系统可靠性与可靠度分析

系统可靠性与可靠度分析第一页，共40页。关注安全关爱生命

000000000000当把人的生命比作是“1”时，生活就是在“1”0”，后面加的“0”越多，说明事业越成功、家庭越幸福。倘若人的生命不存在了，后面加再多的“0”还有什么意义呢？第二页，共40页。关注安全关爱生命

事故的发生有原因和预兆，一次重大事故前必然孕育着许多事故苗子，消除“事故苗子”避免事故的发生。

“事故金字塔理论”：对330起跌倒事故分析

300：29：1消除隐患、事故苗子，预防为主。300291重伤或死亡1起轻伤或微伤29起无伤害或事故苗子300起海因里希法则第三页，共40页。没发生事故不等于不会发生事故。根据著名的安全管理金字塔理论（海因里析法则）的概率统计，每发生1起死亡事故，会发生30起损工事故、300件医疗和限工事故、3000件未遂事故和急救箱事件、30000件不安全行为和导致不安全条件数。安全管理的冰山理论说的也是这个道理，冰山能浮出水面的部分只是一角而已。海因里希法则第四页，共40页。关注安全关爱生命造成生产安全事故的原因1.人的因素2.物的因素3.人与物的综合因素第五页，共40页。5.1系统的可靠性与可靠度分析化工系统可靠度的定义：在规定的条件和规定的时间内，系统完成规定功能的概率或程度，用R表示(0<R<1)。对重复性或周期性的动作：式中R—可靠度；

V—成功操作次数；

F—失败次数；T—试验次数。第六页，共40页。5.1.1系统的可靠度(1)串联结构式中Rsys—系统可靠度；

Rj—第j单元可靠度。(2)并联结构图5.1串联结构图R1R2Rn…R1R2Rn…图5.1并联结构图串联：组成系统的所有单元中任一单元的失效就会导致整个系统失效的逻辑关系。并联：组成系统的所有单元都失效时系统才失效的逻辑关系。第七页，共40页。失败次数：

F1=(1-R1)TF2=(1-R2)(1-R1)T

…

Fn=(1-Rn)…(1-R2)(1-R1)T

=Π(1-Rj)T(2)并联结构R1R2Rn…图5.1并联结构图第八页，共40页。

解：R串sys=ΠRj

=R1R2R3

=0.75×0.875×0.4=0.2625例5.1R1=0.75;R2=0.875;R3=0.4。分别按串联和并联计算系统的可靠度。R1R2R3并联串联R1R2R3串联单元数越少R

越大，并联单元数越多R

越大。化工系统一般都是串联结构，在工艺设计上应尽量减少设备，流程简单，单个设备可靠性高；并考虑并联设备。R并sys=1-Π(1-Rj)

=1-(1-R1)(1-R2)(1-R3)=0.981第九页，共40页。化工系统一般是有序的串联结构形式。为了确保系统有较高的可靠性，由上述分析式可见，在工艺流程的设计上应力求设备少，流程简单，单个设备的可靠度高；并应考虑在可靠性低的卡脖环节考虑配置并联设备，如果由经济合理性上进行分析，经济合理时应予以并联备用设备。这是化工系统过程设计可靠性设计的一般原则。第十页，共40页。生产框图及等效图R11A1原料1R121R122R13A2原料2R21R22R231R232R3R41R42产品R11A1原料1R12R13A2原料2R21R22R23R3产品R4R1原料R2R3产品R4第十一页，共40页。

解：Rsys=ΠRj=R1R2R3R4R1=R11R12R13;R12=1-(1-R121)(1-R122)

R1=R11[1-(1-R121)(1-R122)]R13

R2=R21R22R23;R23=1-(1-R231)(1-R232)

R2=R21R22[1-(1-R231)(1-R232)]

R4=1-(1-R41)(1-R42)求取全流程可靠度RsysRsys=R1R2R3R4=R11[1-(1-R121)(1-R122)]R13R21R22[1-(1-R231)(1-R232)]R3[1-(1-R41)(1-R42)]第十二页，共40页。5.2安全性及损失的预防表5.131个工厂过程重大事故及事故原因统计序号事故原因所占比例/%1设备损坏312对物料的性能考虑不足203操作失误174化工过程问题115缺乏防护规程86物质移动发生事故47设计结构不合理38工厂位置不合理49工厂方案不合理3第十三页，共40页。5.2.1危险率分析与描述方法事故死亡频率(FAFR)的定义：在某种情况下暴露或工作108小时发生死亡的数目。也可定义为1000人在某种环境或情况下工作50年，每年工作50周，每周工作40小时的死亡人数。FAFR=5时，相当于一个工人在某种危险性的环境或情况下，一年有10-4的死亡概率。FAFR=8？行业FAFR行业FAFR行业FAFR工厂环境4金属制造、造船8机器装备65服装制鞋0.15农业10家务1制本1.3采煤40坐火车旅行5木器家具3铁路45坐汽车旅行57表5.2不同行业及环境下的FAFR值飞机失事的概率第十四页，共40页。5.2.1危险率分析与描述方法职业死亡原因FAFR职业死亡原因FAFR制鞋业鼻病(癌)6.5肺病(癌)男:115女:205印刷肺、气管病10橡胶工人膀胱、肾病235油脂业3~20炼镉工人前列腺病700木工鼻病(癌)35制镍工人肺病(癌)330采铀业肺病(癌)70萘胺制造膀胱、肾病1200化纤制造、纺织冠心病150制造、机器装配气管病520烧炭气管病(癌)140表5.2不同化学环境长时间停留下的FAFR值续石棉工人第十五页，共40页。石油化工行业危险性职业病第十六页，共40页。化工产品图第十七页，共40页。石油勘探钻井作业井下作业采油采气生产油气集输辅助生产石油化工行业的主要生产工艺装置第十八页，共40页。常减压装置催化裂化装置延迟焦化装置蜡油加氢装置加氢裂化装置连续重整装置芳烃抽提装置加氢精制装置（航煤、柴油、汽油）气体分馏装置酮苯脱蜡装置汽油吸附脱硫装置

溶剂脱沥青装置制氢装置

糠醛装置白土装置

酸性水汽提装置

溶剂再生装置

硫磺回收装置……第十九页，共40页。乙烯裂解装置乙二醇/环氧乙烷装置环氧丙烷装置丁二烯抽提装置裂解汽油加氢装置芳烃抽提装置苯乙烯装置苯酚丙酮装置醚化装置二甲苯装置氯碱装置丙烯腈装置聚乙烯装置聚丙烯装置聚苯乙烯装置聚氯乙烯装置顺丁橡胶装置丁苯橡胶丁基橡胶氯丁橡胶丁腈橡胶腈纶装置合成氨装置尿素装置…第二十页，共40页。空分空压装置污水处理装置热电装置维修车间电仪车间供水车间化学水分析化验……第二十一页，共40页。原油换热系统电脱盐系统闪蒸塔常压加热炉换热系统换热系统常压塔常二线常一线常三线换热系统减压加热炉换热系统减压塔减一线减二线减三线减底渣油轻烃回收换热系统液化气干气第二十二页，共40页。乙烯裂解装置工艺流程简图裂解原料裂解炉急冷压缩干燥激冷分离热分离甲烷氢乙烯丙烯混合碳四氢气裂解汽油乙烷、丙烷第二十三页，共40页。石油化工主要职业病危害种类第二十四页，共40页。不要忽略在某一职业人群中通常属罕见的发病率极低的肿瘤出现高发现象。例如生产氯乙烯单体的工人发生肝血管肉瘤，接触石棉工人发生间皮瘤等第二十五页，共40页。

第二十六页，共40页。急性职业中毒情况第二十七页，共40页。第二十八页，共40页。目前已确认的主要职业致癌物及生产过程

致癌物致癌部位4-氨基联苯膀胱砷及其化合物肺、皮肤、肝、血管肉瘤石棉胸、腹膜（间皮瘤）、肺、喉、胃肠道、肾苯白血病（急性非淋巴性）联苯胺膀胱

铍及其化合物肺

N-N-双（2-氯乙基）-2-萘氨膀胱

氯甲甲醚，双氯甲醚肺（主要为燕麦细胞）

镉及其化合物肺、前列腺第二十九页，共40页。铬酸盐，六价铬肺煤焦油

皮肤、阴囊、肺、膀胱

煤焦油沥青

皮肤、阴囊、肺、膀胱

环氧乙烷

血液

未处理和略处理的矿物油

皮肤、阴囊、肺

芥子气

肺

Β-萘胺

膀胱

镍及其化合物

肺、鼻窦

氡及其衰变物

肺

页岩油

皮肤、阴囊

二氧化硅，结晶型

肺

煤烟灰

皮肤、肺、膀胱

含石棉纤维的滑石粉

肺、间皮瘤

紫外线辐射

皮肤

氯乙烯

肝（血管肉瘤）、脑、肺

木尘

鼻腔

第三十页，共40页。生产过程致癌部位铝生产

肺、膀胱

金胺制造膀胱

靴鞋制作及修理

白血病

煤气制造

肺、膀胱、皮肤、阴囊

焦炭生产

肺、肾

家具制造

鼻腔（主要腺癌）

铸铁和铸钢

肺

异丙醇制造（强酸法）

鼻窦、喉

品红制造

膀胱

油漆工（职业接触）

白血病

橡胶工业

膀胱、白血病（淋巴性）、胃、肺、皮肤、肠、前列腺、淋巴瘤

地下赤铁矿开采

肺

第三十一页，共40页。5.2.2燃烧和爆炸指数(FEI)减少危险率的第一步是分辨各种物质潜在的燃烧和爆炸趋势。燃烧和爆炸指数(FEI)较精确地反映了物质潜在的燃烧和爆炸性能。(1)物质因子(MF)(2)特殊物质的危害因子(SMH)(3)一般过程的危害因子(GPH)(4)专门过程的危害因子(SPH)于一个特定单元或物质的燃烧和爆炸指数FEI计算公式为FEI=MF（1+SMH）（1+GPH）（1+SPH）

第三十二页，共40页。5.3的概念—物质的有效能，是指物质(物系)所具有的能够转化有用功的那部分能量。

AE=(H-T0S)-(H0-T0S0)式中AE—该物质(物系)在给定状态下的有效能，kj;

H—该物质(物系)在给定状态下的焓，kJ；

S—该物质(物系)在给定状态下的熵，kJ

；T0—规定的参照状态下的温度，K。死态—T0=298.15K；P=1atm；基础浓度(地球)。第三十三页，共40页。飞机旅行是目前世界上最安全的交通工具，它绝少发生重大事故，造成多人伤亡的事故率约为三百万分之一。也就是说，要积累三百万个航班，意味着每人每天坐一次飞机，这样飞上8200年，才有可能会不幸遇到一次飞行事故，三百万分之一的事故概率，说明飞机这种交通工具是最安全的，它甚至比走路和骑自行车都要安全，更不用说汽车、火车等其他交通工具了。按3,000,000次航班一次事故，一次事故死100人，每次航班飞行2小时，6×106小时死100人，FAFR=1667第三十四页，共40页。工业类型FAFR值劳动一亿小时的死亡率年死亡概率每日8小时，每月20天，每年1920小时化工3.56.75×10-5英国全工业47.68×10-5钢铁81.54×10-4捕鱼356.72×10-4煤矿407.68×10-4铁路搬道员458.64×10-4建筑671.28×10-3飞机乘务员2504.8×10-3拳击70001.34×10-1狩猎竞赛500009.6×10-1第三十五页，共40页。FAFR

——FatalAccidentFrequencyRates第三十六页，共40页。物质因子是表述物质在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性，是一个最基础的数值。物质系数是由美国消防协会规定的NF、NR(分别代表物质的燃烧性和化学活性)决定的。第三十七页，共40页。这是美国道化学公司于1964年首次使用的一种安全评价方法，它是对化工工艺过程和生产装置的火灾、爆炸危险性进行评价及采取相应安全措施的一种方法。因