8系统安全分析与评价培训讲学

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第八章 系统安全分析与评价
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定出因素系数Ci后，根据式(11—1)计算总评点数CS， 便可按照表11一4评选故障等 级。
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(3)风险率矩阵评价法 将故障发生可能性和故障发生后引起的后果综合考虑后 会得出比较准确的衡量标准， 称为风险率(也称危险度)， 它是在考虑故障发生概率和严重度两方面基础上的综合评 价。
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2．分析方法 近些年来国内外大型企业都在探索科学的适合自己特 点的危险性分析方法。目前已实行的方法有： (1)检查表(Check List)； (2)危险预先分析(Preliminary Hazards Analysis)； (3)可操作性研究(Operability Study)； (4)故障类型、影响及致命度分析(Failure Mode，Effects and Criticality Analysis，缩写为FMECA)； (5)道化学公司(Dow's Chemical Company)化工装置评价 法； (6)事故树分析(Fault Tree Analysis，缩写为FTA)； (7)事件树分析(Event Tree Analysis，缩写为ETA)。
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✓ 死亡概率在10－3数量级的产业或部门，与人的自然死 亡概率相当，操作危险性极高，必须立即采取措施予以改 进；
✓ 死亡概率在10－4数量级的产业或部门，其操作为中等 程度危险，应采取改进措施；
✓ 死亡概率在10－5数量级的产业或部门和游泳或煤气中 毒属同一数量级，人们对此比较关心，也愿采取措施加以 预防；
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2.表示方法 (1)危险率： 危险率或风险率：事故频率与损失严重度的乘积，可表 示为：
事故频率：根据经验和统计，得出的一定的时间内危 险性可能导致事故的次数；
损失严重度：一定事故所造成的人员伤亡和财产损失 的数值。
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✓ 死亡概率在10－6数量级的产业或部门，相当地震或天 灾的死亡概率，人们并不担心这类事故的发生；
✓ 死亡概率在10－7～10－8数量级的产业或部门，相当于 陨石坠落伤人，没有人愿为此投资加以预防。（杞人忧天）
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二、危险性分析的基本要素
导致灾难性事故的原因来自于人、物、环境三个方面。 为了预防灾难性的事故的发生，就应当从消除事故主要原因 着手，进行危险性分析和预测。
1．系统分析 系统分析是以预测和防止事故为前提，对系统 的功能、操作、环境、可靠性等经济技术指标以及 系统的潜在危险性进行分析和测定。
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系统分析的程序，方法和内容如下：
(1)把所研究的生产过程和作业形式作为一个整体，确定 安全设想和预定的目标；
(2)把工艺过程和作业形式分成几个部分和环节，绘制流 程图；
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评点因素一般考虑以下五个方面： ❖故障影响大小； ❖对系统影响的程度； ❖故障发生的频率； ❖防止故障的难易； ❖是否新设计的工艺。
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确定因素系数Ci的方法：
✓ 头脑风暴法(Brain Storming)，即专家座谈会法，由三到 五位有经验的专家座谈讨论 给出Ci相应数值；
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(2)评点法 在难于取得可靠性数据的情况下，可以采用评点法。它 从几个方面来考虑故障对系统 的影响程度，用一定的点数 表示程度的大小，通过计算求出故障等级。 利用下式求评点数，即
CSi C 1C 2 C i
式中:CS——总评点数，0＜CS＜10； Ci——因素系数，0＜Ci＜10。
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(2)死亡概率：
自然死亡率（各年龄段） 意外：例如，1971年美国国内发生约1500万次 汽车事故，造成5万人死亡。美国总人口以20000万 计，则美国每个人在汽车事故中的年死亡概率为
死亡 年 死 概 总 亡 率 人 1 人 2 5数 0 0数 0 0 0 0 2 .5 0 0 10 4 0 年 0 100
一、故障类型及影响分析(FMEA)
故障类型及影响分析是采用系统分割的方法，根据需 要把系统分割成子系统或进一步分割成元件。首先逐个分 析元件可能发生的故障和故障类型，进而分析故障对子系 统乃至整个系统的影响，最后采取措施加以解决。
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1．故障类型 故障是指元件、子系统、系统在运行时不能完成设计 规定的功能。并不是所有故障对系统都有影响，只是其中 有些故障会影响系统任务的完成或造成事故损失。元件发 生故障时，其表现形式不尽相同，因而呈现不同的故障类 型。例如阀门故障有内部泄漏、外部泄漏、打不开、关不 紧四种类型。
a.严重度 指故障类型对系统功能的影响程度，它分为四个等级， 见表ll一50
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b.故障概率 指在特定的时间，故障类型所出现的次数。 时间可规定为一定的期限，如一年、一个月 等，或者根据 大修间隔期，以及完成一项任务的周期或其他被认为适当 的期间。 单个故障类型的概率可以使用定性和定量的方法 确定。
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第一节 安全系统工程简述 第二节 系统危险性分析 第三节 故障类型、影响及致命度分析 第四节 道化学公司火灾爆炸危险指数评价 方法 第五节 事故树分析及其应用
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第一节 基本程序和方法
安全系统工程是以预测和防止事故为中心，以 检查、测定和评价为重点，按系统分析、安全评价 和系统综合三个基本程序展开。
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第三节 故障类型、影响及致命度分析
故障类型、影响及致命度分析(FMECA)是一种归纳分 析方法，用于系统安全性和可靠性的分析。尤其是在设计 阶段充分考虑并提出所有可能发生的故障，分析故障的类 型和严重程度，判明其对系统的影响和发生的概率等。这 种方法通常分为两部分，即故障类型及影响分析(FMEA)和 致命度分析(CA)。
风险的密集情况。处于风险率矩阵右 上角方块中的故障类型的风 险率最高， 沿着对角线向左风险率逐渐降低。
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2.可靠性框图
对于复杂的系统，为了说明子系统之间功能的传输情况， 可以用可靠性框图表示系统的 状况，如图11—2所示。 从 可靠件框图中可以明确地看出系统、子系统和元件之间的 层次关系，系统以及子系统 间的功能输入和输出、连接方 式。可靠性框图和流程图或设备布置图不同，它只是表示 系统 与子系统间功能流动情况，而且可以根据实际需要， 对风险度大的子系统进行深入分析，问 题不大的则可放置 一边，可靠性框图的各层次要进行编码，以便和制表的项 目编码相对应。
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第二节 系统危险性分析
一、危险性及其表示方法 1.危险性：指对于人身和财产造成危害和损失的事故发 生的可能性。 危险性本身含有许多不确定的因素。 原因： ✓ 生产过程中的许多因素是随机的； ✓ 危险的程度也是难以确定的； ✓ 同装置运行可靠性有关的故障数据资料还不完备，对 于系统危险性的判定还不能提供充分的数据依据。 因此对于危险性，应探求用定量的方法加以表述，即 确定危险性的尺度。
✓ 德尔斐法(Delphi Technique)，即函询调查法，将提出的 问题和必要的背景材料，用通 信的方式交给有经验的专家， 然后把他们答复的意见进行综合，再反馈给他们，如此反复 多 次，直到认为合适为止；
✓ 参考点数法，根据表11—3列出的评点因素的点数参考 值求出Ci。
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(3)应用数学模型和图表形式以及有关符号，将系统的结 构和功能抽象化，并将因果关系、层次及逻辑结构用方框 或流线图表示出来，也就是将系统变换为图像模型；
(4)分析系统的现状及其组成部分，测定与诊断可能发 生的故障、危险及其灾难性后果，分析并确定导致危险的 各个事件的发生条件及其相互关系。
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3．系统综合 系统综合是在系统分析与安全评价的基础上，采取综合 的控制和消除危险的措施，内容包括：
(1)对已建立的系统形式、潜在的危险程度及可能的事故 损失进行验证，提出检查与测定方式，制定安全技术规程和 规定，确定对危险性物料、装置及废弃物的处理措施；
✓ 定性方法：参考表11—6给故障概率分级。
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✓定量方法：参考表11—7给故障概率分级。
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(3)风险率矩阵评价法
有厂严重度和故障概率的数据以
后，就可以运用风险率矩阵评价法表 示故障类型的实 际影响。有的故障类
(2)根据安全分析评价的结果．研究并改进控制系统，从 而控制危险，以保证系统安全；
(3)采取管理、教育和技术等综合措施，对工艺流程、设 备、安全装置及设施、预防及处理事故方案、安全组织与管 理、教育培训等方面进行统筹安排和检查测定，以有效地控 制和消除危险，避免各类事故。
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三、危险性分析的步骤和方法
1．分析步骤 危险性分析一般按以下步骤进行。 (1)危险性辨识：通过以往的事故经验，或对系统进行解剖， 或采用逻辑推理的方法，把评价系统的危险性辨识出来； (2)找出危险性导致事故的概率及事故后果的严重程度； (3)一般以以往的经验或数据为依据，确定可接受的危险率 指标； (4)将计算出的危险率与可接受的危险率指标比较，确定危 险性水平； (5)对危险性高的系统，找出其主要危险性并进一步分析， 寻求降低危险性的途径，将危险率控制在可接受的指标之内。
型虽有较高的发生概率，但其造成的 危害严重度很低，风险率则很低， 有
的故障类型的严重度虽然很低，但却 发生很频繁，风险率也就很大；反之 亦然。为了综合 这两个特性，以故障
概率为纵坐标，严重度为横坐标，画 出风险率矩阵图，如图ll一1所示。 沿 矩阵原点到右上角画一条对角线，井 将所有故障类型按其严重度和发生概 率填入矩阵图 个，从中可以看出系统
不同故障类型所引起的子系统或系统障碍有很大不同， 因而在研究处理措施时应按轻重缓急区别对待。为此对故 障类型应进行等级划分。几种故障类型分级方法
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(1)简单划分法 将故障类型对子系统或系统影响的严重程度分为四个等 级(下表)，实际情况可以 据此进行分级。
1．物的原因 导致事故的物的原因主要是设备、装置结构不良，强度 较低，磨损和恶化；存在有毒有害物质及火灾爆炸危险性物 质；安全装置及防护器具的缺陷等因素。此外，对各种机械、 装置、设备、管道等在整个系统中的地位和作用，它们在什 么条件下会发生故障，这些故障对系统安全会产生哪些影响； 以及有毒有害及危险性物质的贮存、运输和使用的状况，都 应该进行具体分析，以便于防范和控制。
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2．人的原因 导致事故的人的原因主要是误判断、误操作；违章指 挥、违章作业；精神不集中、疲劳及身体缺陷等。 误操作：是指在生产活动中，作业人员在操作或处理 异常情况时，对情况的识别、判断和行动上严重失误。 在危险性大的生产作业中，保持作业人员处于良好的 精神状态，是避免事故的重要环节。 3．环境条件 主要是作业环境中的照明、色彩、温度、湿度、通风、 噪声、振动以及由于邻近的火灾爆炸和有毒有害物质的泄 漏弥散等所形成的次生灾害。