系统安全——危险性和可操作性和事故树

1、2022-6-612022-6-62主要内容主要内容1. 1. 危险性和可操作性分析法的特点；危险性和可操作性分析法的特点；2.2.危险性和可操作性分析法的应用范危险性和可操作性分析法的应用范围围3.3.危险性和可操作性分析法的优缺点危险性和可操作性分析法的优缺点4.4.编制危险性和可操作性分析表编制危险性和可操作性分析表安全系统工程安全系统工程2022-6-63掌握掌握危险性和可操作性分析法的编制。危险性和可操作性分析法的编制。安全系统工程安全系统工程2022-6-64HAZOP HAZard and OPerability Study 危险与可操作性分析危险与可操作性分析2022-6-65

2、HAZOP方法由来方法由来 HAZOP分析方法是英国帝国化学工业公司分析方法是英国帝国化学工业公司（ICIICI）蒙德分部于上世纪）蒙德分部于上世纪6060、7070年代发展起来的年代发展起来的以以引导词引导词（Guide WordsGuide Words）为核心）为核心的系统危险分析的系统危险分析方法，已经有方法，已经有4040年年应用历史，起初主要用来检查设应用历史，起初主要用来检查设 计的安全性以及识别危险的原因及不利后果。计的安全性以及识别危险的原因及不利后果。2022-6-661 概述危险和可操作性分析（危险和可操作性分析（HAZOP）- Hazard and Operability

3、 Study 1.1 定义定义分析、查找偏差分析、查找偏差针对偏差，找出原因针对偏差，找出原因分析后果分析后果提出对策措施提出对策措施2022-6-671.2 目的目的物质可生化性物质可生化性鉴定的途径鉴定的途径 系统、详细地对工艺过程和操作进行检查，系统、详细地对工艺过程和操作进行检查，以确定过程的偏差是否导致不希望的后果。以确定过程的偏差是否导致不希望的后果。系统性系统性2022-6-68n HAZOP分析既适用于设计阶段设计阶段，又适用于现有现有的生产装置的生产装置。n 同时，对于连续生产过程连续生产过程和间歇生产过程间歇生产过程都可以采用HAZOP分析。1.3 应用阶段应用阶段：工程项

4、目各个阶段都可用（化工）：工程项目各个阶段都可用（化工）2022-6-692 方法简介2.1 成立分析组成立分析组组组 长长设设 计计操操 作作记记 录录工工 艺艺安安 全全仪表与仪表与控制控制分析组人数一般分析组人数一般57人人,小装置最少小装置最少4人人各专业人员组成的各专业人员组成的分析组对工艺过程分析组对工艺过程的的危险危险和和操作性操作性问问题题2022-6-6102.2 收集资料、对装置的特殊点进行分析特殊点特殊点分析分析节点节点或或工艺单元工艺单元或是或是操作步骤操作步骤分析节点选择分析节点选择连续生产连续生产设设 备备管管 线线必要时管线和设备都可作为节点分析必要时管线和设备都

5、可作为节点分析间歇生产间歇生产2022-6-6112.3 偏差确定方法偏差确定方法引导词法引导词法n 偏差引导词偏差引导词+工艺参数。工艺参数。（1）通用的引导词）通用的引导词2022-6-612表表 HAZOP常用引导词表常用引导词表引导词引导词含意含意说明说明No（没有或不）（没有或不）对设计意图的否定对设计意图的否定设计或操作要求的指标或事件完全不发生设计或操作要求的指标或事件完全不发生Less（较小）（较小）数量减少数量减少同标准值比较，数值偏小同标准值比较，数值偏小More（较大）（较大）数量增加数量增加同标准值比较，数值偏大同标准值比较，数值偏大Part 0f（部分）（部分）质的减

6、少质的减少只完成即定功能的一部分只完成即定功能的一部分As Well As（也，又）（也，又） 质的增加质的增加在完成即定功能的同时，伴随多余事件发生在完成即定功能的同时，伴随多余事件发生Reverse（反向）（反向）设计意图的逻辑反面设计意图的逻辑反面出现和设计要求完全相反的事或物出现和设计要求完全相反的事或物Other Than（异常）（异常）完全代替完全代替出现和设计要求不相同的事或物出现和设计要求不相同的事或物2022-6-613（2）常用的）常用的HAZOP分析工艺参数分析工艺参数o 压力压力o流量流量oPH值值o速度速度o液位液位o混合混合o时间时间o电压电压o反应等反应等o 温度

7、温度2022-6-614（3）偏差的构成）偏差的构成引导词引导词+工艺参数工艺参数=偏差偏差例如：例如： No 没有或不没有或不 对原设计意图的全部消除或没有实现。对原设计意图的全部消除或没有实现。 组合偏离例：组合偏离例： 流量流量/ /否否 无流量无流量 压力压力/ /否否 无压力无压力Less （定量）较小（定量）较小 参数的值比预期的少（小、低）参数的值比预期的少（小、低） 组合偏离例：组合偏离例： 流量流量/ /少少 流量小流量小 压力压力/ /少少 压力低压力低 2022-6-615主要引导词的进一步说明More （定量）增加（定量）增加 参数的值比预期的多（大、高）。参数的值比预

8、期的多（大、高）。 组合偏离例：组合偏离例： 温度温度/ /增增 温度高温度高 压力压力/ /增增 压力高压力高Reverse 反向反向 对于原设计意图相反的方向。对于原设计意图相反的方向。 组合偏离例：组合偏离例： 流量流量/ /反向反向 流量反向流量反向 并非每个工艺参数或操作程序都能找出七个偏差，有些并非每个工艺参数或操作程序都能找出七个偏差，有些组合可能不存在组合可能不存在2022-6-6162.4 分析内容分析内容产生产生原因原因可能造可能造成的后成的后果果安全保安全保护措施护措施建议采建议采取措施取措施偏差偏差2022-6-6172.5 分析方式分析方式一个参数七个偏差都分析完了，

9、再进行第二个一个参数七个偏差都分析完了，再进行第二个工艺参数分析工艺参数分析采用表格方式采用表格方式引导词引导词偏差偏差可能原因可能原因后果后果安全保护安全保护 建议措施建议措施2022-6-618分析结果整理3 分析步骤分析步骤进行分析准备工作2022-6-6191234确定分析目的、确定分析目的、对象和范围对象和范围组建分析组组建分析组准备准备工作工作3.1 准备工作准备工作确定分析节点、时间确定分析节点、时间收集必要资料收集必要资料2022-6-620收集必要的资料n 控制器图、工艺流程图、管道及仪表流程图、设计说明书、操作控制器图、工艺流程图、管道及仪表流程图、设计说明书、操作规程以及

10、其他图纸。控制器图最主要。并将这些图纸资料事先发规程以及其他图纸。控制器图最主要。并将这些图纸资料事先发给每人一份。给每人一份。2022-6-6213.2 进行分析n组长对组长对HAZOP方法、分析要求及安排简单说一下。方法、分析要求及安排简单说一下。n设计或工艺工程师简单介绍生产装置。设计或工艺工程师简单介绍生产装置。n由组长引导大家按表格一项项讨论，取得共识后记由组长引导大家按表格一项项讨论，取得共识后记录下来。录下来。n一个工艺参数分析完了，再分析第二个，一个节点一个工艺参数分析完了，再分析第二个，一个节点的参数都分析完，再分析下一个节点，直到所有节的参数都分析完，再分析下一个节点，直到

11、所有节点都分析完。点都分析完。 使用使用7个引导词来分析个引导词来分析1个工艺参数。个工艺参数。也有的用也有的用1个个引导词引导词同时分析该节点的几个工艺参数，如同时分析该节点的几个工艺参数，如:2022-6-6223.3 分析结果整理n分析结束后，把所有表打印出来，对建议分析结束后，把所有表打印出来，对建议措施一条条经归纳整理列出来。把这些资措施一条条经归纳整理列出来。把这些资料送给有关部门和人员，如决策者、工程料送给有关部门和人员，如决策者、工程部、安全部等。部、安全部等。2022-6-623HAZOP方法优缺点n优点：优点：o缺点：缺点：对工艺过程危险因素的识别很全面，对提高对工艺过程危

12、险因素的识别很全面，对提高装置生产运行过程中安全性很有帮助。装置生产运行过程中安全性很有帮助。费人费时费人费时一个偏差平均一个偏差平均10min，1个节点如分析个节点如分析5个参数，个参数，5735个偏差，共需个偏差，共需350min，约，约6小时。小时。 一个装置分析一个装置分析50个参数或操作步骤，个参数或操作步骤，350个偏差个偏差，约，约60小时。小时。2022-6-624 HAZOP分析的作用n（1）尽可能将危险消灭在项目实施早期）尽可能将危险消灭在项目实施早期n（2）为操作指导提供有用的参考资料）为操作指导提供有用的参考资料2022-6-6252022-6-626第第26页页 概概

13、 述述 2022-6-627第第27页页2022-6-628基本概念n故障树定义故障树指用以表明产品哪些组成部分的故障或外界事件或它们的组合将导致产品发生一种给定故障的逻辑图。n故障树是一种逻辑因果关系图，构图的元素是事件和逻辑门n事件用来描述系统和元、部件故障的状态n逻辑门把事件联系起来，表示事件之间的逻辑关系2022-6-629基本概念n故障树分析（故障树分析（ FTA ）通过对可能造成产品故障的硬件、软件、通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素进行分析，画出故障环境、人为因素进行分析，画出故障树，从而确定产品故障原因的各种可树，从而确定产品故障原因的各种可能组合方式和能组合方

14、式和(或或)其发生概率。其发生概率。n定性分析定性分析n定量分析定量分析2022-6-630FTA目的目的n目的n帮助判明可能发生的故障模式和原因；n发现可靠性和安全性薄弱环节，采取改进措施，以提高产品可靠性和安全性；n计算故障发生概率；n发生重大故障或事故后，FTA是故障调查的一种有效手段，可以系统而全面地分析事故原因，为故障“归零”提供支持；n指导故障诊断、改进使用和维修方案等。 2022-6-631FTA特点特点n特点n是一种自上而下的图形演绎方法；n有很大的灵活性；n综合性：硬件、软件、环境、人素等；n主要用于安全性分析；2022-6-632 熟悉系统熟悉系统确定顶上事件确定顶上事件修

15、改简化事故树修改简化事故树建造事故树建造事故树调查事故调查事故调查原因事件调查原因事件收集系统资料收集系统资料定性分析定性分析定量分析定量分析制定安全措施制定安全措施2022-6-633第第33页页 事故树的建造事故树的建造及其数学描述及其数学描述 2022-6-634 顶上事件顶上事件、中间事件中间事件符号，需要进一步往下符号，需要进一步往下 分析的事件；分析的事件； 基本事件基本事件符号，不能再往下分析的事件；符号，不能再往下分析的事件； 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； 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。2

16、022-6-635或门或门，表示，表示B1或或B2任一事件单独发生（输任一事件单独发生（输入）时，入）时，A事件都可以发生（输出）；事件都可以发生（输出）； 与门与门，表示，表示B1、B2两个事件同时发生（输两个事件同时发生（输入）时，入）时，A事件才能发生（输出）；事件才能发生（输出）； 2022-6-636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。2022-6-6373.编

17、制事故树的规则编制事故树的规则n确定顶事件应先考虑风险大的事故事件确定顶事件应先考虑风险大的事故事件。n合理选择边界条件合理选择边界条件n保持门的完整性，不允许门与门直接相连保持门的完整性，不允许门与门直接相连n确切描述顶事件确切描述顶事件n编制过程中及编成后，需及时进行合理的编制过程中及编成后，需及时进行合理的简化。简化。2022-6-638(X) = x1 x3+ (x4 x5) + x2 x4+ (x3 x5) 2022-6-639 结合律结合律 （AB）CA（BC） （A B） CA （B C） 交换律交换律 ABBA A BB A 分配律分配律 A （BC）（）（A B）（）（A C

18、） A（B C）（）（AB）（AC）2022-6-640 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 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 2022-6-641T+AB+CX1X4X3X3X22022-6-642第第42页页 事故树的定性分析事故树的定性分析 2022-6-6432022-6-6442022-6-6452022-6-6462022-6-647 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，当这些基本事件都发生时，顶上事件必然发生。本事件都发生时，

19、顶上事件必然发生。 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。也就是导致。也就是导致顶上事件发生的最低限度的基本事件组合。顶上事件发生的最低限度的基本事件组合。2022-6-648布尔代数化简法布尔代数化简法 布尔代数化简法（见补存内容）布尔代数化简法（见补存内容） 事故树经过布尔代数化简，得到若干交集的并集，事故树经过布尔代数化简，得到若干交集的并集，每个交集实际就是一个最小割集。每个交集实际就是一个最小割集。2022-6-6492022-6-6502022-6-651 径集径集：

20、事故树中某些基本事件的集合，当这些基本事：事故树中某些基本事件的集合，当这些基本事件都件都不不发生时，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不再是中任意除去一个基本事件就不再是径径集集了，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。也就是。也就是不能不能导致顶导致顶上事件发生的最低限度的基本事件组合。上事件发生的最低限度的基本事件组合。2022-6-652 最小径集的求法是将事故树转化为对偶的最小径集的求法是将事故树转化为对偶的成功树成功树，求成功树的求成功树的最小割集最小割集即事故树的即事故树的最小径集最小径集。 2022-6-6531、画成功树、画成功树2、求成功树的最、求成功树的最 小割集小割集3、原事故树的最、原事故树的最 小径集小径集2022-6-6542022-6-655第第55页页 事故树的定量分析事故树的定量分析 2022-6-656基本事