安全系统工程电子课件

1、 (Safety Checklist) (PHA) (FMEA) (HAZOP) (ETA) (FTA) (CCA) 故障等级 影响程度 可能的损失 致命性 造成死亡或系统损坏 严重性 严重伤害、职业病或主系统损坏 临界性 轻伤、轻职业病或次系统损坏 可忽略性 不会造成伤害和职业病，系统不 会损坏 n i tkkC 1 21 不发生基本事件 （发生基本事件 i i i X niX X 0 ), 2 , 11 ),(),( 0 1 21n XXXXX 其中结构函数： 顶事件不发生 顶事件发生 i X i X 0011 , ),0()1 (),1 (),( 1121 iiii niij jiiji

2、iji XX XXXXXX XXXXXX 表示；表示 ；式中， i X ), 2 , 1(niX i 0 j Y 状态值。 应顶事件的个事件的状态组合所对为第 为状态组合数；个基本事件的状态值；为第其中 PX iY XXXX p n i p n i Y j Y ip n jj )( 2 )1 ()()( 2 11 1 n n i i XXXXX,min)( 21 1 n n i i XXXXX,max)( 21 1 n i in AAAAf 1 21 ), 0( 11 NNN )0( 12 NNN N 1 N NN 21 NNN 5341321 XXXXXXXT 5341321 ,XXXXXX

3、X， 该事故树的最小割集： 645421 ,XXXXXX最小割集为 64 54454 442 321 211 2311 XX XXXAX AXA XXX XXX XAXA T nCMm ji X , 为或门） 为与门） iXXX iXXX X i i iii iii i ( ( ,2,1 , ,2,1 , 1 , ji X kji XX , i X Ti XX i ji X , 为或门） 为与门） iYYY iYYY Y i i iii iii i (,max ( ,2,1 , ,2,1 , ji Y , ji Y , 1 , ji Y Kji YY , i Y Ti YY 列数。所在行中已用

4、过的最大当前被代换的门或事件 的最大的行数；代换过程中前面已用过 列的元素的变量；行第矩阵第 ）个输入（门的第 量；输入门或基本事件的数 事故数中门的名称； max max , ),( , 1 Y X YXYXCM iiWP W wiW W ),(YXCM 1 , ),( W PYXCM ) 1,( max YX W ), 3 , 2() 1,( ,maxWnW nPYXCM ), 1( max nX ), 3 , 2,( ), 2 , 1,)(,( ), 1( , max max WnW nYtP YtYttXCM tXCM )()()( )( )()()( )()( )( )( 54243

5、5131 453433 4524325131 453345325131 45332531 XXXXXXXXX XXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXX XXXXXXXXT 间内元件修复的频率。为单元修复率，单元时 间内故障发生的频率；为单元故障率，单位时 为单元故障概率；式中 q q MTBF MTBF K K K 1 )( 101 0 0 0 的倒数，即：间隔期 等于元件平均故障为单元故障的实验值， 统，一般取其他条件影响的修正系 、振动及为综合考虑温度、湿度式中， 单元故障率为： q MTTRMTBF MTTR MTTR iit n t n MTBF i n i i 则

6、故障概率为：即一般有 为平均修复时间。单元修复率： 次故障间隔时间；次到第为第 次数；为各单元发生故障的总式中， , , 1 1 1 1 tq e t eq t t 为：按级数展开，则可近似如果把 为元件的运行时间。式中， 1 。为与输出有关的可靠度 ；为与判断有关的可靠度 ；为与输入有关的可靠度式中， 3 2 1 321 R R R RRRR 为环境条件系数。 ；为心理、生理条件系数为危险状况系数； 为操作频率系数；为作业时间系数； 式中， e dc ba abcdek Rkq )1 ( n i i n i i qTP niqTP 1 1 )1 (1)( ), 2 , 1(,)( 发生概率：

7、“或门”连接的顶事件 发生概率：“与门”连接的顶事件 ）。或个基本事件的状态值（为第 ；个基本事件的发生概率为第 ）；或种组合的结构函数值（为第 号；为基本事件状态组合序式中， 01 01)( )1 ()()( 2 11 1 iY iq pX p qqXTP i i p p n i Y i Y ip n ii 019. 0 )1 ()1 ( )( 321321321 8 1 qqqqqqqqq qTP p p 个基本事件。个最小割集的第个或第指属于第 个基本事件；个最小割集的第指属于第其中 则顶事件的发生概率： 率为：设各基本事件的发生概 顶事件的发生概率： 则 个最小割集：设事故树有 isr

8、EEX irEX qqqTP qqq EPTP ET EEEEk sri ri ksr k EXr i k EEX i k rEX i n k r r k r r kr risriri 1, 1 1 1 21 1 1 21 ) 1()( , )( , 个基本事件。个最小径集的第个或第指属于第 个基本事件；个最小径集的第指属于第其中 则顶事件的发生概率： 率为：设各基本事件的发生概 顶事件的发生概率： 则 个最小径集：设事故树有 isrPPX irPX qqqTP qqq DPTP DT PPPPk sri ri ksr k PXr i k PPX i k rPX i n k r r k r r

9、 kr risriri 1, 1 1 1 21 1 1 21 )1 () 1()1 ()1 (1)( , 1)( , kk k r r srrsr srrsr srrsr kr EEEEEEEEEEEET EEPEPEEP EEEEE EEEEE EEEEk 1321321211 1 21 )()()( , 则有 即 为不相交集合为相交集合，则 个最小割集：设事故树有 ttstsrtstr tstr ttstrtsr tstr srsr ssrsrsr srsr EEEEEEE EEEE EEEEEE EEEE EEE EEEEEE EEEE ，则共同元素，且 也包含和包含共同元素，和若集合命

10、题 共同元素，则： 也包含和包含共同元素，和若集合命题 中没有元素的布尔积。中有而表示 包含共同元素，则和若集合命题 不交化规则直接展开。 可用如不包含共同元素，则和集合命题 :4 :3 ,:2 :1 321 211 , 1 2 1 1 1 )( ,)(,)( , ,183 FFFTP FFTPFTP FqFq Fq k k EXr i ksrEEX i k rEX i risri ri 发生概率的逼近公式：则用最小割集求顶事件 ）中，设在式（ 32121 211 211 , 1 2 1 1 1 1)(1 1)(1 ,1)(,1)( )1 (,)1 ( ,)1 (183 SSSTPSS SST

11、PS SSTPSTP SqSq Sq k k PXr i ksrPPX i k rPX i risri ri 则： ）中，设在式（ ksrEEX i k rPX i sriri qqTP 11 2 1 )( k rEX i k r r k r r k r r k r r ri q EPEP EPEPTP 1 11 11 )1 (11 1 (11 1)( 1),0 (), 1 (; 1), 1 (; 0),0 ( jijijiji XXXX 其重要度愈高。 愈大，件对顶事件发生的影响的值愈大，说明基本事 值。指基本事件发生的状态 态值；指基本事件不发生的状式中， )( 1 0 ),0(),1 (

12、)( 1 2 1 in XXin i i p jpijpi n 1 2 1 1 1 ),0(),1 ( 2 1 2 )( )( n p jpijpi n n XX in iI ), 2 , 1( )( 11 )( )( 1 )( /1), 2 , 1( 1 ni EXmk iI X X EXm EXmEr kkrE k r rir k i i rir rirr r 的割集重要系数：基本事件 重要系数。 的单位割集表示基本事件事件，则 个基本中含有个最小割集系数；第 要表示单位最小割集的重，则 ，每个最小割集记作设事故树有个最小割集 ri i EX n iI 1 2 1 )( ),2,1( )(

13、 )(ni q TP iI i g ),2, 1()()( 2/1 niIIiI i qg )( )( )( lim )(/ )(/ )( lim)( 00 iI TP q q TP TP q qq TPTP iI g i i q i ii q c g ii 5432153215431 43215341321 3213532411 54321 )( ,;,;, 05. 0;04. 0;03. 0;02. 0;01. 0 qqqqqqqqqqqqq qqqqqqqqqqqTP XXXEXXEXXE qqqqq 顶事件发生概率： 最小割集： 已知 )2()4() 1 ()5()3( )2()4()

14、5() 1 ()3( )2()5()4()3() 1 ( c g c g c g c g c g ggggg IIIII IIIII IIIII 序：基本事件关键重要度顺 序：基本事件概率重要度顺 序：基本事件结构重要度顺 15141312111098763 4321251 , , XXXXXXXXXXP XXXXPXP nt n i i /)( 1 /1 t etR )( t etRtP 1)(1)( n i i n i i n i i PP BPAPBAP BPAPBPAPBAP BA PPRR 1 11 )()()( )()()()()( )1 (1 ：系统的故障概率可化为 或化简为：元

15、件的故障概率很小可 或 则两个元件组成的系统，和如果只有 系统的故障率：可靠度： n i i n i i RR PP 1 1 )1 (1系统的可靠度： 系统的故障率： 07. 0)(;06. 0)(;05. 0)( ;04. 0)(;03. 0)(;02. 0)(;01. 0)( 765 4321 XPXPXP XPXPXPXP 概率为：已知各基本事件的故障 t etR )( t etRtP 1)(1)( /1/ )(lntR 213 FFF XY XY XY lg610426. 0045515. 1lg %70 lg592471. 0325132. 1lg lg598416. 0550233

16、. 1lg %70 的斜线为：下限 正常值的斜线： 的斜线为：上限 代表固定成本和利润。 为每月产值；式中， 7 . 0 7 . 0 30 VPM VPM MPDO BI 为毒性危险值。 为设备布置危险值； 为数量危险值； ；为特殊工艺危险值，即 ；为一般工艺危险值，即 ；为特殊物质危险值，即 燃烧热值计算得来；为物质系数，由物质的式中 T L Q SPHS GPHP SMHM B TLQSPM BD , ) 400100 1)( 100 1)( 100 1 ( 为空气爆炸指数。 为爆炸指数；为单元毒性指数； 为火灾荷载系数； 为综合危险性指数；式中 1000 1 300 ) 100 1 (

17、100 1 ) 100 1 ( 100 /20, ) 1000 1 ( Pt EHQ m BA SPM E SPMT U NKBFR FUEA DR 数。为消防协作活动抵消系；为隔离危险性抵消系数 为防火措施抵消系数；为安全态度抵消系数； 为工艺控制抵消系数；为容器抵消系数； 计算的指数，是通过工艺改进后重新 指数；为抵消后的综合危险性式中， 65 43 21 1111 111 2 65432112 ) 1000 1 ( KK KK KK AEUF DRR R KKKKKKRR 。见表数（最高容许浓度）的系 为考虑有毒物质为物质毒性系数，式中， 184, )1 ( 100 sn sn TT S

18、PHGPH TT T )1 ()1 (SPHGPHMFF 等 级 火 灾 爆 炸 指 数 毒 性 指 数 F65 T6 65 F95 6 T10 F 95 T 10 为工艺条件系数。 为物量系数；为物性系数，其中， B W PDWBK KBH B 为不安全隐患系数，其中， 内 )1)(1 (7 . 1 )1)(1 (2 . 2)1)(1 (1 . 6 环机 环人机人 S S S S S S S S S S S S K z y zx y x 表示其严重程度标率建筑物的安全距离未达 离不足的表示作业区域外安全距其中， 外内 C R R C R R KBHHH i i i i i , )1 ( )1

19、 ( 0 1 0 1 。环境的修正系数 ；物的修正系数 其中，人的修正系数 862. 2239. 0/684. 0 026. 3226. 0/684. 0 ;857. 0798. 0/684. 0 58106 3 2 1 321 K K K KKKRR 轴上的一种分布。个子集叠加形成评价值 ，这一个集值统计序列： 个区间值，形成个评价者可得。区间为 个评价者估计的估计的等级区间，记第 值为评价者对某定性属性集值统计的相空间子集 LZZZZZZ LLZZ kZxf LL kk ij 21 2 2 2 1 1 2 1 1 21 , , )( )(0 )(1 )( )( 1 )( 21 , 1 ,

20、21 21 其他 当 其中， ，样本落影函数： kk ZZ L k ZZ ZZZ Z Z L ZP kk kk 。则属性值的估计值 其他 时当 （常数），则，对所有 可以准确定值时，当各方案的属性值 CZ CZ ZP CZZk xf kk ij )(0 )(1 )( )( 21 ),2, 1)(mjxf j .)(;)(, )(0 )( )( )(1 )( 0* 0 0* 0* 0 * 的最劣值为的最优值为式中 当 当 当 xffxff xff fxff ff fxf fxf xf jjjj jj jjj jj jj jj j 119. 0;)()( ;1)()( )( )( ) 1 (1 )

21、( 0 * 0* 0 1 )(21 xffxf xffxf ff fxf xf xf jjj jjj jj jj j xf j j 时，当 时，当 其中， m j jjj 1 1 / 1,11,2, 31 ,21 11 ,22 11 , , 1 mmmjmmmj j j bbbbb bb b ), 2 , 1( 10,/ , 11, 1 mjbb jjjjjj 且 个准则值。的第为备选方案 期望值： jxxf mjxf n xfE xfExf n D iij n i ijij n i ijijj )( ), 2 , 1( , )( 1 )( )()( 1 1 1 1 2 m j jjj VV

22、1 2 / )(/ ijjj xfEDV m j sjsjj m i sjijkji n k kjiji kji n k kjikjif jjiiji ffjiij mmij rr rrxfPxffE xfPxfExf fEffEfEffCOV ffCOVr rR ji ji 1 11 3 1 )( 1 )()( 5 . 0 )( 1 )()( / )()()( )()()( )()(),( )/(),( )( 数：归一化得独立性权重系 令，期望 均方差 其中，协方差 的相关系数：相关系数矩阵 。种权重的权系数满足式中， 加法： 乘法： 3 1 1 3 1 3 1 1 3 1 3 1 13 )

23、, 2 , 1(/) 2( ), 2 , 1(/) 1 ( k k m jk k jk k k jkj m jk k j k k jj mj mj n xxxxR, 321 21 xx 和 1 x 2 x 1 x 2 x 3 x 3 x * pa R ),()( 0 RxMjfxf jj 值的方案数的比例。为每个属性值超过切除 为被淘汰方案的比例，其中 或 c m c m c P r rPPr /1 )1 (1 为规定的切除值。其中 或或或当 d j d jj f Rxmjfxf),21()( 4 4 3 6 654321 1095022 10100018 10120025 1090020 万

24、元中中中 万元高高高 万元低低低 万元中中中 t t t t A ffffff n i iiV PVE 1 )(期望值： max 1 1 max 1 / nV gV gV ngV W n i ii n i i n i ii t 技术价： i C 为理想的制造费。其中 经济价： 制造费用 标准价格 允许制造费： I ii I w i s M C C C C C W C CC C 7 . 0 , min, )(5 . 0 wt WWW wt WWW 为事故发生的概率。为试验次数；其中，Pn anP/01. 0 nP RnPxDP nP PnP xE xD R PnPxD nPxE nmPPCmP mnmm n 1 ,)(, 1 )1 ( )( )( )1 ()( )( ), 1 , 0( ,)1 ()( 故对于稀少事件， 风险度： 方差： 均值（期望值）： 发生概率： 糊性。通常具有不同程度的模 即代表各影响因素，其中各元素), 2 , 1( , 21 miu uuuU i m ) 1(1 , 1 1 21 i m i m aa aaaA 和非负性条件：其中各权数满足归一化 结果。代表各种可能的总评判其中 i n v vvvV, 21 ),( 21iniii rrrR j v ij r mnm n mnmmm n