（安全技术及工程专业论文）化工装置安全评价软件研究与实现.pdf

化工装置安全评价软件研究与实现 t h e d e v e l o p m e n ta n d r e a l i z a t i o no f s a f e t ya s s e s s m e n ts o f t w a r ef o r c h e m i c a le q u i p m e n t a b s t r a c t c o u n t r i e si nt h ew o r l dh a v eb e n tt h e m s e l v e st op r e v e n t i n gg r a v ea c c i d e n to c c u r r i n gi n t h ep e t r o c h e m i c a li n d l i s t r y ，a n ds a f e t ya s s e s s m e n ti so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tm e 嬲u l - e s s a f e t y 瓣s s m e mi si nf a v o ro ff i n d i n go u tp o t e n t i a ld a n g e r o u sf a c t o r si nt h es y s t e ma n d c a l c u l m i n ga c c i d e n ta f t e r m a t h ，s ot h a tw ec a l lt a k ee f f e c t u a lm e a s u r e st od e c r e a s et h el o s so f t h ea c c i d e n tt ot h em i n i m u m q u a n t i f i c a t i o n a ls a f e t y 龇s s m e n ta n da c c i d e n ta f t e r m a t h m o d e la l er e l a t e dt oag r e a td e a lo fp a r a m e t e r s ，a n dm a n u a lc a l c u l a t i o nc a nh a r d l ys e t t l ef o r t h en e e do ft i m ea n dv e r a c i t y t h e r e f o r e c o m b i n i n gt h ec o m p u t e rt e c h n i q u ew i ms a f e t y a s s e s s m e n tm e t h o di sa b l et oi m p r o v et h e e v a l u a t i v es p e e da n dt h er e s e tv e r a c i t y t h i sp a p e rd e v e l o p sac o m p u t e rs o f t w a r eo fq u a n t i f i c a t i o n a la s s e s s m e n tf o rc h e m i c a l e q u i p m e n t n em a j o rw o r ka n dc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ( 1 ) b a s e do nt h ea n a l y s i so ft y p i c a ls a f e t ya s s e s s m e n tm e t h o d sa n da c c i d e n ta f t e r m a t h m o d e l s ，t h ed i s q u i s i t i v ei d e aa n dd e s i g no fc o m p u t e ra i d e ds a f e t ya s s e s s m e n ti sc o n f i r m e d ( 2 ) h e a to fc o m b u s t i o n , m e l t i n gp o i n t , b o i l i n gp o i n tp a r a m e t e r so f3 0 0k i n d so fc h e m i c s u b s t a n c ea r ec o u e e t e d ，i n c l u d i n gh y d r o c a r b o n ，a l d e h y d e ，k i o t oe t c ，a n do c c u p a t i o n a lh a r m c r i t i c a ls t a n d a r dv a l u ea l ea l s oc o l l e c t e d i n c l u d i n gp o i s o na n dp o w d e re r e t h ed a t a b a s eo f d a n g e r o u ss u b s t a n c ep a r a m e t e r si se s t a b l i s h e d ，a n dm a n yu s e f u lf u n c t i o n s , i n c l u d i n gd a t a b a s e q u e r y , a d d i t i o n ，d e l e t i o n ，u p d a t ea r eo f f e r e db yt h es o f t w a r e ( 3 ) t h en e w e s te n a c t e dl a wa n dc r i t e r i o nr e l a t e dt os a f e t yp r o d u c t i o ni np e t r o c h e m i s t r y i n d u s t r ya f ec o l l e c t e d u s i n gv i s u a lc l a ms o f t w a r et ow r i t el a wa n dc r i t e r i o nd o c u m e n t , a n d t h eu s e tc a l lq u e r yt h ec o r r e l a t i v es t a n d a r da n de r i t e r i o ni nt h ep r o c e s so fs a f e t ya s s e s s m e n t ， s ot h a ti tc a l lo f f e rb a s i sf o rt h ea s s e s s m e n t ( 4 ) b a s e do nt h et e c h n i q u eo fv i s u a lb a s i c6 0p r o g r a ml a n g u a g ev i s i t i n ga c c e s s d a t a b a s e ，a ne v a l u a t i v es o r w a r ei sd e v e l o p e d ，i n c l u d i n gd o c u m e n tm a n a g e m e n tm o d u l e ， e v a l u a t i v em e t h o dm o d l l l e ，a f t e r m a t hf o r e c a s tm o d i l l e ，o c c u p a t i o n a ls a n i t a t i o nm o d u l ea n d b e l pm o d u l e i nt h ed e s i g no f t h ea f t e r m a t hf o r e c a s tm o d u l e , t h ep i c t u r ef u n c t i o ni su s e dt o d e s c r i b et h ev a r i e t y 仃c n df o rd i f f e r e n ta c c i d e n ta f t e r m a t ha l o n gw i t hc e r t a i np a r a m e t e r t h e s o f t w a r ei sf r i e n d l y , s i m p l ea n de a s yt ou s e ，t h eu s e rc a ne a s i l yf i n i s hs a f e t ya s s e s s m e n tb y i n p u t t i n ga n dc h o o s i n gp a r a m e t e r sa c c o r d i n gt ot h ep r o g r a mp r o m p t 大连理工大学硕士学位论文 ( 5 ) 1 kc r i t i c a l i t ym e t h o di su s e dt oe v a l u a t e2 a - dp r o d u c tl i n eb yt h es o f t w a r e ，t h e n m o n dm e t h o da n dd o wm e n t h o da r er e s p e c t i v e l yu s e dt oe v a l u a t ee s t e r i f i a b l eu n i ta n dm a t c h e m u l s i o nu n i t n 地c a s eo fc o m i n u o u sl e a k i n e s sa n dm o m e n t a r yl e a k i n e s si na m m o n i a d e p o s i t e da r e ai ss i m u l a t e db yt h es o l t w a r e ，a n dt h ep a p e rq u a l i t a t i v e l ys u m m a r i z et h et r e n d f o rd i f f u s e de x t e n to fc o n t i n u o u s1 e a k i n e s s a l o n gw i t h d i f f e r e n tw i n ds p e e d d i f f e r e n t l e a k i n e s sa r e aa n dt h et r e n df o rd i f f u s e de x t e n to fm o m e n t a r yl e a k i n e s sa l o n gw i t hd i f f e r e n t t i m em o v i n gi nt h ea i r ( 6 ) ms o f t w a r ec a nb eu s e dt oa s s e s ss y s t e m i cf a t a l n e s so fp r o d u c t i v ea n dd e p o s i t e d e q u i p m e n t si np e t r o c h e m i c a li n d u s t r y a n di sw o r t ho fe n g i n e e d n ga p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：s a f e t ya s s e s s m e n t ：p e t r o c h e m i c a li n d u s t r y ：c h e m i c a le q u i p m e n t ；e v a l u a t i v e s o r w a r e 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本- j o f 究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意 作者签名：塑塑垫日期：幽：! 丝 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：豳壑 导师签名： 且年月卫日 大连理工大学硕士学位论文 引言 人类进入工业社会以后，生产过程中的危险成为威胁人类安全和健康的主要因素之 一。随着石油化学工业的发展，大量易燃、易爆、有毒、有害、有腐蚀性等危险化学品 不断问世，它们作为工业生产的原料或产品出现在生产、加工、处理、储存、运输、经 营过程中。化学品的危险特性给人类的生产活动和生活带来了极大的威胁。2 0 世纪7 0 年代后期发生了许多举世震惊的火灾、爆炸、有毒物质泄漏的重大事故( 1 1 。如1 9 7 4 年英 国夫利克斯保罗化工厂发生的环己烷蒸气云爆炸事故，死亡2 s 人，受伤8 9 人、2 4 5 0 栋房屋损坏，直接经济损失达7 0 0 万美元。1 9 7 6 年意大利赛维索( s e v e s o ) 市一家化工厂 的二恶英泄漏，造成4 5 0 人急性中毒，迫使2 2 万人紧急疏散1 2 ) 。2 0 0 6 年7 月3 1 日上午， 安徽滁州来安县县城西面的一家“金邦医药化工有限公司”甲醇钠生产车间发生火灾，几 百个平方的厂房燃起熊熊大火，浓烟遮蔽了附近方圆几公里的天空，历经7 小时才将火 势扑灭，被迫疏散了七八千群众。国内外的火灾、爆炸、毒物泄漏等事故屡见不鲜，因此， 如何确保石油化工企业的安全生产、识别危险有害因素、采取对策措施是一项十分重要 的工作。 在我国，国务院关于特大安全事故行政责任追究的规定、安全生产法，危险 化学品安全管理条例等法律法规的颁布实施，为安全生产工作提供了可靠的法律依据。 安全评价是对系统中存在的危险、有害因素进行识别与分析，判断系统发生事故和职业 危害的可能性及严重程度，提出安全对策措施，从而为制定防范措施和管理决策提供科 学依据。国内外用于安全评价的方法有很多种，目前比较成熟方法的主要有安全检查表 法、危险度评价法、预先危险性分析、故障类型及影响分析、危险与可操作性研究、事 故树、事件树、d o w 化学火灾爆炸危险指数评价法、i c i 蒙德法、概率理论分析、马尔 可夫模型分析、模糊矩阵法等。在实际评价工作中，往往将定性和定量安全评价方法互 相补充使用，如我国颁布的光气及光气化产品生产装置安全评价通则采用“检查表 一危险指数法一系统安全分析”三阶段评价方法【3 j ，日本劳动省的“化工厂安全评价六阶 段法”1 4 】等，评价方法的综合使用使得评价目标更加明确、评价结果更加全面。近年来， 随着计算机技术的广泛应用，信息处理技术已成为现代社会化生产力的关键，具有非常 重要的战略地位。计算机软件技术以其独特的知识形态，已经成为信息技术的核心。将 计算机软件技术应用到石油化工企业的安全评价已成为必然的发展方向，它能够解决安 全评价人员不足和安全信息量庞大的矛盾，能够促进企业的信息化建设，使安全评价规 范化、科学化、现代化【5 】。 化工装置安全评价软件研究与实现 本文针对石油化工企业易发生火灾、爆炸、毒物泄漏等重大事故的特点，分析对比 了各种评价方法的特点及其相互联系，总结了事故后果模型中重要参数对事故后果的影 响情况。将适合予石油化工企业的比较成熟的危险度评价法、道化学法、蒙德法和火灾、 爆炸、毒物扩散后果模型及职业卫生评价方法有机的结合起来，并应用面向对象编程及 数据库技术，将安全评价体系程序化，开发出一套包括数据库管理子模块、评价方法子 模块、事故预测子模块、职业卫生子模块的安全评价软件。该软件的实现可以在企业安 全预评价、现状综合评价、事故后果模拟等方面得到广泛应用，使评价工作更加简单易 行。 大连理工大学硕士学位论文 1 文献综述 1 1 安全评价概述 1 1 1 安全评价的概念及其分类 安全评价是以实现工程、系统安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对工程、 系统中存在的危害因素进行识别与分析，判断工程、系统发生事故、职业危害的可能性 及其严重程度，提出工程、系统安全技术防范措施和管理对策措施的过程1 6 l 。安全评价 是安全系统工程的一个重要组成部分，也是实施安全管理的一种重要的技术手段，它的 最终目的是提出控制或消除危险，防止事故发生的对策，为确定系统安全目标，制定系 统安全规划，实现最优化的系统安全奠定基础【7 】。 ( 1 ) 根据工程、系统生命周期和评价的目的将系统安全评价分为安全预评价、安 全验收评价、安全现状评价和专项安全评价。 安全预评价是根据建设项目可行性研究报告内容，分析和预测该建设项目可能存在 的危险、有害因素的种类和程度，提出合理可行的安全对策措施及建议。安全预评价是 在项目建设前应用安全评价的原理和方法对系统的危险性进行预测性评价。 安全验收评价是在建设项目竣工验收之前、试生产运行正常后，通过对建设项目设 施、设备、装置实际运行状况及管理状况的安全评价，查找出该建设项目投产后存在的 危险、有害因素并确定其危险危害程度，提出合理可行的安全对策措施和建议。 安全现状评价是针对某一生产经营单位总体或局部的生产经营活动的安全现状进 行的系统安全评价。通过评价查找其存在的危险、有害因素，确定危险程度，提出合理 的安全对策措施及建议。 专项安全评价是针对某一特定的行业、产品、生产方式、生产工艺或生产装置等， 存在的危险、有害因素进行的安全评价，确定危险程度，提出合理的安全对策措施及建 议。 ( 2 ) 根据评价结果类型可以分为定性评价和定量评价。 定性安全评价方法主要是根据经验和直观判断对生产系统的工艺、设备、设施、环 境、人员和管理等方面的状况进行定性分析，安全评价结果是一些定性的指标，如是否 达到了某项安全要求、危险程度分级、事故类别和导致事故发生的因素等。但定性安全 评价方法往往依靠经验，带有一定的局限性，安全评价结果有时因参加评价人员的经验 和经历等有一定的差异。 化工装置安全评价软件研究与实现 定量安全评价方法是运用基于大量的实验结果和广泛的事故资料统计分析获得的 指标或规律( 数学模型) ，对生产系统的工艺、设备、设施、环境、人员和管理等方面 的状况进行定量的计算，安全评价结果是一些定量的指标，如事故发生概率、事故伤害 ( 或破坏) 范围、危险性指数、事故致因因素的事故关联度或重要度等。定量安全评价 方法获得的评价结果具有可比性，但往往需要大量的计算，并且对基础数据的依赖性很 大。 1 1 2 安全评价的目的 安全评价的目的是查找、分析和预测工程、系统中存在的危险危害因素及可能导 致的危险危害后果和程度，提出合理可行的安全对策措施，指导危险源监控和事故预防， 以达到最低事故率、最少事故损失和最优安全投资效益。其主要目的包括以下几个方面； ( 1 ) 实现全过程的安全控制 在设计之前进行安全评价，其目的是避免选用不安全的工艺流程、危险的原材料以 及不合格的设备、设施；或当必须采用时，提出降低或消除危险的有效方法。设计之后 进行安全评价，其目的是查出设计中的缺陷和不足，及早采取改进和预防措施。系统建 成后运行阶段进行安全评价，其目的是了解系统的现实危险性，为进一步采取降低危险 性的措施提供依据。 ( 2 ) 为选择系统安全的最优方案提供依据 通过分析系统存在的危险源的数量及分布、事故的概率、事故严重程度，预测并提 出应采取的安全对策措施等，为决策者和管理者根据评价结果选择系统安全最优方案提 供依据。 ( 3 ) 为实现安全技术、安全管理的标准化和科学化创造条件 通过对设备、设施或系统在安全过程中的安全性是否符合有关技术标准和规范规定 的评价，对照技术标准、规范找出存在的问题和不足，以实现安全技术和安全管理的标 准化、科学化。 ( 4 ) 促进实现生产经营单位本质安全化 系统地从工程规划、设计、建设、运行等过程，对事故和事故隐患进行科学分析， 针对事故和事故隐患发生的各种原因事件和条件，提出消除危险的最佳技术措施方案。 特别是从设计上采取相应措施，实现生产过程的本质安全化，做到即使发生误操作或设 各故障时，系统存在的危险因素也不会导致重大事故发生。 大连理工大学硕士学位论文 1 1 3 安全评价的内容和程序 ( 1 ) 安全评价的内容【8 l 安全评价的内容包括危险有害因素辨识与分析、危险性评价、确定可接受风险和制 定安全对策措施，用图1 1 表示。 安全评价 i 危险有害因素辨 危险性 确定可接受制定安全 识与分析 评价 风险措施 危险源辨识事故后果 企业情况分析安全管理措施 事故隐患辨识事故可能性 可接受风险标准安全技术措施 事故类别辨识 危险性分级标准不可接受风险识 现有措施分析 危险性分级剐 图1 1 安全评价的基本内容 f i g 1 1 b a s a lc o n t e n t so f s a f e t ya s s e s s m e n t 通过危险有害因素辨识与分析，找出可能存在的危险源，分析他们可能导致的事故 类型，以及目前采取的安全对策措施的有效性和实用性；危险性评价是采用定量或定性 安全评价方法，预测危险源导致事故的可能性和严重程度，进行危险性的分级；确定可 按受风险是根据识别出的危险有害因素和可能导致事故的危险性以及企业自身的条件， 建立可接受风险指标，并确定哪些是可接受风险，哪些是不可接受风险；根据风险的分 级和确定的不可接受风险以及企业的经济条件，制定安全对策措施，有效地控制各类风 险。在实际的安全评价过程中，上述四个方面的工作不能截然分开，孤立进行，而是相 互交叉，相互重叠于整个管理工作中的。 ( 2 ) 安全评价的程序1 9 】 安全评价的程序包括：准备阶段；危险、有害因素识别与分析；定性定量评价：安 全对策措施及建议；评价结论及建议；编制安全评价报告。 1 1 4 几种重要的安全评价方法简介 ( 1 ) 定性安全评价方法1 6 引 化工装置安全评价软件研究与实现 安全检查表法 安全检查表法( s a f e t yc h e c k l i s t a n a l y s i s ) 是为了查找工程、系统中各种设备设簏、 物料、工件、操作、管理和组织措施中的危险有害因素，事先把检查对象加以分解，将 大系统分割成若干小的子系统，以提问或打分的形式，将检查项目列表逐项检查。安全 检查表分析法简单、经济、有效，因而被经常使用。但因为它是以经验为主的方法，用 于安全评价时，成功与否很大程度上取决于检查表编制人员的专业知识和经验水平，如 果检查表不完整，评价人员就很难对危险性状况作有效的分析。 安全检查表简单、经济、有效，可用于安全生产管理和熟知的工艺设计、物料、设 备或操作规程的分析，也可用于新工艺过程的早期开发阶段，来识别和消除在类似系统 多年操作中所发现的危险，用于作定性分析，不能提供事故后果及危险性分析。 预先危险分析 预先危险分析( p r e l i m i n a r yh a z a r da n a l y s i s , p h a ) 又称初步危险分析，是一项为实 现系统安全进行危害分析的初始工作。常用于对潜在危险了解较少和无法凭经验觉察的 工艺项目的初步设计或工艺装置的研究和开发中，或用于对危险物质和项目装置的主要 工艺区域等在开发初期阶段( 包括设计、施工和生产前) 对物料、装置、工艺过程以及 能量失控时可能出现的危险性类别、出现条件及可能导致事故的后果，做宏观的概略分 析。完成危险预先分析的过程中应考虑以下因素： 第一，物料和危险设备。如燃料、高反应活性物质、有毒物质；爆炸、高压系统、 其他储能系统。 第二，设备与物料之间的与安全有关的隔离装置。如物料的相互作用、火灾爆炸 产生和发展、控制停车系统。 第三，影响设各和物料的环境因素。如地震、振动、极端环境温度、湿度等。 第四，操作、测试、维修及紧急处置规程。如人为失误的重要性、操作人员的作用、 设备布置可接近性，人员的安全保护。 第五，辅助设施。如储槽、测试设备、培训、公用工程。 第六，与安全有关的设备。如调节系统、备用、灭火及人员保护设备。 对工艺过程的每一个区域，都要识别危险并分析这些危险的可能原因及导致事故的 可能后果。通常，列出足够数量的原因以判断事故的可靠性或可能性，然后分析每种事 故所造成的后果，这些后果表示可能事故的最坏结果，最后列出消除或减少危险的建议。 ( 2 ) 概率危险性评价方法【恤1 2 】 故障类型及影响分析 一6 一 大连理工大学硕士学位论文 故障类型及影响分析( f a i l u r em o d ee f f e c ta n a l y s i s , f m e a ) 是采用系统分割的方法， 根据需要把系统分割为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。 f m e a 分为以下几个步骤： 第一步，明确分析的对象及范围，并分析系统的功能、特性及运行条件，按照功能 划分为若干子系统，找出各予系统的功能，结构与动作上的相互联系，收集有关资料， 如设计任务书、设计说明书、有关标准、规范、工艺流程等，了解故障机理。 第二步，确定分析的基本要求，通常满足以下四个方面：乱分清系统主要功能和次 要功能在不同阶段的任务；b 逐个分析易发生故障的零部件；c 关键部分要深入分析， 次要部分分析可简略；d 有切实可行的监测方法和处理措施。 第三步，详细说明所分析的系统，包括两部分内容：a 系统的功能说明，包含各子 系统及其构成要素的功能叙述；b 系统功能框图，通过图解方式形象地表示出各子系统 在故障状态时对整个系统的影响。 第四步，分析故障类型及影响，通过对系统功能框图所列全部项目的分析，判明系 统中所有实际可能出现的故障类型。 事故树 事故树分析( f a u l tt r e ea n a l y s i s ，f t a ) 是从结果到原因找出与灾害事故有关的 各种因素之间因果关系及逻辑关系的分析方法。用图形的方式表明系统是怎样发生故障 的，包括人和环境的影响对系统故障的作用，有层次的分别描述了在系统故障中，各中 间事件的相互关系。事故树的分析分为以下几个步骤： 第一步，详细了解系统状态及各种参数，给出工艺流程图或平面布置图。 第二步，收集事故案例( 国内外同行业、同类装置曾经发生的) ，从中找出后果严 重且较易发生的事故作为顶事件。根据经验教训和事故案例，经统计分析后，求解事故 发生的概率，确定要控制的事故目标值。然后从顶事件起按其逻辑关系，构建事故树。 第三步，作定性分析，写出顶上事件的结构函数，通过布尔代数化简，可得出最小 割集，确定个基本事件的结构重要度。 第四步，定量分析，根据基本事件的概率，定量的计算出顶上事件发生的概率。 事故树能识别导致事故的基本事件( 基本的设备故障) 与人为失误的组合，可为人 们提供设法避免或减少导致事故基本原因的途径，从而降低事故发生的可能性；对导致 灾害事故的各种因素及逻辑关系作出全面、简洁和形象的描述；便于查明系统内固有的 或潜在的各种危险因素，为设计、施工和管理提供科学依据。但是事故树的步骤较多， 计算比较复杂，在国内数据较少，进行定量分析还需要做大量的工作。 化工装置安全评价软件研究与实现 事件树 事件树( e v e n tt r e ea n a l y s i s ，e t a ) 是在给定一个初始事件( 该初始事件来自于系 统内的失效或外部事件) 的情况下，交替考虑成功和失败的两种可能性，然后再以这两 种可能性作为新的初始事件，继续分析，直到找到此初始事件可能导致的各种事件序列 的结果，从而定性或定量的评价系统的特性，并帮助分析人员获得正确的决策，它常用 于安全系统的事故分析和系统的可靠性分析。事件树的分析分为以下几个步骤： 第一步，确定初始事件，一般指系统故障、设备失效、工艺异常、人的事故等，它 们都是由事先设想或估计的。同时也设定为防止它们继续发展的安全措施、操作人员处 理措施和程序等，安全措施通常包括：能自动对初始事件作出反应的安全系统、如自动 停车系统；初始事件发生时的报警装置；供操作人员作出正确处理的操作规程；防止事 故进一步扩大的措施。 第二步，编制事件树图，将初始事件写在左边，各种设定的安全措施按先后写在顶 端横栏内。 第三步，阐明事故结果，通过事件树分析，可得出初始事件导致的各种事故结果。 第四步，定量计算、分级，如果已知各步事件的发生概率，即可进行定量计算( 设 个歧点的失败概率为只，则成功概率为l 一只) ，根据定量计算的结果，作为事故严重程 度的分级。 事件树是一种图解形式，从原因到结果，可将严重事故的动态发展过程全部揭示出 来。其优点是：概率可以按照路径为基础分到结点；整个结果的范围可以在整个树中得 到改善；事件树是依赖于时间的，在检查系统和人的响应造成潜在事故时是理想的。但 是事件树成长很快，为了保持合理的大小，往往使分析必须非常粗，缺少像事故树中的 数学混合应用。 ( 3 ) 危险指数评价方法 道化学火灾爆炸危险指数法 道化学公司于1 9 6 4 年提出了火灾爆炸指数的第一版，之后又经过了7 次的更新1 1 3 。 起初的三个版本主要是对指数的确定做了改进和精确。第四版时描述了简单一致的指 数，并提出两个全新的概念：最大预计损失和毒性指数。第五版形成了一个危险评价体 系，它包括指数计算方法的改进，增加了对新的折扣系数的考虑和根据最大可能停产日 数来计算停产损失。第六版对评估背景中做了补充，包括增加商业因素的间歇的影响和 物质毒性预防措施折扣系数的简化。第七版没有实质性的改变，只是在第六版的基础上 做了些小的修改，使方法的应用可以变得更加方便。 一8 一 大连理工大学硕士学位论文 i c i 蒙德法 1 9 7 4 年英国帝国化学公司( i c i ) 蒙德( m o n d ) 部在对现有装置及计划建设装置 的危险性研究中，以道化学方法【1 4 l 思想为基础，发展了一套对具有火灾、爆炸、毒性危 险性的装置进行安全评价的方法，即蒙德法。该方法对道化学法进行了几方面的补充， 其中最重要的两方面研究是：第一，引进了毒性的概念，将道化学公司的“火灾爆炸指 数”扩展到包括物质毒性在内的“火灾、爆炸、毒性指标”的初期评价，使对装置潜在 危险性的初期评价更加切合实际；第二，发展了容器、安全态度等补偿系数( 补偿系数 小于1 ) ，对采取安全对策措施加以补偿后的情况进行最终评价，从而使预测定量化更 具有实用意义嘲。 化工厂危险程度分级法 9 1 1 9 9 2 年由原化工部劳动保护研究所研制开发的“化工厂危险程度分级”项目通过了 劳动部组织的专家鉴定。该项目以“道化学评价方法”为基础，结合我国化工企业实际， 提出了评价整个工厂危险性的方法。评价过程主要分为以下几个部分： ； 第一步，按工艺流程或设备布局划分为若干个单元。i 第二步，确定单元内主要物质的火灾爆炸性指数f j 和毒性指标p i ，求出物质指数 m i ，m r = 只4 - 霉。 第三步，根据各危险物质所处的工艺状态及其量，分别确定相应的状态系数k 。和 物质量w i ，从而求得单元的物量指数w f ，f c f = ( m 墨形) “”。 第四步，根据设计中的工艺条件、设备状况、厂房结构及环境情况等，确定相应的 修正系数。工艺系数，设备系数a ：，厂房系数吼，环境系数铂。 第五步，求出单元的固有危险指数“，g j t - w f 口：- 吼。 第六步，根据设计中安全设施配置情况，确定单元的安全设施修正系数口。 第七步，求单元的现实的危险指数g j ，g ，= g j a 5 。 ， i 第八步，计算系统的危险指数g ，g = ( g ；5 ) i 。 面 1 2 系统安全工程与安全评价 1 2 1 系统安全及系统安全工程 ( 1 ) 系统安全 化工装置安全评价软件研究与实现 系统安全是指在系统寿命期间内应用系统安全工程和管理方法，识别系统中的危险 源，定性或定量表征其危险性，并采取控制措施使其危险性最小化，从而使系统在规定 的性能、时间和成本范围内达到最佳的可接受安全程度。系统安全是人们为解决复杂系 统的安全性为题丽开发、研究出来的安全理论、方法体系。 ( 2 ) 系统安全工程 系统安全工程运用科学和工程技术手段辨识、消除或控制系统中的危险源，实现系 统安全。系统安全工程包括系统危险源辨识、危险性评价、危险源控制等基本内容。 危险源辨识 发现、识别系统中的危险源，是危险源控制的基础。系统安全分析方法是危险源辨 识的主要方法。此方法可以用于辨识已有事故记录的危险源，也用于辨识没有事故经验 的系统的危险源。 危险性评价 评价危险源导致事故、造成人员伤害或财产损失的危险程度的工作。系统中往往有 许多危险源，系统危险性评价是对系统中危险源危险性的综合评价。危险性评价是对系 统进行“危险检出”的工作，即判断系统固有危险源的危险性是否在“社会允许的安全 限度”以上，以决定是否应采取危险源控制措施。 危险源控制 利用工程技术和管理手段消除、控制危险源。防止危险源导致事故、造成人员伤害 和财物损失的工作。 系统安全工程的三个内容并非严格的分阶段进行，而是相互交叉、相互重叠进行的， 它们既有独立内涵，又相互融合，构成了系统安全的有机整体。 1 2 2 基于系统安全工程思想的安全评价 ( 1 ) 确定“社会允许的安全限度”是安全评价的前提。“社会允许的安全限度”即 公众在一定历史阶段、一定生产经营领域所能接受的危险程度。国家、行业的法律、法 规或强制性标准，社会的道德规范等是确定“社会允许的安全限度”的依据。人类在追 求更加舒适、安全的生活、生产环境的同时，“社会允许的安全限度”呈现动态递减的 趋势。因此，不断以新的标准和更高的要求进行系统安全评价是必须的。 ( 2 ) 与危险性评价不同，系统安全评价是对系统进行“安全确认”的工作。系统通 常具有安全性、危险性和中间性三种因素，为了确认系统安全，不但要判断系统危险性 因素发生事故的条件，还要判断那些中间性因素在系统生命期内趋向恶化而成为潜在危 险性因素的条件。只有杜绝或严格控制了这些条件的系统。才是安全系统。因此安全评 大连理工大学硕士学位论文 价既要以“社会允许的安全限度”的角度来考查系统，又不同局限于此，要重视对上述 属于中间性因素的潜在危险性因素的判断和评价。 ( 3 ) 系统危险性包含系统发生各种事故的可能性和事故后果的严重性两层含义。由 于危险具有绝对性，事故具有随机性，彻底杜绝各类事故只是人类的理想，必须采取有 效措施，预防和控制事故后果。为了预防各类事故和事故后果，不但要对系统危险源的 大小、方位进行确认，更要对系统因危险源的作用而出现的偏差、故障、隐患、异常等 危险状态进行识别，还要对系统发生事故的影响范围和影响程度进行评估。因此，安全 评价不但要估计事故发生的可能性，而且要估计事故后果的严重性。 1 3 国外安全评价技术的发展与软件介绍 安全评价技术起源于2 0 世纪3 0 年代，是随着保险业的发展而发展起来的。保险公 司为客户承担各种风险，必须收取一定的费用，而收取费用多少是由所承担的风险大小 决定的。因此，就产生了一个衡量风险程度的问题，这个衡量风险程度的过程就是当时 美国保险协会所从事的风险评价。 安全评价技术到6 0 年代得到很大的发展，首先应用于军事工业。美国于1 9 6 2 年公 布了第一个有关系统安全的说明书空军弹道导弹系统安全工程，这是系统安全理论 的首次实际应用；系统安全工程的发展和应用，为预测、预防事故的安全评价奠定了基 础【1 5 】。 1 9 6 4 年美国道化学公司根据化工生产的特点，首次提出了用火灾爆炸指数方法对化 工生产装置进行安全评价。该法从1 9 6 4 年到1 9 9 4 年修改了六次，已发展到第七版，评 价方法日趋科学、合理、完善。该法在世界工业界得到广泛的应用。1 9 7 4 年英国i c i 公 司蒙德( m o n d ) 分部对道化学公司的方法进行了补充并增加了毒性指标，对所采取的安 全措施引进了补偿系数的概念，提出了“蒙德火灾、爆炸、毒性指数平价法”。1 9 7 4 年提 出的核电站风险报告( 拉姆森报告) ，被认为是运用系统安全工程方法对核电站进行 安全评价的典型材料。报告中运用了故障树和事件树分析，通过计算确定了原子能反应 堆事故的发生概率。1 9 5 7 年开发的“故障类型和影响分析”被进一步完善为“故障类型、 影响、致命度分析”，这成为宇宙飞船硬件可靠性分析的基础【1 6 1 。1 9 7 6 年日本劳动省公 布了“化工厂六阶段安全平价法”，并开发了疋田方法和冈山法【1 7 j 。 近年来，由于恶性事故造成的严重人员伤亡和巨大财产损失，促使各国政府、议会 立法或颁布规章条例，规定工程项目、技术开发项目都必须进行安全评价，并对安全设 计提出明确的要求【6 j 。 化工装置安全评价软件研究与实现 随着信息处理技术和事故预防技术的进步，新的使用评价软件不断地进入市场。计 算机危险评价软件包可以帮助人们找出导致事故发生的主要原因，认识潜在事故的严重 程度，并确定减缓危险的方法【l j 。如s a f e t i 、s a v ei i 、s i g e m 、w h a z a n 、e f f e c t s 、 i r i m s 、p h a s t 、r i s k c u r v e s 、s a v e m o d e 、s t a r 等o 。 s a f e t i ( s o i t w a r ef o ra s s e s s m e n to ff l a m m a b l e ，e x p l o s i v e 。t o x i ci m p a c t ) 系统是一种 多功能的定量风险分析和危险评价软件包，适用于化工厂和其它类型工厂及交通运输行 业l l 引。该系统是由英国t e c h n i c al t d 公司于1 9 8 2 年开发的，至1 9 9 1 年已有2 5 个 s a f e t i 系统在运行中。该系统的评价结果可用数字或图形显示事故影响区，以及个人 和社会的风险，可根据风险严重度对可能发生的事故进行分级，有利于制定降低风险的 措施。 s i g e m 系统是由意大利t e m a 公司于1 9 8 4 年开发的一种应急管理软件，主要用于 风险评价，适用于风险管理者和应急计划制定者。它包括含有1 2 0 0 多种物质( 每年新增 5 0 种) 的危险物质数据库和6 种可并行使用的模型。 e f f e c t s 是由荷兰应用科学研究院( t n o ) 于1 9 8 5 年开发的，是一种定量风险分析 软件包，具有危险辨识和建模功能。至1 9 9 1 年已有1 7 0 多个e f f e c t s 系统在运行。该 系统已具有7 种事故模型，目前还在开发重( 稠密) 气体扩散模型，以改进e f f e c t s 的 功能。 w h a z a n ( w o r l d b a n kh a z a r da n a l y s i ss o i h a r e ) 是定量评价石油、化工、天然气等 过程工业危险性的计算机软件系统。该系统由危险物质数据库和一系列事故模型组成， 可及时估计可能发生的火灾、爆炸、毒物泄漏事故的后果。该系统是由英国t e c h n i c a l t d 公司于1 9 8 6 年开发的，含1 3 种火灾、爆炸和毒物泄漏事故模型。 s a v e 系统是一种定量风险分析( 概率和严重度) 软件包，有1 5 个事故模型，可用于火 灾、爆炸、毒物泄漏危险评价、工厂安全设计、安全报告以及事故预防等目的，评价结果 可用数值或图形显示工厂的个人和群体风险率。系统中的危险物质数据库包括9 种物质的 物理化学性质和致死量等，此外还有气象条件数据库( 7 2 种气象条件) ，还允许用户输入自己 要用的特殊气象条件，贮存的危险物质以及地理和人口分布情况。该系统是1 9 8 9 年由荷兰 咨询科学家公司开发的，使用方便，可适用于安全管理人员和应急计划制定人员。 f h a s t ( f r o c e s sh a z a r da n a l y s i ss c r e e n i n gt 0 0 1 ) 系统是英国t e c h n i c al t d 公司 1 9 8 9 年在s a f e t i 系统的基础上开发的风险评价软件包。该系统有8 个事故模型，能够 计算出毒性水平、辐射水平、爆燃、火球、喷射火焰、池火及爆炸压力等结果，适用于 应急计划制订者、安全人员，使用方便，用户可按需要增加新的物质。 大连理工大学硕士学位论文 s a f e m o d e ( s a f e t ya s s e s s m e n tf o re f f e c t i v em a n a g e m e n to fd a n g e r o u se v e n t s ) 系统是美 国t e c h n o l o g y & m a n a g e m e n ts y s t e m 公司1 9 8 9 年开发的定量风险评价软件。 一 s t a r ( s a f e t yt e c h n i q u e sf o rr i s k a s s e s s m e n t ) 系统是意大利s t a 公司1 9 8 9 年开发的风险 评价软件，适用于制订安全计划、应急反应、居民迁移、安全报告等。r i s k c u r v e s 系统 是荷兰t n 0 1 9 9 0 年开发的概率危险评价软件，主要适用于工业活动定量危险分析。 一些发展中国家也对高危险作业场