8-6禁门举例2.2建树原则
故障树的树形结构是进行分析的基础。故障树树形结构正确与否,直接影响到故障树的分析及其可靠程度。因此,为了成功地建造故障树,要遵循一套基本规则。
(1)“直接原因原理”(细步思考法则)
编制故障树时,首先从顶上事件分析,确定顶上事件的直接、必要和充分的原因,应注意不是顶上事件的基本原因。将这直接、必要和充分原因事件作为次顶上事件(即中间事件),再来确定它们的直接、必要和充分的原因,这样逐步展开。这时,“直接原因”是至关重要的。按照直接原因原理,才能保持故障树的严密的逻辑性,对事故的基本原因作详尽的分析。(2)基本规则Ⅰ
事件方框图内填入故障内容,说明什么样的故障,在什么条件下发生。(3)基本规则Ⅱ
对方框内事件提问:“方框内的故障能否由一个元件失效构成?”
如果对该问题的回答是肯定的,把事件列为“元件类”故障。如果回答是否定的,把事件列为“系统类”故障。
“元件类”故障下,加上或门,找出主因故障、次因故障、指令故障或其他影响。
“系统类”故障下,根据具体情况,加上或门、与门或禁门等,逐项分析下去。
主因故障为元件在规定的工作条件范围内发生的故障。如:设计压力P0的压力容器在工作压力P≤P0时的破坏。
次因故障为元件在超过规定的工作条件范围内发生的故障。如:设计压力为?P0的压力容器在压力P>P0时的破坏。
指令故障为元件的工作是正常的,但时间发生错误或地点发生错误。
其他影响的故障:主要指环境或安装所致的故障,如湿度太大、接头锈死等。(4)完整门规则
在对某个门的全部输入事件中的任一输入事件作进一步分析之前,应先对该门的全部输入事件作出完整的定义。(5)非门门规则
门的输入应当是恰当定义的故障事件,门与门之间不得直接相连,门门连接的出现说明粗心。在定量评定及简化故障树时,门门连接可能是对的,但在建树过程中会导致混乱。
2.3故障树分析步骤
(1)确定所分析的系统
确定分析系统即确定系统所包括的内容及其边界范围。
(2)熟悉所分析的系统
指熟悉系统的整个情况,包括系统性能、运行情况、操作情况及各种重要参数等,必要时要画出工艺流程图及布置图。
(3)调查系统发生的事故
调查分析过去、现在和未来可能发生的故障,同时调查本单位及外单位同类系统曾发生的所有事故。(4)确定故障树的顶上事件
是指确定所要分析的对象事件。将易于发生且后果严重的事故作为顶上事件。(5)调查与顶上
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