安全工程第3章_2

1、1安全系统工程安全系统工程 Safety System Engineering 23.1 3.1 事件树分析事件树分析33.13.1事件树分析事件树分析3.1.1 3.1.1 事件树概述事件树概述 事件树是一种以图形表示的、其形状呈树枝状事件树是一种以图形表示的、其形状呈树枝状的动态分析过程。从事件的起始状态出发，用逻辑的动态分析过程。从事件的起始状态出发，用逻辑推理的方法，设想事故发展过程，进而根据这一过推理的方法，设想事故发展过程，进而根据这一过程了解事故发生的原因和条件。程了解事故发生的原因和条件。43.1.23.1.2事件树分析的基本原理事件树分析的基本原理l从一个初始事件开始，按顺序

2、分析事件向前发展中的各个从一个初始事件开始，按顺序分析事件向前发展中的各个环节。环节。l出现的环节事件可能有两种情况成功或失败。出现的环节事件可能有两种情况成功或失败。l将成功作为上分支，将失败作为下分支将成功作为上分支，将失败作为下分支,并给出相应标记。并给出相应标记。l由上一环节开始继续分析各事件成功与失败的可能，并画由上一环节开始继续分析各事件成功与失败的可能，并画出分支进行标记出分支进行标记,直到最后一个环节直到最后一个环节(事件事件)分析完毕为止。分析完毕为止。53.1.3 3.1.3 事件树分析的步骤事件树分析的步骤6示例：行人过马路事件树分析示例：行人过马路事件树分析F(E)后果

3、后果73.1.4 3.1.4 事件树分析实例事件树分析实例 图图3-2 3-2 原料输送系统示意图原料输送系统示意图 8图图3-3 原料输送系统事件树原料输送系统事件树93.1.4 3.1.4 事件树分析实例事件树分析实例 图图3-5 3-5 阀门串联输送系统事件树图阀门串联输送系统事件树图 103.1.4 3.1.4 事件树分析实例事件树分析实例 图图3-6 3-6 阀门并联的物料输送系统阀门并联的物料输送系统 113.1.4 3.1.4 事件树分析实例事件树分析实例 图图3-7 3-7 阀门并联输送系统事件树图阀门并联输送系统事件树图 12补充：提升矿车事件树 一斜井提升系统，为防止跑车事

4、故，在矿车下端安一斜井提升系统，为防止跑车事故，在矿车下端安装了阻车叉，在斜井里安装了人工启动的捞车器。当提装了阻车叉，在斜井里安装了人工启动的捞车器。当提升钢丝绳或连接装置断裂时，阻车叉插入轨道枕木下阻升钢丝绳或连接装置断裂时，阻车叉插入轨道枕木下阻止矿车下滑。当阻车叉失效时，人员启动捞车器拦住矿止矿车下滑。当阻车叉失效时，人员启动捞车器拦住矿车。设钢丝绳断裂概率车。设钢丝绳断裂概率10-4，连接装置断裂概率，连接装置断裂概率10-6，阻，阻车叉失效概率车叉失效概率10-3，捞车器失效概率，捞车器失效概率10-3，人员操作捞车，人员操作捞车器失误概率器失误概率10-2。画出因钢丝绳（或连接装

5、置）断裂引。画出因钢丝绳（或连接装置）断裂引起跑车事故的事件树，计算跑车事故发生概率。起跑车事故的事件树，计算跑车事故发生概率。1314总结：事件树（总结：事件树（ETA)要求要求1、事件树的绘制、事件树的绘制2、根据事件树求系统成功和失败的概率、根据事件树求系统成功和失败的概率作业（作业（2 2） 序号：序号： 班级班级: : 学号学号: : 姓名姓名 : : 注：以上信息必须注：以上信息必须全部填写清楚全部填写清楚， 写在写在作业纸上方作业纸上方！17如图如图所示，某反应器系统的冷却装置中冷冻盐水流量减少所示，某反应器系统的冷却装置中冷冻盐水流量减少会使反应器温度升高，温度过高时可由反应器

6、上的高温报会使反应器温度升高，温度过高时可由反应器上的高温报警仪报警，同时也有人员对温度进行监控。一旦超温，须警仪报警，同时也有人员对温度进行监控。一旦超温，须恢复盐水流量使系统降温，否则会使反应速度加快导致反恢复盐水流量使系统降温，否则会使反应速度加快导致反应失控。应失控。 （1 1）以盐水流量减少为初始事件，）以盐水流量减少为初始事件， 绘制系统的事件树；绘制系统的事件树；（2 2）若高温报警仪超温报警、操作者发现超温、操作）若高温报警仪超温报警、操作者发现超温、操作者恢复盐水流量使系统降温的概率分别为者恢复盐水流量使系统降温的概率分别为PaPa，PbPb和和PcPc，且且Pa=Pb=Pc

7、=0.9Pa=Pb=Pc=0.9，求系统因超温导致反应失控的概率，求系统因超温导致反应失控的概率. .18193.2 3.2 事故树分析事故树分析 203.2.1 3.2.1 事故树分析概述事故树分析概述 l60年代初，美国贝尔电话研究所，民兵式导弹发射年代初，美国贝尔电话研究所，民兵式导弹发射控制系统的安全评价控制系统的安全评价 l1974年，美国原子能委员会，核电站的危险性评价年，美国原子能委员会，核电站的危险性评价报告报告l1978， 天津东方化工厂，高氯酸生产过程分析天津东方化工厂，高氯酸生产过程分析 发展概况发展概况213.2.1 3.2.1 事故树分析概述事故树分析概述 事故树分析

8、是从结果到原因找出与灾害事故有关的事故树分析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和逻辑关系的作图分析法。各种因素之间因果关系和逻辑关系的作图分析法。 22逆序分析逆序分析l 全面、简洁、形象直观全面、简洁、形象直观l 定性评价和定量评价定性评价和定量评价3.2.1 3.2.1 事故树分析概述事故树分析概述 233.2.2 3.2.2 事故树的基本结构事故树的基本结构 241)1)矩形符号矩形符号 顶上事件顶上事件、中间事件中间事件符号，需要进行分析的事件符号，需要进行分析的事件 3.2.3 3.2.3 事故树的符号及意义事故树的符号及意义25 2 2）圆形符号）圆形符号 基本

9、事件基本事件符号，不能再往下分析的事件；符号，不能再往下分析的事件； 26 3 3）屋形符号）屋形符号 正常事件正常事件符号，正常情况下存在的事件符号，正常情况下存在的事件. .274 4）菱形符号）菱形符号 省略事件省略事件，不能或不需要向下分析的事件。，不能或不需要向下分析的事件。28 1）与门与门表示表示B1、B2两个事件同时发生（输入）时，两个事件同时发生（输入）时，A事件才能发生（事件才能发生（输出）输出）29302) 或门或门表示表示B1或或B2任一事件单独发生（输入）时，任一事件单独发生（输入）时，A事件都可以发生（输出）事件都可以发生（输出）31323 3）条件与门条件与门表示

10、输入事件表示输入事件B1和和B2同时同时发生时发生时A并不见得并不见得发生，只有在满足条件发生，只有在满足条件的情况下的情况下A才发生。才发生。条件记入六边形内条件记入六边形内。33344 4）条件或门条件或门表示表示B1和和B2中任何一个事件发生时还必须满足中任何一个事件发生时还必须满足条件条件，输出事件，输出事件A才发生。条件记入六边形内才发生。条件记入六边形内。35365 5）限制限制门门输入事件输入事件B B发生且满足条件发生且满足条件时输出事件时输出事件A发发生生。条件记入六边形内。条件记入六边形内。37 383.2.4 3.2.4 事故树分析程序事故树分析程序393.2.5 3.2

11、.5 事故树的编制事故树的编制顶上事件顶上事件中间事件中间事件基本事件基本事件直接原因事件可以从以下三个方面考虑：直接原因事件可以从以下三个方面考虑： 机械（电器）设备机械（电器）设备故障或损坏；故障或损坏； 人人的差错（操作、管理、指挥）；的差错（操作、管理、指挥）； 环境环境不良。不良。40举例：举例： 对建筑施工中工对建筑施工中工人人“从脚手架上坠落死亡从脚手架上坠落死亡”事故进行事事故进行事 故树分析。故树分析。4142举例：对油库静电爆炸进行事故树分析举例：对油库静电爆炸进行事故树分析 汽油作为燃料在生产过程中被大量使用，由于汽汽油作为燃料在生产过程中被大量使用，由于汽油的闪点很低，

12、爆炸极限又处于低值范围，所以油料油的闪点很低，爆炸极限又处于低值范围，所以油料一旦泄漏碰到火源，或挥发后与空气混合到一定比例一旦泄漏碰到火源，或挥发后与空气混合到一定比例遇到火源，就会发生燃烧爆炸事故。火源种类较多，遇到火源，就会发生燃烧爆炸事故。火源种类较多，有明火、撞击火花、雷击火花和静电火花等。有明火、撞击火花、雷击火花和静电火花等。 试对试对静电火花造成油库爆炸静电火花造成油库爆炸做一事故树分析。做一事故树分析。油库静电爆炸油库静电爆炸油气积聚油气积聚静电火花静电火花油罐静电放电油罐静电放电人体静电放电人体静电放电穿化穿化纤衣纤衣服服接近接近导体导体油气油气挥发挥发库区库区通风通风不畅

13、不畅静电积聚静电积聚飞溅油飞溅油与空气与空气摩擦摩擦油液油液流速流速高高油液油液冲击冲击器壁器壁管道内管道内壁粗糙壁粗糙接地不良接地不良接地线接地线损坏损坏未设未设接地接地接地电接地电阻不符阻不符达到爆炸极限达到爆炸极限Ta1A2A1A3A5A6A4+T:油库静电爆炸油库静电爆炸a1:达到爆炸极限达到爆炸极限A1:静电火花静电火花A2:油气达到可燃浓度油气达到可燃浓度A3:油库静电放电油库静电放电A4:人体静电放电人体静电放电A4:静电积累静电积累A6:接地不良接地不良事故树规范化事故树规范化45463.2.6 3.2.6 事故树的数学表达事故树的数学表达473.2.6 3.2.6 事故树的数

14、学表达事故树的数学表达逻辑加逻辑加 AB=S 或记作或记作A+B=S 根据逻辑加的定义可知：根据逻辑加的定义可知：1 11 11 1；1 10 01 1；0 01 11 1；0 00 00 0。 48逻辑乘逻辑乘AB=S，或记作，或记作AB=S，AB=S 根据逻辑乘的定义可知：根据逻辑乘的定义可知：1 11 11 1；1 10 00 0；0 01 10 0；0 00 00 0。49逻辑非逻辑非 A的逻辑非记作的逻辑非记作A1=01=0； 0=10=1； 1=11=1；0=00=0根据逻辑非的定义可知：根据逻辑非的定义可知：或或 A 50 结合律结合律 （AB）CA（BC） （A B） CA （

15、B C） 交换律交换律 ABBA A BB A 分配律分配律 A （BC）（）（A B）（）（A C） A（B C）（）（AB）（AC）51 等幂律等幂律 AAA ， A AA 吸收律吸收律 AA BA ， A （AB）A 互补律互补律 AA U， A A 对合律对合律 （A ） A 德德莫根律莫根律 （AB） A B （A B） A B 52 独立事件的概率和，其计算公式是：独立事件的概率和，其计算公式是： P（ABCN）11P(A)1P(B)1P(C)1P(N) 独立事件的概率积，其计算公式是：独立事件的概率积，其计算公式是： P(ABCN)P(A)P(B)P(C) P(N) 534 4事

16、故树的概率函数事故树的概率函数 niinnqqqqxxxg12121)(布尔代数表达式中各基本事件逻辑布尔代数表达式中各基本事件逻辑“乘乘”的概率应为：的概率应为： iq第第个基本事件的发生概率；个基本事件的发生概率； 数学运算符号，求概率积。数学运算符号，求概率积。i各基本事件逻辑各基本事件逻辑“加加”的概率应为的概率应为:)1 (1)1 ()1 ()1 (1)(12121niinnqqqqxxxg iq第第i个基本事件的发生概率；个基本事件的发生概率； 数学运算符号，求概率积。数学运算符号，求概率积。56)1 (1 )(41iiqqgtiiqq)1 (1 65573.2.7 3.2.7 事

17、故树的化简事故树的化简 化简的方法就是反复运用布尔代数法则。化简的方法就是反复运用布尔代数法则。 化简的程序是：化简的程序是： 代数式若有括号应先去括号将函数展开；代数式若有括号应先去括号将函数展开； 利用幂等法则，归纳相同的项；利用幂等法则，归纳相同的项； 充分利用吸收法则直接化简。充分利用吸收法则直接化简。58T=AB =(X1+C)(X3+X4) =(X1+X2X3)(X3+X4) =X1X3+X1X4+X2X3X3+X2X3X4 =X1X3+X1X4+X2X359【例例3-53-5】如图如图3-193-19，在该事故树中，在该事故树中3 3个基本事件概率为个基本事件概率为1230.1q

18、qq，求顶上事件的发生概率。，求顶上事件的发生概率。 图图3-19 3-19 事故树图事故树图 60图图3-19 3-19 事故树图事故树图 6162例例【3-63-6】化简图化简图3-213-21的事故树。的事故树。图图3-213-21事故树图事故树图3213132132121)()B(AAXXXXXXXXXXXT事故树的结构函数为事故树的结构函数为 633213132132121)()B(AAXXXXXXXXXXXT要求要求:1、理解事故树的符号含义、理解事故树的符号含义,读懂事故树读懂事故树2、用布尔代数式表达事故树、用布尔代数式表达事故树3、化简事故树，作出等效图、化简事故树，作出等效

19、图656667 如果在某个割集中任意除去一个基本事件就不再如果在某个割集中任意除去一个基本事件就不再是割集了，这样的割集就称为是割集了，这样的割集就称为最小割集最小割集。最小割集。最小割集是导致顶上事件发生的最少数量的基本事件的集合。是导致顶上事件发生的最少数量的基本事件的集合。 割集割集：事故树中某些基本事件的集合，当这些基：事故树中某些基本事件的集合，当这些基本事件本事件同时同时发生时，顶上事件必然发生。发生时，顶上事件必然发生。68布尔代数化简法布尔代数化简法行列法行列法 结构法结构法 69布尔代数化简法布尔代数化简法图图 3-237064542164544321216544231216

20、423112421121)()()(XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXCXXXXXBXXBXAAT三个最小割集三个最小割集X1X1，X2X2、X4X4，X5X5、X4X4，X6X67121AAT或门2422111BXAXBXA与门与门64544424231211211XXXXXCXBXXXXXXXXBX与门或门或门64544231211XXXXXXXXXXX64543212164544231211XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX645421XXXXXX行列法行列法72结构法结构法)()()()()()()()()()()()()()(64542164544321216

21、544231216423112421121XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXCXXXXXBXXBXAAT三个最小割集三个最小割集X1X1，X2X2、X4X4，X5X5、X4X4，X6X673三个最小割集三个最小割集X1X1，X2X2，X4X4，X5X5，X4X4，X6X6事故树的等效图事故树的等效图 74补充例题补充例题:75,5341321XXXXXXX5332141534531443121)()(XXXXXXXGXXXXXGXGXGGT故最小割集为故最小割集为:76 径集径集：事故树中某些基本事件的集合，当这：事故树中某些基本事件的集合，当这些基本事件些基本事件都不都不发

22、生时，顶上事件必然发生时，顶上事件必然不不发生。发生。 如果在某个如果在某个径集径集中任意除去一个基本事件就中任意除去一个基本事件就不再是不再是径集径集了，这样的了，这样的径集径集就称为就称为最小径集最小径集。最。最小径集是使顶上事件不发生的最低数量的基本事小径集是使顶上事件不发生的最低数量的基本事件的集合。件的集合。77步骤步骤: :(1)(1)将事故树转化为将事故树转化为对偶的成功树对偶的成功树(2)(2)求求成功树的最小割集成功树的最小割集即对应得到即对应得到原事原事故树的最小径集故树的最小径集78（A B） A B 79（AB） A B 80成功树转换成功树转换8165242651416542165644216544216423112421121)()()()()()()()()()(XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXCXXXXXBXXBXAAT)()()()(6524265141XXXXXXXXXXT事故树的四个最小径集为：事故树的四个最小径集为：X1X1，X4X4，X2X2，X4X4，X1X1，X5X5，X6X6，X2X2，X5X5，X6X682用最小径集表示事故树，其中用最小径集表示事故树，其中P1P1，P2P2，P3P3，P4P4分别表示四个最小径集。分