系统的可靠性与可靠度分析ppt课件.ppt

关注安全关注安全 关爱生命关爱生命 当把人的生命比作是“1” 时，生活就是在“1”后面 加“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？ 关注安全关注安全 关爱生命关爱生命 事故的发发生有原因和预预兆，一次重大事故前必然孕育着许许 多事故苗子，消除“事故苗子”避免事故的发发生。 “事故金字塔理论论” ： 对对330起跌倒事故分析 300：29：1 消除隐患、事故苗子，预防为主。 300 29 1 重伤伤或死亡1起 轻伤轻伤 或微伤伤29起 无伤伤害或事故苗子300起 海因里希法则 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。 3 关注安全关注安全 关爱生命关爱生命 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 5 化工过过程分析 5 .1 系统统的可靠性与可靠度分析 化工系统统可靠度的定义义： 在规规定的条件和规规定的时间时间 内，系统统完成规规定 功能的概率或程度，用R表示 (0R1)。 对对重复性或周期性的动动作： 式中 R可靠度； V成功操作次数； F失败败次数； T试验试验 次数。 5 5 .1.1 系统统的可靠度 (1) 串联结联结 构 式中 Rsys系统统可靠度； Rj第 j 单单元可靠度。 (2) 并联结联结 构 图图5.1 串联结联结 构图图 R1R2Rn R1 R2 Rn 图图5.1 并联结联结 构图图 串联联 ：组组成系统统的所有单单元中任 一单单元的失效就会导导致整个系统统 失效的逻辑逻辑 关系。 并联联 ：组组成系统统的所有单单元都失 效时时系统统才失效的逻辑逻辑 关系。 6 失败败次数： F1=(1-R1)T F2=(1-R2)(1-R1)T Fn=(1-Rn) (1-R2)(1-R1)T =(1-Rj)T (2) 并联结联结 构 R1 R2 Rn 图图5.1 并联结联结 构图图 7 解：R串sys=Rj =R1R2R3 =0.750.8750.4 =0.2625 例 5.1 R1=0.75; R2=0.875; R3=0.4。分别别按串联联和并联计联计 算系 统统的可靠度。 R1 R2 R3 并联联 串联联 R1R2R3 串联单联单 元数越少R 越大，并联单联单 元数越多R 越大。化工系统统一般都是串联结联结 构，在工 艺设计艺设计 上应应尽量减少设备设备 ，流程简单简单 ，单单 个设备设备 可靠性高；并考虑虑并联设备联设备 。 R并sys=1-(1-Rj) =1-(1-R1)(1-R2)(1-R3) =0.981 8 确保系统有较高的可靠性 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。 9 生产产框图图及等效图图 R11 A1 原料1 R121 R122 R13 A2 原料2 R21R22 R231 R232 R3 R41 R42 产产品 R11 A1 原料1 R12R13 A2 原料2 R21R22R23 R3 产产品 R4 R1原料R2R3产产品R4 10 解：Rsys=Rj=R1R2R3R4 R1=R11R12R13 ; R12= 1-(1-R121)(1-R122) R1=R111-(1-R121)(1-R122)R13 R2=R21R22R23 ; R23= 1-(1-R231)(1-R232) R2=R21R221-(1-R231)(1-R232) R4=1-(1-R41)(1-R42) 求取全流程可靠度Rsys Rsys=R1R2R3R4 =R111-(1-R121)(1-R122)R13R21R221-(1-R231) (1-R232)R31-(1-R41)(1-R42) 11 5 化工过过程分析 5 .2 安全性及损损失的预预防 表5.1 31个工厂过过程重大事故及事故原因统计统计 序号事故原因所占比例 / % 1设备损设备损 坏31 2对对物料的性能考虑虑不 足 20 3操作失误误17 4化工过过程问题问题11 5缺乏防护规护规 程8 6物质质移动发动发 生事故4 7设计结设计结 构不合理3 8工厂位置不合理4 9工厂方案不合理3 12 5 .2.1 危险险率分析与描述方法 事故死亡频频率(FAFR)的定义义： 在某种情况下暴露或工作108小时发时发 生死亡的数目。也可定 义为义为 1000人在某种环环境或情况下工作50年，每年工作50周 ，每周工作40小时时的死亡人数。 FAFR=5时时，相当于一个工人在某种危险险性的环环境或情况 下，一年有10-4的死亡概率。 FAFR=8 ？ 行业业FAFR行业业FAFR行业业FAFR 工厂环环 境 4金属制造、造船8机器装备备65 服装制鞋0.15农业农业10家务务1 制本1.3采煤40坐火车车旅 行 5 木器家具3铁铁路45坐汽车车旅 行 57 表5.2 不同行业业及环环境下的FAFR值值 飞飞机失事的概率13 5 .2.1 危险险率分析与描述方法 职业职业死亡原因FAFR职业职业死亡原因FAFR 制鞋业业鼻病(癌)6.5肺病(癌) 男:115 女:205 印刷肺、气管病10橡胶工人膀胱、肾肾 病 235 油脂业业320炼镉炼镉 工人 前列腺病700 木工鼻病(癌)35制镍镍工人 肺病(癌)330 采铀业铀业肺病(癌)70萘萘胺制造 膀胱、肾肾 病 1200 化纤纤制 造、纺纺 织织 冠心病150 制造、机 器装配 气管病520 烧烧炭气管病(癌)140 表5.2 不同化学环环境长时间长时间 停留下的FAFR值值 续续 石棉工人 14 石油化工行业石油化工行业 危险性职业病危险性职业病 15 化 工 产 品 图 16 （一）油气开采（一）油气开采 p石油勘探 p钻井作业 p井下作业 p采油采气生产 p油气集输 p辅助生产 石油化工行业的主要生产工艺石油化工行业的主要生产工艺 装置装置 17 （二）石油炼制（二）石油炼制 p常减压装置 p催化裂化装置 p延迟焦化装置 p蜡油加氢装置 p加氢裂化装置 p连续重整装置 p芳烃抽提装置 p加氢精制装置（航煤、柴油、汽油） p气体分馏装置 p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 18 （三）化工装置（三）化工装置 p乙烯裂解装置 p乙二醇/环氧乙烷装置 p环氧丙烷装置 p丁二烯抽提装置 p裂解汽油加氢装置 p芳烃抽提装置 p苯乙烯装置 p苯酚丙酮装置 p醚化装置 p二甲苯装置 p氯碱装置 p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 19 （四）辅助装置及公用工程设施（四）辅助装置及公用工程设施 p空分空压装置 p污水处理装置 p热电装置 p维修车间 p电仪车间 p供水车间 p化学水 p分析化验 20 常减压装置工艺流程简图常减压装置工艺流程简图 21 乙烯裂解装置工艺流程简图乙烯裂解装置工艺流程简图 22 1 1、生产性毒物、生产性毒物 直接接触有直接接触有300300余种，其中高毒余种，其中高毒3030 余种（硫化氢、氨、苯、丙烯腈等）。常用危险化余种（硫化氢、氨、苯、丙烯腈等）。常用危险化 学品有余种，具有易燃易爆、氧化、腐蚀、学品有余种，具有易燃易爆、氧化、腐蚀、 有毒等特性，包括石油及其制品，催化剂、添加（有毒等特性，包括石油及其制品，催化剂、添加（ 助）剂、溶剂，化工原料与产品三大类助）剂、溶剂，化工原料与产品三大类 2 2、生产性粉尘、生产性粉尘 煤尘、电焊尘、水泥尘、催化剂尘煤尘、电焊尘、水泥尘、催化剂尘 、纤维尘等、纤维尘等 3 3、物理因素、物理因素 噪声、振动、高温、低温、紫外辐射噪声、振动、高温、低温、紫外辐射 、电离辐射（种源相）、非电离辐射（工频电、电离辐射（种源相）、非电离辐射（工频电 场、微波等）场、微波等） 4 4、生物因素、生物因素 血吸虫、其它（蚊、蚤等）血吸虫、其它（蚊、蚤等） 5 5、心理因素、心理因素 单调作业、夜班作业、脑力作业等单调作业、夜班作业、脑力作业等 石油化工主要职业病危害种类石油化工主要职业病危害种类 23 （一）职业病构成（一）职业病构成 不要忽略在某一职业职业 人群中通常属罕见见的发发病率极 低的肿肿瘤出现现高发现发现 象。例如生产氯产氯 乙烯单烯单 体的 工人发发生肝血管肉瘤，接触石棉工人发发生间间皮瘤等 24 石油化工企业生产性有毒物质影响范围及石油化工企业生产性有毒物质影响范围及 暴露（接触）人群分布暴露（接触）人群分布 25 急性职业中毒情况 26 急性硫化氢中毒作业系统统计急性硫化氢中毒作业系统统计 序 序 号号 作作 业业 系系 统统 构成比（构成比（%） 1 1 巡检巡检/ /操作操作 23.1323.13 2 2 检修检修 17.1617.16 3 3 吹扫吹扫/ /清油清油 14.1814.18 4 4 装瓶装瓶 11.9411.94 5 5 管线脱水管线脱水 11.1911.19 6 6 排污排污 8.28.2 7 7 检尺检尺 6.726.72 8 8 其它其它 7.467.46 27 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 28 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 -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 29 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 30 5 .2.2 燃烧烧和爆炸指数(FEI) 减少危险险率的第一步是分辨各种物质质潜在的燃 烧烧和爆炸趋势趋势 。燃烧烧和爆炸指数(FEI)较较精确地 反映了物质质潜在的燃烧烧和爆炸性能。 (1) 物质质因子(MF) (2) 特殊物质质的危害因子(SMH) (3) 一般过过程的危害因子(GPH) (4) 专门过专门过 程的危害因子(SPH) 于一个特定单单元或物质质的燃烧烧和爆炸指数FEI计计算 公式为为 FEI=MF（1+SMH）（1+GPH）（1+SPH） 31 5.3 化工过过程能耗分析与评评价 分析 5 .3 的概念 物质质的有效能，是指物质质(物系)所具有的能 够转够转 化有用功的那部分能量。 AE=(H-T0S)-( H0-T0S0) 式中 AE该该物质质(物系)在给给定状态态下的有效能，kj; H该该物质质(物系)在给给定状态态下的焓焓，kJ； S该该物质质(物系)在给给定状态态下的熵熵，kJ ； T0规规定的参照状态态下的温度，K。 死态态T0=298.15K；P=1atm；基础浓础浓 度(地球)。 32 乘坐飞飞机旅行的FAFR值值 飞飞机旅行是目前世界上最安全的交通工具，它 绝绝少发发生重大事故，造成多人伤伤亡的事故率约约 为为三百万分之一。也就是说说，要积积累三百万个航 班，意味着每人每天坐一次飞飞机，这样飞这样飞 上 8200年，才有可能会不幸遇到一次飞飞行事故，三 百万分之一的事故概率，说说明飞飞机这这种交通工具 是最安全的，它甚至比走路和骑骑自行车车都要安全 ，更不用说说汽车车、火车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 ，每次航班飞飞行2小时时，6106小时时死100人， FAFR=1667 33 表1 为为英国各类类工作的危险险率。 工业类业类 型 FAFR值劳动值劳动 一亿亿 小时时的死亡率 年死亡概率每日8小 时时，每月20天， 每年1920小时时 化工3.56.7510-5 英国全工业业47.6810-5 钢铁钢铁8 1.5410-4 捕鱼鱼356.7210-4 煤矿矿40 7.6810-4 铁铁路搬道员员45 8.6410-4 建筑67 1.2810-3 飞飞机乘务员务员 2504.810-3 拳击击 70001.3410-1 狩猎竞赛猎竞赛 500009.610-1 34 FAFR死亡频频率 FAFR Fatal Accident Frequency Rates 35 燃烧烧和爆炸指数(FEI) 物质质因子是表述物质质在燃烧烧或其他化学反应应引起 的火灾、爆炸时释时释 放能量大小的内在特性，是一 个最基础础的数值值。 物质质系数是由美国消防协协会规规定的NF、NR(分别别 代表物质质的燃烧烧性和化学活性)决定的。 36 这这是美国道化学公司于1964年首次使用的一种安全评评价方法，它是对对化工 工艺过艺过 程和生产产装置的火灾、爆炸危险险性进进行评评价及采取相应应安全措施的一 种方法。因火灾、爆炸是石油化工厂面临临的最大危险险，一旦发发生往往是毁灭灭 性的灾难难，因此这这种评评价方法一出台就受到了国际际上的广泛关注。到1993年 已发发展到第七版，而且不断地有安全专专家对对此法进进行修订订完善，目前已成为为 石油化工厂安全评评价中广泛应应用的一种方法。 火灾爆炸指数法运用了大量的实验实验 数据和实实践结结果，以被评评价单单元中的重 要物质质系数(MF)为为基础础，用一般工艺艺危险险