第4章-化工系统危险源辨识及评价.ppt

,第4章化工系统危险源辨识及评价,概述,危险源-就是危险出现的根源，是导致伤亡事故发生的不安全因素。危险源在一定的条件下可以发展成为“事故隐患”，而事故隐患继续失去控制，则转化为“事故”的可能性会大大增加。即通常说的：危险失控可导致事故；危险受控能获得安全。,危险辨识的主要内容,厂址及环境条件厂区平面布局（包括总图、运输线路及码头）建（构）筑物生产工艺过程生产设备、装置（化工设备、装置；机械设备；电气设备；特殊单体设备、装置；危险性较大设备；高处作业设备）粉尘、毒物、噪声、振动、辐射、高温、低温等有害作业部位。管理设施、事故应急抢救设施和辅助生产、生活卫生设施。劳动组织生理、心理因素和人机工程学因素等。,危险源辨识程序,危险源辨识程序分为两个部分：1、辨识方法及辨识单元的划分2、辨识和危害后果分析,危险源辨识方法及辨识单元的划分,危险源辨识方法包括以下几类：(1)直观经验法（包括对照分析法、类比推断法、专家评议法）(2)系统安全分析方法(3)参照GB18218-2000重大危险源辨识中的有关规定进行辨识,常用的辨识单元划分方法,(1)以危险危害因素的类别为主划分单元将具有共性危险因素、有害因素的场所和装置划分为一个单元。对工艺方案、总体布置及自然条件、社会环境对系统影响等综合方面危险危害因素的分析和评价，宜将整个系统作为一个辨识单元。(2)以装置和物质特征划分辨识单元按装置工艺功能划分按布置的相对独立性划分按工艺条件划分按储存、处理危险物品的潜在化学能、毒性和危险物品的数量划分按事故后果的严重性划分,危险危害因素辨识和危害后果分析,事故危害后果分析有较多的方法和技术手段，不同场所、不同物质、不同行业对技术分析的适用性也有较大差异。常用的有：美国道化学公司火灾及爆炸指数评价法；日本化工企业六阶段安全评价法；中国的易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法,危险源辨识的工作程序,(1)对辨识对象应有全面和较为深入地了解；(2)找出辨识区域所存在的危险物质、危险场所；(3)对辨识对象的全过程进行危险危害因素辨识；(4)根据相关标准对辨识对象是否构成重大危险源进行辨识；(5)对辨识对象可能发生事故的危害后果进行分析；(6)对构成重大危险源的场所进行重大危险源的参考分级，为各级安全生产监督部门的危险源分级管理提供参考依据；(7)划分辨识单元，并对所划分的辨识单元中的细节进行详尽分析；(8)为企业应急预案的制定、控制和预防事故发生，降低事故损失率提供基础依据。,重大危险源概述,重大危险源-指长期或临时生产、加工、搬运、使用或储存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。,重大危险源分类,(1)易燃、易爆、有毒物质的储罐区（储罐）；(2)易燃、易爆、有毒物质的库区（库）；3)具有火灾、爆炸、中毒危险的生产场所；(4)企业危险建（构）筑物；(5)压力管道；(6)锅炉；(7)压力容器。,重大危险源的危险性分级,国际国内通用的做法是以辨识单元固有危险性大小作为分级的依据。危险源分级的方法主要有两种：危险源静态分级方法，是分级的标准不变或分级结果不随分级的危险源数目多少而变化；动态分级方法，是危险源数目发生变化或分级的标准是可变的或两者皆可变。,危险源静态分级,危险源静态分级主要是以打分方式来进行的。方法的优点，这些危险源分级方法，有利于政府部门建立对危险源的监控机制。方法的缺点，虽然打分法操作起来比较简便，但受主观因素的影响，不同的人所打出的分数有很大的差异，危险性等级划分的尺度很难把握，势必影响危险分析的准确性。,危险源的动态分级,危险源的动态分级是按某种原则反复进行分级和修改，直到分级满足某种规则为止。分级的研究对象是全体同类危险源，其包含的元素的数目极大。要研究总体的元素不可能也不现实，只能根据抽样的部分去建立分级的标准。分级的标准不是一成不变的，可随样本数目进行动态调整，也可依据危险源等级划分的数目的改变而进行动态调整。危险源动态分级常用方法有：具有自组织模式聚类功能的无教师监督学习的神经网络方法、DT动态分级法等。,中国重大危险源的危险性分级,我国重大危险源的危险性分级尚未制定统一的分级标准，通常的做法是根据重大危险源的死亡半径进行分级，分为四级。一级重大危险源由国家主管部门直接控制；二级重大危险源由省和直辖市政府控制；三级由县、市政府控制；四级由企业重点管理控制。,用重大危险源的死亡半径R作为危险源分级标准时，定义：一级重大危险源：R200m二级重大危险源：100mR200m三级重大危险源：50mR100m四级重大危险源：R50m,化工系统的安全评价方法,安全评价方法是对生产系统的危险、有害因素及其危险、危害程度进行分析、评价的方法，是进行定性、定量安全评价的工具。,定性安全评价技术及方法,定性安全评价方法主要是借助于对事物的经验知识及其发展变化规律的了解，根据直观判断能力对生产系统的工艺、设备、设施、环境、人员和管理等方面的状况科学地进行定性分析、判断的一类方法。常用的有安全检查表分析法、专家评议法、预先危险性分析法、作业条件危险性评价法、故障类型及影响分析、故障假设分析法、危险和可操作性研究以及人的可靠性分析等。,安全检查表分析,安全检查表分析是依据相关的标准、规范，对工程、系统中已知的危险类别、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。,安全检查表分析评价步骤,安全检查表分析法包括了3个步骤，即：(1)建立安全检查表(2)完成分析(3)编制分析结果文件,优点：安全检查表分析法简单、经济、有效，也因而被经常使用。缺点：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。,专家评议法,专家评议法是一种吸收专家参加，根据事物的过去、现在及发展趋势，进行积极的创造性思维活动，对事物的未来进行分析、预测的方法。,专家评议法步骤,(1)明确分析评价、预测的具体问题。(2)组成专家评议分析、预测小组。(3)举行专家会议，对所提出的具体问题进行分析、预测。(4)分析、归纳出专家会议的结果。,预先危险性分析,预先危险分析又称初步危险分析，是一项为实现系统安全进行危害分析的初始工作。适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。,预先危险性分析内容,(1)审查相应的安全历史资料(2)列出主要能源的类型，并调查各种能源，确定其控制措施(3)确定系统或设备必须遵循有关的人员安全、环境安全和有毒物质的安全要求及其他有关的规定(4)提出纠正措施和建议,预先危险性分析步骤,(1)分析准备(2)完成分析(3)编制分析结果文件,预先危险性分析优点,它能识别可能的危险，用较少的费用或时间就能进行改正；它能帮助项目开发组分析和设计操作指南；该方法简单易行，经济、有效。,故障类型及影响分析,故障类型及影响分析-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。,故障类型分类,1级，灾害：造成人员伤亡和系统损坏；2级，危险：造成一定程度伤害和主要系统损失；3级，临界：造成轻伤和次要系统损失；4级，安全：不造成人员和系统伤损。,故障率和分析程序,故障率-指单位时间发生故障的次数。有了故障率数据，就可以计算事件或系统的故障概率。分析程序-分析时首先要熟悉有关资料，从设计说明书中了解系统的组成、任务情况，查出系统含有多少子系统，各个子系统又含有多少单元或元件，弄清他们之间的相互关系、相互干扰以及输入输出等情况。,故障假设分析法,故障假设分析法-又称为whatif法，是对某一生产过程或操作过程的创造性分析方法，使用该方法的人员应对工艺熟悉，通过提出一系列“如果怎么办？”的问题（故障假设），来发现可能和潜在的事故隐患（实际上是假想系统中一旦发生严重的事故，找出促成事故的潜在因素，在最坏的条件下，这些因素导致事故的可能性），从而对系统进行彻底检查的一种方法。,故障假设分析法步骤,(1)分析准备（人员组成、确定分析目标、资料准备、准备一些基本问题）(2)完成分析(3)编制分析结果文件,whatif法优缺点及适用范围,故障假设分析法适用范围很广，可用于设备设计与操作的各个方面。故障假设分析法鼓励思考潜在的事故和后果，它弥补了基于经验的安全检查表编制时经验的不足，相反，检查表可以把故障假设分析方法更加系统化。因此出现了安全检查表分析与故障假设分析组合在一起的分析方法，以便发挥各自的优点，互相取长补短弥补各自单独使用时的不足。,危险与可操作性研究,危险与可操作性研究法（HAZOP）-以系统工程为基础，主要针对化工装置而开发的一种定性的危险性评价方法，其特点是由中间状态参数的偏差开始，分别找出原因，判明后果，是属于从中间向两头分析的方法，其本质是通过一系列的分析会议对工艺图纸和操作规程进行分析。,危险与可操作性研究步骤,(1)分析准备（确定分析的目的、对象和范围;分析组的构成;获得必要的文件资料;将资料变成适当的表格并拟定分析顺序;安排会议次数和时间)(2)完成分析(3)编制分析结果文件,HAZOP优缺点及适用范围,HAZOP优点是简便易行，且背景各异的专家们一起工作，在创造性、系统性和风格上互相影响和启发，能够发现和鉴别更多的问题，要比他们独立工作更为有效。缺点是分析结果受分析评价人员主观因素影响。适用范围：虽然该方法起初是专门设计用于评价新工程项目设计审查阶段的，用以查明潜在危险源和操作难点，以便采取措施加以避免。但HAZOP法特别适用于化工系统装置设计审查和运行过程分析，还可用于热力水力系统的安全分析。,人的可靠性分析,人的可靠性分析（HRA）-评价人的可靠性的各种方法的总称。人的可靠性是指使系统可靠或正常运转所必需的人的正确活动的概率。现实评价人为失误概率是人的可靠性分析方法的主要目标，它能提示系统发生事故前的薄弱环节，使之得到纠正。人的可靠性分析已被证明是一条达到安全目标的途径。人的可靠性分析的定性分析主要包括人为失误隐患的辨识。人的可靠性分析的定量分析包括评价与时间有关或无关的影响系统功能的人为失误概率，评价不同类型失误对系统功能的影响。,人的可靠性分析存在问题,目前还没有建立起一个十分完善的人的可靠性分析方法。至少还存在两方面的不足。1、不管使用什么样的人的可靠性分析方法都存在真实性问题，现有的人的可靠性分析方法之间有效性差异很大；2、从人的行为可靠性角度来看，许多复杂系统的设计和操作都不太合理，这使得用人的可靠性分析方法评价人的行为更困难。,人的可靠性分析需解决的几个问题,(1)缺乏数据(2)缺乏数据引起的其它问题(3)专家评分法的差异(4)缺乏模拟数据标准(5)缺乏人的可靠性分析准确性数据(6)在一些人的可靠性分析方法中缺乏心理学现实性(7)缺乏对一些重要的行为形成因素的处理,人的可靠性分析目前尚有不足之处，但它仍是一个评价复杂系统人为失误危险的非常有用的工具。人的可靠性分析方法提供了一个正规的辨识人为失误隐患的分析方法。尽管人们对某一具体事件的人为失误概率的准确性有怀疑，但它提供了一个确定系统可能发生失误的相对重要程度的方法。尽管人为失误概率可能在某种程度上不准确，但使用它作为一个失误可能性的指标，常常能提供一个让人信服的改进作业状况的意见。因此，可以说人的可靠性分析方法是一个非常有用的分析方法，通过进一步完善，建立更好的人的行为数据库，其作用会更大。,定量安全评价技术及方法,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按有关标准应用科学的方法构造数学模型进行定量化评价的一类方法。定量安全评价主要有以下两种类型。(1)以可靠性、安全性为基础，先查明系统中存在的隐患并求出其损失率、有害因素的种类及其危害程度，然后再与国家规定的有关标准进行比较、量化。(2)以物质系数为基础，采用综合评价的危险度分级方法。,故障树分析法(FTA),故障树分析（FTA）-又称为事故树分析，它是采用逻辑方法，将事故的因果关系形象的描述为一种有方向的“树”：把系统可能发生或已经发生的事故（称为顶事件）作为分析起点，将导致事故的原因事件按因果逻辑关系逐层列出，用树形图表示出来，构成一种逻辑模型，然后定性或定量的分析事故发生的各种可能途径及发生概率，找出避免事故发生的各种方案并优选出最佳安全对策。,故障树名词术语和符号,(1)事件及其符号1)底事件（基本事件、未探明事件）2)结果事件（顶事件、中间事件）3)特殊事件（开关事件、条件事件）(2)逻辑门及其符号1)与门2)或门3)非门4)特殊门（顺序与门、表决门、异或门、禁门）(3)转移符号1)相同转移符号（转向符号、转此符号)2)相似转移符号(相似转向、相似转此）(4)故障树,FTA方法步骤,详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或平面布置图。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。从顶事件起按其逻辑关系，构建故障树。作定性分析，确定各基本事件的结构重要度；确定顶事件发生的概率；再作定量分析。如果故障树规模很大，可借助计算机进行。,构建故障树和故障树的定性分析,故障树的构建从顶事件开始，用演绎和推理的方法确定导致顶事件的直接的、间接的、必然的、充分的原因。通常这些原因不是基本事件，而是需进一步发展的中间事件。故障树的定性分析仅按故障树的结构和事故的因果关系进行分析。分析过程中不考虑各事件的发生概率，或认为各事件的发生概率相等。内容包括求基本事件的最小割集、最小径集及其结构重要度。,布尔代数法简法及其应用,布尔代数法主要运算法则（交换律、结合律、分配律、吸收律、互补律、幂等律、狄摩根定律、重叠律、对偶律）故障树的数学表达式-结构函数表达式,割集与最小割集,割集-故障树中某些基本事件的集合，当集合中这些基本事件全都发生时，顶事件必然发生，这样的集合称为割集。最小割集-若在某个割集中任意除去一基本事件就不再是割集了，这样的割集称为最小割集，即导致顶事件发生的最低限度的基本事件的集合称为最小割集。,最小割集的求法,布尔代数法矩阵法。,最小割集的作用,最小割集表明系统的危险性，每个最小割集都是顶事件发生的一种可能渠道。最小割集的数目越多，系统越危险。最小割集表示顶事件发生的原因。每一个最小割集都是顶事件发生的一种可能模式。可以用最小割集判断基本事件的结构重要度，计算顶事件概率。,结构重要度分析,结构重要度分析-故障树中各个基本事件对顶事件的影响程度不同。从故障树结构上分析各基本事件的重要度（不考虑各基本事件的发生概率或假定各基本事件发生概率相等），分析各基本事件的发生对顶事件发生的影响程度。,利用最小割集分析判断结构重要度的原则,单事件最小割集中的基本事件的结构重要度系数I(i)大于所有高阶最小割集中基本事件的结构重要度系数；在同一最小割集中出现的所有基本事件，结构重要系数相等（在其它割集中不再出现）；几个最小割集均不含共同元素，则低阶最小割集中基本事件重要系数大于高阶割集中基本事件重要系数。阶数相同，重要系数相同；比较两基本事件，若与之相关的割集阶数相同，则两事件结构重要系数大小由它们出现的次数决定，出现次数多的系数大；相比较的两事件仅出现在基本事件个数不等的若干最小割集中，若它们重复在各最小割集中出现次数相等，则在小事件最小割集中出现的基本事件结构重要系数大。,径集和最小径集,径集-故障树中某些基本事件的集合，当集合中这些基本事件全都不发生时，顶事件必然不发生。最小径集-若在某个径集中任意除去一基本事件就不再是径集了，这样的径集称为最小径集，亦即不能导致顶事件发生的最低限度的基本事件的集合。,最小径集求法,先将故障树化为对偶的成功树（只需将或门换与门，与门换或门，事件化为其对偶事件即可）；写出成功树的结构函数；化简得到最小割集表示的成功树的结构函数；再求补得到若干并集的交集，每一个并集实际上就是一个最小径集。,编制分析结果文件,故障树分析的最后一步是编制故障树分析结果文件。危险分析人员应当提供分析系统的说明、问题的讨论、故障树模型、最小割集、最小径集及结构重要度分析。此外，还将提出有关建议。,FTA法的特点,1）它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。2）能对导致灾害事故的各种因素及逻辑关系做出全面、简洁和形象的描述。3）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。4）使有关人员、作业人员全面了解和掌握各项防灾要点。5）便于进行逻辑运算，进行定性、定量分析和系统评价。,事件树分析（ETA）,事件树是在给定一个初始事件的情况下，分析此初始事件可能导致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。常用于安全系统的事故分析和系统的可靠性分析，由于事件序列是以图形表示，并且呈扇状，故称事件树。ETA从事故的初始事件开始，途经原因事件到结果事件为止，每一事件都按成功和失败两种状态进行分析。,事件树分析分析步骤,(1)确定初始事件(2)编制ETA图(3)阐明事故结果(4)定量计算、分级,ETA法优、缺点及适用范围,优点：概率可以按照路径为基础分到节点；整个结果的范围可以在整个树中得到改善；事件树从原因到结果，概念上比较容易明白；事件树是依赖于事件的；事件树在检查系统和人的响应造成潜在事故时是理想的。缺点：事件树成长非常快，为了保持合理的大小，往往使分析必须非常粗；缺少像FTA中的数学混合应用。,作业条件危险性分析法,作业条件危险性评价法-是一种简单易行的用于评价操作人员在具有潜在危险性环境中作业时的危险性的半定量评价方法。影响作业条件危险性的因素是L（事故发生的可能性）、E（人员暴露于危险环境的频繁程度）和C（一旦发生事故可能造成的后果）。用这三个因素分值的乘积D=LEC来评价作业条件的危险性。D值越大，作业条件的危险性越大。,事故发生概率的可能性选取,事故发生概率的可能性（L）的选取,人员暴露于危险环境的频繁程度选取,人员暴露于危险环境的频繁程度（E）的选取,发生事故可能造成的后果选取,发生事故可能造成的后果（C）的选取,危险性等级划分标准,危险性等级划分标准,日本劳动省化工企业六阶段安全评价法,日本劳动省颁布的化工企业六阶段安全评价法-综合应用安全检查表、定量危险性评价、事故信息评价、故障树分析以及事件树分析等方法，分成六个阶段采取逐步深入，定性与定量结合，层层筛选的方式识别、分析、评价危险，并采取措施修改设计消除危险。,日本劳动省化工企业六阶段安全评价法步骤,(1)第一阶段-资料准备(2)第二阶段-定性评价(3)第三阶段-定量评价(4)第四阶段-制定安全对策(5)第五阶段-用过去类似设备和装置的事故资料进行复查评价(6)第六阶段-再评价,日本劳动省化工企业六阶段安全评价法优、缺点及适用范围,日本劳动省六阶段安全评价法综合运用检查表法、基准局法、