石化企业重大危险设备模糊概率风险评价方法研究

1、大庆石油学院硕士学位论文石化企业重大危险设备模糊概率风险评价方法研究姓名：申请学位级别：硕士专业：化工过程机械指导教师：20060310大庆石油学院硕二卜研究生学位论文石化企业重大危险设备模糊概率风险评价方法研究摘要在影响石化企业安全生产的诸多因素中，设备的安全运行对保证石化企业的安全生产起到重要作用。在石化企业中运行的设备一般都是危险性大、专业性强的设备，我们称之为在役的重大危险设备。在传统的管理模式下，设备投产初期和设计寿命期失效概率较高，在运行期失效概率较低。定期对设备进行风险评价，可以及时地发现设备运行中存在的缺陷，采取控制措施，这样可以使设备的失效概率在整个生命周期内是平稳变化的，增

2、加设备的使用寿命。本文提出了一种适合在役重大危险设备的简单、方便、经济、有效的风险评价方法模糊概率风险评价法，并建立了模糊概率风险评价法的数学模型和流程，该方法是针对重大危险设备的事故特性开发的，它是以概率风险评价方法为基础，综合运用故障类型与严重度分析（）、故障树分析（）等方法，对重大危险设备进行风险评价，该方法可及时发现重大危险设备存在的安全隐患，确定其危险程度，指导设备安全管理和检修维修工作。分析了石化企业重大危险设备事故发生概率的不确定性，引入了模糊数学的基本理论，提出用模糊数表示事件的发生概率，以减小获取事件发生概率精确值的难度，并对重大危险设备的隶属函数进行了研究，使结果描述更加科

3、学、准确。在论文的第四章还对重大危险设备的模糊概率风险评价方法进行了应用，并编制了评价软件。关键词：模糊概率风险评价风险度模糊算子隶属函数 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ： ，人庆油学院坝研究牛学位论文第一章绪论随着本世纪初石油化学工业的兴起，使石油和天然气代替了粮食、木材、煤炭、电石等化工原料。到六十年代和七卜年代，石油化学业得到了飞速发展，它所包括的范围越来越广泛，在国民经济中的地位也只益重要。石油化学工业对提高人们的生活水平， 促进其他工业的迅速发展都起着十分重要的作用。石化企业生产逐步走向大型化、连续化，牛产过程中存在的易燃、易爆、有毒、有害的危险物质增加，危险性加大。为确保安伞

4、生产，应该进行危险源辨识与风险评价， 制定风险预案。目前我国石化企、世的风险评价大多采用定性和半定量的评价方法，随着人们对安全认识的提高，可靠性高的定量评价显得十分重要。但是，石化企业生产比起其他生产行业有着更大的危险性，因为它面临着安全生产、环境保护和职工身体健康方面的重要问题。随着新技术、新产品的不断开发和利用，这 些问题越来越引起人们的关注【。重大危险设备是指石化工业生产中的关键设备，又是存在重大安全隐患的危险设备。它的安全运行，直接关系到石化工业的安全生产。因此，开展重大危险设备的风险评价方法研究对保证石化工业安全生产具有重要意义。石化企业生产的特点、生产装置大型化目前世界各国石油化工

5、牛产装置的规模越来越向大型化发展，规模的扩大可以降低单位产品的投资和生产成本。我国乙烯装置规模已达万吨年以上，涤纶生产装置已达万吨年以上，合成氨生产装置采用了万吨年以上的规模，炼油生产装置的年加工能力已达万吨以上。通过挖掘潜力和技术改造，生产装置还会向更大的规模发展【、生产过程具有高度的连续性石油化工生产过程中，装置开车投产后将不断地投料，从原料输入到产品的输出都具有高度的连续性，前后单元息息相关，相互制约，某一环节发生故障常常会影响到整个生产的正常进行。由于装置规模大且工艺流程长，因此使用的设备种类和数量是相当多的。、工艺过程和辅助系统庞大复杂石油化工生产从原料到产品，要经过许多工序和复杂的

6、加工单元，通过多次的化学反应和物理处理过程才能完成，因而生产过程既复杂又庞大。为了满足石油化工生产的 要求，需要设有供电、供水、供热等庞大的辅助系统。生产过程使用的各种反应器、塔、第一章绪论槽、罐、压缩机、泵等均以管道相连通，从而形成了工艺过程复杂和工艺流程长的一系 列生产线。例如，炼油生产的催化裂化装置，从原料到产品要经过个复杂的加工单元； 乙烯生产装置从原料到产品要经过个复杂的加工单元；化肥生产从原料到产品要经过个复杂的加工单元。此外，石油化工生产过程对：艺参数要求相当严格和苛刻，往往需要在高温高压或深冷负压的条件下进行操作。这种生产的特殊性，给安全生产带来了很大的困难。例如，以柴油为原料

7、裂解生产乙烯的过程中，最高操作温度接近。，最低为。：最高操作压力为，最低，；高压聚乙烯的生产最高压力达左右。这样的操作条件，再加上许多介质具有强烈的腐蚀性，在温度应力、交变应力等的作用下，受压容器常常因此而遭到破坏。有一些反应过程工艺条件要求很苛刻，如丙烯酸的生产采用丙烯和空气直接氧化，在反应过程中各物料比就处于爆炸范围附近，且反应温度超过中间产品丙烯醛的自然点，控制失误就会发生化学爆炸”。、生产过程自动化程度提高随着科学技术的发展，加之石油化生产本身特殊性的需要，石油化工生产装置大量采用了先进的技术，如自动控制、安全联锁、信号报警装置和电视监视等。自动化系统按其功能分为自动检测、自动调节、自

8、动操纵和自动讯号四类。、生产过程危险性人由于石油化工具有潜在的危险性，。旦操作条件发生变化，工艺受到干扰产生异常， 或因人为因素、素质欠佳等原凼造成尤操作、潜在的危险就会发展成为灾害性事故。（）火灾和爆炸火灾和爆炸是石油化工生产过程中发生较多而且危害甚大的事故类型。在生产过程中，使用的原材料、半成品、成品及辅助材料大都是易燃易爆的物质，当管理不善、操 作失误、使用不合理时极易引起着火和爆炸。工艺气体发生着火时火势凶猛并且不易被 扑灭，危险性极大一。“。石油化工生产过程中客观存在的发生火灾和爆炸的因素，可以分为以下几个方面：各种原材料、辅助材料、中间产品、成品的易燃易爆性石油化工生产使用的各种原

9、材料，如煤及其粉尘、焦炭、天然气、有天气、炼厂气、焦炉气、原油、重油、抽余油和石脑油等，都具有易燃易爆的性质。天然气、油田气、 炼厂气、原料煤气、烃类及各种油蒸汽，它们的燃点低、爆炸下限低，点燃的能量低， 当操作不当或因为设备问题发生外泄时，或者空气（或氧气）混入系统中，则发生燃烧 爆炸的可能性就很大。氧气是一种强氧化剂，能加速物质的燃烧，可以引起许多不易燃 烧物质的燃烧，在管道中高速流动时（超过安全流速）也可引起管道燃烧“。高温操作带来的危险性石油化工生产中操作温度是引起工艺气体着火爆炸的一个重要因素。这是因为，高温设备和管道表面易引起与之接触的可燃物质着火。箭温下的町燃气体混合物，一旦空大

10、庆石油学院硕士研究生学位论文气抽入系统与之混合并且达到爆炸极限时，极易在设备和管道中爆炸。温度达到或超过 自燃点的可燃气体，一爿泄漏即能引起燃烧爆炸。高温可加速运转机械中润滑油的挥发和分解，使油气在管道中积炭、结焦，导致积炭燃烧和爆炸。高温使金属材料发生蠕变， 改变金相组织，增强腐蚀性介质的腐蚀性。高温还能增强氢气对金属的氢蚀作用。上述 作用的结果，可降低设备的机械强度，导致泄漏，甚至发生爆炸。高温使可燃气体的爆炸极限扩大，如煤气在常温下的爆炸下限为，而在时则降为。又如氨气在常温下爆炸极限为，而在。则变为，由于爆炸范围加宽，危险性相应增大】”。高压运行带来的危险性高压操作有许多优点，如能提高化

11、学反应速度，提高效率，增加设备的生产能力等。但是，从安全角度来看，高压操作则会带来一系列不安全的因素。提高操作压力可以使 可燃气体爆炸极限加宽，尤其对爆炸上限的影响较大。例如，在常压下甲烷的爆炸上限为，而在压力为，时，爆炸上限则扩大到，使爆炸危险性增加。另外， 高压操作对设备选材、制造都增加了一一系列难度，给平时的维护也带来了困难。同时，高压易使设备发生疲劳腐蚀，造成泄漏。高压下能加剧氢气、氮气对钢材的腐蚀作用及渗氮作用，使设备机械强度降低，导致物理爆炸。由于生产过程中，所处理和加工的物料均系易燃易爆物质，当操作不当或设备不严密时，空气或氧气进入生产装置，或投料顺序有误，或投料比例不符合要求，

12、导致氧气含量超过规定而造成爆炸。有自聚物生成的生产装置，由于控制不当，管理不严也会引起白聚物的爆炸。（）中毒窒息生产过程中，生产人员接触、使用有毒有害化学物质的种类和机会很多，如一氧化碳、硫化氢、氨、氮氧化物、油蒸汽、氰化钠、氢氰酸、苯、苯胺烃类等。它们多是主 要成分或中间产物，以气态或尘雾状态存在，在设备密封不好，或因设备管道腐蚀、设 备检修、操作失误、发生事故等情况下，有毒有害物质就会迅速外泄并污染作业环境， 如果防护不当或处理不及时，就很容易发生人员中毒事故，对人体造成不同程度的危害。有些气态物质无色无味，泄漏后不容易被人们所察觉，往往造成更大的危害。氮气、二 氧化碳、氢气都可能造成窒息

13、【。此外，还存在噪声和粉尘的危害，高温中暑及发生化学灼伤等危险。在本篇论文中我们主要针对设备发生火灾爆炸的危险进行评价。开展在役重大危险设备安全评价的意义石化企业的安全管理是以预防事故为中心的，常常需要对危险性等级及可能导致损伤的严重程度进行客观的评定，划定安全与危险、呵行与不可行的界限，这就需要进行第一章绪论危险源的辨识与风险评价。在影响石化企业安全生产的诸多因素中，设备的安全运行对保证石化企业的安全生产起到重要作用，在石化企业中运行的设备一般都是危险性大、专业性强的设备，称之为在役重大危险设备。在石油化工企业中，重大危险设备的安全评价有着极其重要的地位。生产高温高压、易燃易爆、腐蚀有毒的特

14、，使安全工作格外重要。特别是随着生产趋复杂和规模的扩大，潜在事故隐患有增大的趋势。石化装置一旦失效发生事故，将导致巨大的人员伤 亡及财产损失，因此，如何保障该类设备安全可靠地长期运行是人们非常关心的问题。世纪七八十年代是全世界石油化工企业重大事故频发的年代。据统计，在 年至年间，世界范围内先后发生了起后果严重的事故。年意大利剧毒化学品爆炸，散布面积达。年月墨西哥城由于管线泄漏导致的液化气容器大爆炸使得工厂成为废墟，人遇难多人受伤。同年月，印度博帕尔联合碳化物杀虫剂厂剧毒气体泄漏，蔓延，人遇难，人必须入院治疗，该事件成为震惊世界的惨痛事故”】。近十年来，全球石油化工领域事故也时有发生。例如， 年

15、美国德克萨斯州一个乙烯厂由于密封爆裂造成大量易燃气体泄漏爆炸起火，有人遇难，工厂严重损坏。年墨西哥石油公司灌区的一个过期的阀门故障引起爆炸，人死亡，人受伤，损失万美元，人被撤离。年泰国润滑油炼油厂汽油罐区起火，火势失控，一天中伤亡近人，除了个油罐损坏，万升汽油烧掉，气体泄漏造成爆炸，人遇难，人受伤，两个装置严重损坏【。据权威部门统计，一年内仅美国，由于事故在石油化领域造成的经济损失就高达亿美元。近年以来，国内石化企业重大损失事故统计表明风险因素复杂，在众多的因素中，操作失误占，流程异常占，自然灾害的比重为，设计结构为，人为破坏为，其它不明图卜不同风险因素统计人庆石油学院硕士研究生学位论文原因为

16、，而设备故障的比例却高达，如图卜所示。从以上数据可以看出丌展在役重大危险设备的风险评价研究，对保证石化企业的安全生产具有重要意义，在仓业的生产经营中起着重要作用。重大危险设备风险评价的研究现状风险评价，也称安全评价或危险评价，是对系统发生事故的危险性进行定性或定量分析，评价系统发生危险的可能性及其严重程度，以寻求最低的事故率，最少的损失和最优的安全投资效益。风险评价是安全管理和决策科学化的基础，是依靠现代科学技术预防事故的具体体现。关于风险评价，主要有三种方法：一是概率风险评价，它是在事故发生前，预测某设施可能发生什么事故及其可能造成的环境（或健康）风险；二是实时（）后果评价，其主要研究对象是

17、在事故发生期间给出实时的有毒物质的迁移轨迹及实时浓度分布，以便做出正确的防护措施决策，减少事故的危害；三是事故后果（或）评价，主要研究事故停止后对环境（或健康）的影响。从这个意义上况， 本文的石化企业重大危险设备的风险评价则偏重于概率风险评价。在石化行业，国内外普遍使用的风险评价方法主要有火灾爆炸指数（）法、故障类型及影响分析（）、一般作业评价法（）和事故树分析法（）等。这些方法是根据不同的对象和要求丌发的，有各自的适用范围。而针对重大危险设备事故发生特点的定量风险评价尚无有效的方法。目前，用于重大危险设备的风险评价方法可分为定性评价方法、指数评价方法、概率风险评价方法和半定量评价方法等几大类

18、：、定性评价方法定性评价方法主要是根据经验和判断能力对生产系统的工艺、设备、环境、人员、管理等方面的状况进行定性的评价。属于这类评价方法的有安全检查表、预先危险性分 析、故障类型和影响分析以及危险可操作性研究等方法。这类方法的特点是简单、便于 操作，评价过程及结果直观，前在国内外企业安全管理工作中被广泛使用。但是这类方法含有相当高的经验成分，带有一定的局限性，对系统危险性的描述缺乏深度。不同 类型评价对象的评价结果没有可比性【。、指数评价方法美国道（）化学公司的火灾、爆炸指数法，英国帝国化学公司蒙德工厂的蒙德评价法，日本的六阶段风险评价法和我国化工厂危险程度分级方法等，均为指数评价方法。指数的

19、采用使得系统结构复杂、用概率难以表述其危险性单元的评价有了一个可行的方法。这类方法操作简单，是目前应用较多的评价方法之一。指数的采用，避免了事故概率及其后果难以确定的困难，评价指数值同时含有事故频率和事故后果两个方面的因素。第一蕈绪论这类评价方法的缺点是评价模型对系统安全保障体系的功能重视不够，特别是危险物质和安全保障体系间的相互作用关系未予考虑。尽管在蒙德法和我国化工厂危险程度分级方法中有一定的考虑，但这种缺陷仍是很明显的。各冈素之间均以乘积或相加的方式处理，忽视了各因素之间重要性的差别。评价自开始起就用指标值给出，使得评价后期对系统的安全改进工作较困难。在目前的各类指数评价模型中，指标值的

20、确定只和指标的设置与否有关，而与指标因素的客观状态无关，致使危险物质的种类、含量、空间布置相似，实际安全水平相差较远的系统，其评价结果相近，导致这类方法的灵活性和敏感性较差【”。、概率风险评价方法概率风险评价方法是根据零部件或子系统的事故发生概率，求取整个系统的事故发生概率。本方法以年拉姆逊教授（）：价民用核电站的安全性开始而有年的英国坎威岛（）石油化工联合企业的风险评价，年德国对 座大型核电站的风险评价，年荷兰雷杰蒙德（）六项大型石油化工装置的风险评价等都是使用概率评价方法。这些评价项目都耗费了大量的人力、物力。对于结构简单、清晰，相同元件的摹础数据相互借鉴性强的系统，如在航空、航天、核能等

21、领域这种方法得到了广泛应用。另一方面，该方法要求数据准确、充分，分析过程完整， 判断和假设合理。但是使用概率风险评价方法需要取得组成系统各零部件和子系统发生故障的概率数据，对于石化企业的重大危险设备，由于系统复杂，不确定性因素多，失误概率的估计十分困难，因此，这类方法至今未能在此类行业中取得进展。随着模糊概率理论的进一步发展，概率风险评价方法的缺陷将会得到一定程度的克服。、风险评价软件自年美国出版了民用核电站风险评价研究报告（）以来，大多数工业发达国家已将风险评价作为工艺过程、系统设计、工厂设计和选址以及应急计划和事故预防措施的重要依据。近年来，世界各国又开发了一系列商业化的风险评价软件。英国

22、、荷兰、美国等工业发达困家从纪年代以来就开始研究，目前已有几十种风险评价软件包得到应用。随着信息处理技术和事故预防技术的进步，新的实用评价软件不断地进入市场。计算机风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。日前，用于风险评价的计算机软件 包主要有四种类型“：第一种是危险辨识软件，用来解决“为什么会出现故障”的问题。危险辨识方法主要有安全检查表、“假设”提问法、危险与可操作性研究、初步危险性分析、故障类型、影响及其严重度分析等。第二种是事故后果模型软件，用来确定潜在事故的后果。事故后果模拟软件主要是预测火灾、爆炸和毒物泄漏事故的后果。第

23、三种是事故频率分析软件，通过划有关的元件失效频率和人为失误频率等数据的大庆石油学院硕士研究生学位论文处理可得到事故的频率。常用的方法有事故树分析方法和事件树分析方法。第四种是综合危险定量分析软件，根据提供的设计资料、工厂情况以及设施周围区域人口分布等资料，全面地描述危险程度，计算出危险设施周围的社会（群体）和个人承担的风险值【】。研究目标与内容研究目标在石化行业，目前国内外现有的风险评价方法主要适用于评价危险装置或单元发生事故的可能性或事故后果的严重程度，这些方法是根据不同的对象和要求开发的，有各自的适用范围。而针对重大危险设备事故发生特点，综合事故发生的可能性和后果的定量风险评价尚无有效的方

24、法。本文综合运用、和等理论，建立适合在役重大危险设备的模糊概率风险评价（，）方法，并给出该方法的应用 实例，编制风险评价软件。研究的主要内容本次毕业设计的题目为“石化企业重大危险设备模糊概率风险评价方法研究”，主要研究内容为掌握石化企业牛产的特点、分析理解不同的风险评价方法的适用范围、研究 重大危险设备的概率风险评价模型、概率风险评价的应用、编制概率风险评价软件。具 体内容如下：、分析了石化设备风险评价研究背景，石化设备定量风险评价的必要性和意义，石化设备风险评价技术的研究现状。 、提出适合在役重大危险设备的定量评价方法，确定评价的体系模型和风险度的计算方法。、针对石化企业重大危险设备基础数据

25、不足的特点，研究应用模糊事故树分析来计算重大危险设备事故发生的概率，解决数据不确定性的问题。、对重大危险设备的风险评价方法进行应用。、用编制重大危险设备风险评价软件，并对软件的适用性进行测试。第二章重大危险设备模糊概率风险评价方法研究第二章重大危险设备模糊概率风险评价方法研究重大危险设备的特点重大危险设备主要具有如卜特点： 、重大危险设备一般均为成套装置中的关键设备，它的安全运行对装置的安全起到举足轻重的作用。 、重大危险设备的工况较恶劣，或高压，或高温，或承受交变载荷作用等。、重大危险设备多承载有毒、易燃、易爆介质。、重大危险设备一般结构复杂，安全检查、检修、维修困难，安全隐患较多。、重大危

26、险设备均为卜产系统巾的重大危险源，一旦发生事故，破坏严重，损失巨大【】。风险话行初期设计寿命运行阶段一时间图设备的失效概率 风险时间图进行定期风险评价后设备的失效概率人庆山油学院硕上研究生学位论文重大危险设备的事故具有危害严重、发生频率低等特点，一般在传统的管理模式下， 设备投产初期和设计寿命期失效概率较高，在运行期失效概率较低，设备在整个运行周 期内的失效概率一般可以用图表示。定期对设备进行风险评价，可以及时地发现设备运行中存在的缺陷，采取控制措施，这样可以使设备的失效概率在整个生命周期内是 平稳变化的，增加了设备的使用寿命，如图所示。目前石化企业应用的风险评价方法都是根据不同的对象和要求开

27、发出来的，它们有其各自的特点，也有各自的适用范围或局限性。而针对重大危险设备事故发生特点的定量风险评价尚无有效的方法。模糊概率风险评价方法的理论研究概率风险评价方法是安全评价方法的又一个发展方向，是一种精度较高的定量安全评价法。概率风险评价是对复杂系统进行定量风险评价的有效方法，广泛应用于宇航、核能和化工等领域。它利用基于事故场景的方法分析实际系统，可识别出系统设计与运行中的薄弱环节和潜在风险，根据零部件或子系统的事故发生概率，求取整个系统的事故发生概率。本方法以年拉姆逊教授（）评价民用核站的安全性丌始，继而有年的英国坎威岛（）石油化工联合企业的风险 评价，年德国对座大型核电站的风险评价，年荷

28、兰雷杰蒙德（）六项大型石油化工装置的风险评价等都是使用概率评价方法。这些评价项目都耗费了大量的人力、物力。对于结构简单、清晰，相同元件的基础数据相互借鉴性强的系统，如在航空、航天、核能等领域这种方法得到了广泛应用。另一方面，该方法要求数据准确、充分，分析过程完整，判断和假设合理。对于化工、煤矿等行业，由于系统复杂，不确定性因素多，人员失误概率的估计卜分困难，因此，这类方法至今未能在此类行业中取得进展。随着模糊概率理论的进一步发展，概率风险评价方法的缺陷将会得到一定程度的克服拉”。重大危险设各的模糊概率风险评价（，）方法，是针对重大危险设备的事故发生数据不足的特点，引入了模糊概率的知识来解决数据

29、的不确定性，以概率风险评价方法为基础，综合运用故障类型与严重度分析（）、事故树分析（）等方法，对重大危险设备进行风险评价，该方法可及时发现重大危险设备存在的安全隐患，确定其危险程度，指导设备安全管理和检修维修工作 。 模糊概率风险评价的数学模型现有的概率风险评价方法是通过综合分析系统最基本单元元件的性能及其致灾结构关系，推算出整个系统发生事故的概率，通过对灾害后果的估计来综合反映系统的危险第二章蕈人危险设备模糊概率风险评价方法研究程度，并且将其与既定的目标值进行比较，判断其是否达到预期的安全要求，或者将危险概率值分为若干等级，作为系统安全评价及制定安全措施的依据。在的评价模型中，对事故发生后果

30、的严重干呈度和发生概率分别进行了定量分析，风险率是综合这两方面冈素得到的，是表征系统危险性大小的量值，可用公式（） 求得，再根据表确定相应的风险级别。（、（一）式中：尺一风险度卜严重度一事故发生的频率表风险等级划分风险度（） 风险度说明不可接受的危险，必须进行重点防范或采取安全措施以降低危险程度不期望发生的危险等级，意外事件发生期间立即采取危险控制措施“蜡受的危险管级，但需要采取一定的危险控制措施可接受的危险等级，不需要采取危险控制措施，模糊概率风险评价的流程模糊概率风险评价（，）方法，是针对 大危险设备的事故特性开发的，它是以现有的概率胍险评价方法为基础，综合运用故障类型与严重度分析（）、事

31、故捌分析（）等方法，并引入模糊的基本理论，对重大危险设备进行风险评价，该方法可及时发现重大危险设备存在的安全隐患，确定其危险程度，指导设备安全管理和检修维修工作。根据重大危险设备的模糊概率风险评价方法的体系，建立了风险评价程序。结合现行过程工业风险评价的一股流程，其评价程序可按图所示进行。首先要熟悉所评价的系统或单元，并收集相关的资料。然后采用安全检查表（）对系统或单元进行危险源的辨识，找出系统的危险因紊及危险因素将导致的后果。采用美国道化学公司火灾、爆炸危险指数评价（）方法对能导致火灾爆炸的情况进行分析，如果危险不能接受则认为它为重大危险设备，再采用模糊概率风险评价（）方法进行进一步的分析。

32、计算事故发生的严重度，对于严重度较大需要进一步分析的事故，采用事故树（） 进行分析，并计算出事故发生的频度。最后计算评价系统或单元的风险度，确定风险是否可以接受。人庆石油学院硕十研究生学位论文一荤图主程序流程图 重大危险设备的确定并不是所有在石化企业中运行的设备都是重大危险设备，只有危险性大、专业性强并符合重大危险设备特点的，才称之为在役的重大危险设备，在模糊概率风险评价体系中，首先要对没备进行危险源辨巩确定设备运行中存在的危险因素，再对这些危险因素进行评价，确定设备是否为重人危险设备。重大危险设备的危险源辨识危险源辨识不仅能鉴别出什么是危险的，而且能了解存在的危险性在什么条件下可以使发生事故

33、的可能性变成现实。在危险源辨识的基础上，才可针对具体情况采取有效 的防范措施【】。在本文的模糊概率风险评价系统中我们用安全检查表来对评价体系进行危险源的辨第二章重大危险设备模糊概率风险评价方法研究识。安全检查表（）是一种最基础、应用最广泛的风险评价方法，应用安全检查表可以对现有的设备、设施或系统等评价对象进行危险源辨识弛。、安全检查表的定义为了系统地找出系统中的危险因素，把系统加以剖析，分成若干个单元或层次，列出各单元或各层次的危除因素，然后确定检查项目，把检查项目按单元或层次的组成顺序编制成表格，以提问或现场观察的方式确定各检查项目的状况并填写到表格对应的项目上，这种表就叫做安全检查表。、安

34、全检查表的编制过程安全检查表列举需查明的所有会导致事故的危险因素，采用提问或现场观察的方式确定各检查项目的状况。对每个检查项目可以设改进措施栏。每个检查表均需注明检查 时间、检查者、直接负责人等，以便分清责任。设计的安全检查表应该做到系统、全面， 检查项目应明确】。安全检查表看起来简单，但编制起来并不容易。要编制一个高质量的安全检查表， 不仅需要有安全专家，还要有对评价对象十分了解的专家。要编制出成功的安全检查表， 需要以下程序：（）组成编制组。编制组应包括四个方面的人员，行业安全专家、专业人员、管理人员和实际的操作人员。编制组的组长应该具有行业的权威性。（）收集同类对象或类似对象的安全评价方

35、法。存制定安全检查表之前，编制组成员应收集并整理同类对象或类似对象已经进行的安全评价，包括评价方法、评价结果和 取得的总体效果，特别要收集已经编制的安全检查表。（）分析评价对象。分析内容包括结构、功能、工艺条件、管理状况、运行环境和可能的事故后果等。特别是对于已经发生过的事故，要解剖事故的原因、影响及其后果。在分析评价对象之前，要收集有关的各类图纸和说明书，分析应尽量在编制组已经了解 有关图纸和说明书的条件下进行。（）确定评价依据。检查的依据是有关的法律法规、规程规范、标准和已经取得的经验、数据资料等。（确定检查项目。把评价对象分成单元或层次，列出各单元或层次的危险因素清单，确定检查项目。（）

36、编制表格。根据已经取得的资料、数据和依据等设计表格，并填写检查项目。（）进行专家会审。对已经设计出的表格要通过有关专家的会审，找出遗漏的检查和不完善的项目，进一步完善表格。（）检查表编制后，要经过多次实践的检验，经不断修改完善，才能成为标准的安全检查表。、安全检查表的格式大庆石油学院硕士研究生学位论文国内外采用的安全检查表形式很多，不同的形式适应特定的场所或环境。按照检查对象的级别可分为行业安全检查表、厂级安全检查表、车间安全检查表和工段岗位安全检查表等，按照检查对象所处的阶段可分为设计审查用安全检查表和生产安全检查表， 按照检查表功能分为专业安全检查表和综合安全检查表等。安全检查表可以参照表

37、 编制。表安全检查表序号项目名称检查内容检查结果各注检查时间和检查人安全检查表必须包括以下内容：（）序号。统编号。 项目名称。例如分系统、子系统，车间、工段、设备，项目、条款等。（）检查内容。在修辞上可以用直接陈述句，也可以用疑问句。（）检查结果。即回答栏，有的采用“是”或“否”符号，即“”或“”表示， 有的打分。（）备注。可以注明建议改进的措施或情况反馈等事项。检查时间和检查人。为了使安全检查表进一步细化，还可以根据实际情况和需要增添栏目，如将各项检查内容的标准或参考标准列出，或对各个项目的重要程度做出标记等。重大危险设备的确定在模糊概率风险评价体系中，根据火灾爆炸危险指数（）评价的评价结果

38、来判断设备是否为重大危险设备。年，美国道化学公司（）提出了物质指数作为系统安全工程的评价方法。年，提出了以物质的闪点（或沸点）为基础，代表物质潜在能量的物质系数，结合物质的特定危险值、工艺过程及特殊工艺的危险值，计算出系统的火灾、爆炸指数，该评价方法已趋成熟，被化学工业和石油化学工业公认为最主要的危险评 价方法】。火灾爆炸危险指数（）评价法是对工艺装置及所含物料的潜在火灾爆炸和反应性危险进行逐步推算的客观评价方法。评价过程中定量的依据是以往事故的统计资料、物质的潜在能量和现行安全防灾措施的状况【。 、 评 价 目 的 方法的评价目的有以下几个方面：（）真实地量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预期

39、损失。（）确定可能引起事故发生或使事故扩大的设备。（向管理部门通报潜在的火灾、爆炸危险性。第二章重人危险设各模糊概率风险评价方法研究该方法最重要的目的是使工程师了解各工艺部分可能造成的损失，并帮助其确定减少潜在事故的严重性和总损失的有效而又经济的途径。火灾爆炸危险指数评价法主要用于评价储存、处理、生产易燃、可燃、活性物质的操作过程，也可用于分析污水处理设施、公用工程系统、管路、整流器、变压器、锅炉、热氧化器以及发电厂一些单元的潜在损失。该法还可用于潜在危险物质库存量较小的工 艺过程的风险评价，特别是用于实验工厂的风险评价，适用易燃或活性化学物质的最小处理量为左右【。、评价程序如图所示，以下是的

40、评价程序： ）选取工艺单元。（）求取单元内的物质系数。（）按单元的工艺条件，将采用适当的危险系数，分别记入“一般工艺危险系数” 和“特殊工艺危险系数”栏日内。（）用般工艺危险系数和特殊工艺危险系数相乘求出工艺单元危险系数。（）将工艺单元危险系数与物质系数相乘，求出火灾、爆炸危险指数（）。、工艺单元选择火灾、爆炸指数是用于评估特定工艺过程中的最大潜在危险性的一种工具，可使人们预测事故可能导致的实际危害及停产损失。为了计算火灾、爆炸危险指数，首先要确定装置中需要研究的单元。工艺单元是指工艺装置的任一主要单元，如在氯乙烯单体或二氯乙烯工厂的加热炉或急冷区中可划分 的单元为二氯乙烯蒸发器、加热炉、冷却

41、塔、二氯乙烯吸收塔和脱焦槽等。乳胶厂的工 艺区可分为原料、储存罐、工艺流体储存罐、水液罐、反应器供料泵、汽提塔、回收罐、乳胶储罐等单元。一般仓库叫看作一个单元，在某些特殊情况下，如设有防火墙时，则可以防火墙为界划分单元【“。多数工厂是由多个单元组成的。但在计算工厂的火灾、爆炸指数时，只选择那些从损失预防角度来看对工艺有影响的工艺单元进行评价，这些单元称为恰当工艺单元，简称为工艺单元。选择恰当工艺单元的重要参数包括：（）物质的潜在的化学能（物质系数）。（）工艺单元中危险物质的数量。（）资金密度（每平方米美元数）。（）操作压力与操作温度。（）导致火灾、爆炸事故的历史资料。（）对装置操作起关键作用的

42、设备，如热氧化器。人庆油学院硕士研究生学位沦文图的评价程序一般情况下，这些参数的数值越大，则该工艺单元就越需要评价。工艺区域或工艺区附近的个别设备、关键设备或单机设备一旦遭受破坏，就可能导致停产数日，甚至极小的火灾、爆炸，都可能导致停产而造成巨大的经济损失。因此， 这些关键设备所能导致的损失也是工艺单元选择的。个重要因素【”。一个单独的操作区域很少被划分为三、四个以上的工艺单元，工艺单元数依工艺类型和生产装置的配置而定。、确定物质系数（嗣在火灾、爆炸指数计算和危险性评价过程中，物质系数是最基础的数值，是表述物质由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸过程中释放能量大小的内在特性。物质系 数是由和小

43、决定的。坼和分别代表物质的燃烧性和化学活性，要研究工艺单元中 所有操作环节，以确定最危险状况（在开车、操作、停车过程中最危险物质的泄漏及运 行中的工艺设备）下的最危险物质。、工艺单元危险系数（凡）包括一般工艺危险系数（）和特殊工艺危险系数（尼），对每项系数都要恰当地进行评估。（）一般工艺危险系数（）般工艺危险性是确定事故损害大小的主要因素。包括放热化学反应、吸热反应、物料处理与输送、封闭单元或室内单元、通道、排放和泄露控制项内容，根据实际情况，并不是每项系数都采用，一般工艺危险系数的基本系数为，其它各项系数的具第二章重人危险设备模糊概率风险评价方法研究体取值见表。表一般工艺危险系数旧）取值表一

44、般艺危险系数、，取值范围采用值基本系数放热化学反应 吸 热 反 应 物料处理与输送 密闭或室内工艺单元通道排放和泄漏控制 ，一般工艺危险系数旷）基本系数十所有选取系数之和。（）特殊工艺危险系数（如）特殊工艺危险性是导致事故发生的主要因素，特定工艺条件导致火灾、爆炸事故的主要原因，包括毒性物质、负压、易燃范围内及接近易燃范围的操作、粉尘爆炸、压力、低温、易燃及不稳定物质的质量、腐蚀与磨蚀、泄漏、使用明火设备、热油热交换系统、转动设备项，各项系数的具体取值见参考文献中页表。特殊工艺危险系数（尼）基本系数所有选取的特殊工艺危险系数之和）计算工艺单元危险系数。工艺单元危险系数一般工艺危险系数特殊工艺危

45、险系数，即：（）、计算火灾、爆炸危险指数（）火灾、爆炸危险指数用来估计生产过程中的事故可能造成的破坏。按直接原因，易燃物泄漏并点燃后引起的火灾及燃料混合物爆炸的破坏类型有：）冲击波或燃爆。（）初始泄漏引起的火灾。（）容器爆炸弓起对管道与设备的撞击。（）引起二次事故一其他可燃物的能量释放，单元危险系数和物质系数越大则二次事故越严重。火灾、爆炸危险指数（殿卸单元危险系数物质系数，即：、重大危险设备的确定，巧（）用火灾、爆炸指数来估计生产事故可能造成的破坏，为了对火灾、爆炸的严重程度有一个相对的认识，建立与危险程度之间的关系，如表所示，当值超过时，认为设备为重大危险设备，需要进行进一步的定量分析，计

46、算危险事件的严人庆石油学院硕士研究生学位论文重度和事故发生的概率。表的危险等级值 危险等级最轻较轻值危险等级很人非常大计算（蚴时，次只分析、中评价一种等危险，使分析结果与特定的最危险状况（如火灾爆炸、漏油、停车）相对应。重大危险设备严重度的计算当已确定设备为重大危险设备后，根据模糊概率风险评价的流程，要计算重大危险设备事故发生的严重程度。事故的严重度是指事故造成后果的影响程度，根据事故类型对设备影响程度的不同而划分的等级称为故障等级。由于的分析结果是事故类型对系统产生的影响，即事故的严重程度，因此在中，重大危险设备事故严重度采用故障类型及致命度分析（，）方法来确定。故障类型及影响分析（，简称）

47、是危险分析的重要分析方法之一，其基本方法是根据系统可以分子系统、设备或元件等特点，按实际需要，将系统进行分割，然后逐个分析各自可能发生的故障类型及其产生的影响，以便采取相应的防治措施，提高系统的安全性。、分析内容方法的特点是从元件、器件的故障开始，逐次分析其影响及应采取的对策。其基本内容是为找出构成系统的每个元件可能发生的故障类型及其对人员、操作及整个系统的影响。开始，这种方法主要用于设计阶段。目前，己被核电站、化工、机械、电子及仪表工业等广泛使用。在进行故障类型及影响分析时，分析表的格式是多种多样的，通常包括下列内容：（）设备或元件名称。（）设备或元件功能。（）故障及其后果的类型。（）故障的

48、影响，包括对元件、子系统、系统的影响，对功能的影响和对人员伤害。（）危险的严重程度。（）故障发生的概率。（）采用的检验方法。第二章重大危险设备模糊概率风险评价方泫研究（）采取的防止措施。、分析程序在进行故障类型及影响分析时，可按如下的程序进行：（）评价对象分解。在分析之目口，必须熟悉系统的有关资料，了解系统组成和各个部分的工作原理。然后，根据原理和分析的需要将系统分为予系统，再进一步分为元件。元件分！什么程度是一个要注意的问题，一般认为分析的对象有确定的故障率，并能得到它，就可以了，不必再详细分解。例如，生产中的电动机或空压机，它的故障率是可以得到的，就没有必要再对它的零件进行分析。如果这部机

49、器的故障率很高，可以进一步分析各种零件的故障类型、影响及故障率，以确定哪个零件需要改进。（）审查各子系统、元件间的关系。审查系统和各子系统的工作原理图、草图等， 查明它们之间及元件组合件之间的关系。这项工作可通过编制和使用方块图来完成。（）编制元件表。编制每个待分析的子系统的全部元件表，每个元件的基本功能和特有功能都应列入表中，确定操作和环境对系统的作用。（）分析工程图和工作原理图。查出导致元件发生故障的机理。（）查明单个元件的故障类型对于系统事故的影响。一个元件有一个以上的事故类型时，必须分析每一类型的影响并分别列出。（）列出事故概率。（）列出排除或控制危险的措施。如果事故会引起受伤或死亡，

50、要说明应提供的安全措施【。、计算重大危险设备的严重度一般情况下，从危险的严蘑程度出发，系统的故障等级可以分为四个等级，如表所示。表故障等级划分事故或故障等级等级说明事故后果说明级致命的可能造成死亡或系统损失级严重的可能造成重伤、严露职业病或主系统损坏级临界的可能造成轻伤、轻度职业病或次要系统损坏级可忽略的不会造成伤害和职业病，系统不会损坏在重大危险设备的模糊概率风险评价方法中要全面地确定故障的等级，采用定量的故障等级划分方法。定量划分的依据是损失严重程度、故障影响范围、防止故障的难易程度、采用安全技术程度和工艺设计情况等”。巧（）式中：卜故障的严重度。月一故障及事故影响大小。厉一对装置（系统、

51、子系统、单元）造成的影响。人厌山油学院硕上研究生学位论文属防止故障或事故的难易程度。 鼻一采用安全技术措施的程度如何。一是否为新技术、新设备或对系统熟悉程度。只的取值参考表。在计算得到事故的严重度后，再根据表确定事故严重度等级，判断是否需进一步评价。表月的参考取值评价因素（）内容系数造成生命损失故障及事故影响造成相当损失大小功能损失无功能损火对装置系统、子对装置系统、子系统、单元）造成两个以上的重大影响系统、单元）造成对装置（系统、子系统、单元）造成个以上的重大影响的影响对装置系统、子系统、单元）无太大影响故障或事故发生频数易丁发生能够发生防止故障或事故不太发生不能的能够防止难易程度一易于防

52、是否为新技术、相当新的设计（新技术）或不够熟悉新设备或对系统类似的设计（技术）或比较熟悉熟悉程度凡同一设计（技术）或相当熟悉表严重度取值与事故等级划分事故等级严重度（）内容是否进步评价或分析第二章重大危险蹬各模糊概率风险评价方法研究本章小节本章的具体研究内容如下： 、提出了用模糊概率风险评价方法对重大危险设备进行风险评价。、建立了模糊概率风险评价方法的数学模型和评价流程。、提出了根据火灾爆炸危险指数（殿刀）评价的评价结果来判断设备是否为重大危险设备。、建立了用故障类型及影响分析来定量计算重大危险设备严重度的数学模型，并确定了故障等级划分的标准。人庆石油学院硕士研究生学位论文第三章重大危险设备失

53、效概率的计算事故发生概率即事故发生的频率，它描述的是事故发生的可能性的大小。本文采用事故树分析方法，通过对设备进行分析所得的底事件、中间事件和顶事件，建立事故树图，确定事故树的最小割集及各基本事件的结构重要度，以此来计算顶上事件发生的概率。重大危险设备的事故树分析事故树分析（，简称）又称故障树分析，是演绎分析法，即从结果分析原因的方法。它是从一个可能的事故开始层一层地逐步寻找引起顶事件的初始事件、直接原因和间接原因，并分析这些事故原因之间的相互逻辑关系，事 件相互之间的关系用“与”及“或”门链接起来，用逻辑树图把这些原因以及它们的逻 辑关系表示出来。该方法能对重大危险设备的危险性进行识别评价，

54、既适用于定性分析， 又能进行定量分析，是定量风险评价中最有用的技术之一。事故树分析只能用于处理设 备的工作或故障情况，不能处理降低性能能否满足要求的情况。们。事故树的构成事故树是由各种事件符号和逻辑门组成的。、事件符号（）矩形符号。如图一所示，表示顶上事件或中间事件，也就是还需要往下分析的事件。具体作树图过程中是将事件的具体内容扼要地记入矩形方框内。必须注意，由于事故树分析是对具体系统做具体分析，所以顶上事件一定要清楚、明了，不能笼统、含糊。（）圆形符号。如图一所示，用来表示基本原因事件，即最基本的、具体的、不再往下分析的事件。（）屋形符号。如图所示，用来表示正常事件，即系统处在正常状态下。（

55、）菱形符号。如图所示，有两种意义。其一，表示省略事件，即没有必要详厂，一（）（）（）图事件符号（）第三章舅大危险设备失效概率的计算细分析或其原因尚不明确的事件：其二，表示二次事件，即不是本系统的事故原因事件而是来自系统之外的原因事件。、逻辑门及其符号迸卢连产户（）与门符号（）或门符号（）条件与门符号（）条件或门符号（）跟割符号（）排斥或门符号图常用逻辑门符号逻辑门是连接各事件并表示其逻辑关系的符号。正确地选择逻辑门编制事故树是保证事故树分析正确的关键。逻辑门的种类很多，如与门、或门、非门、条件与门、条件或门、限制、排斥或门、顺序与门等。常用逻辑门的符号如图所示。、编制事故树的规则事故树的编制过

56、程，是一个严密的逻辑推理过程，应遵循以下规则：（）确定顶上事件应优先考虑风险大的事故事件。能否正确选择顶上事件，直接关系到分析的结果，是事故树分析的关键。在系统危险分析的结果中，不希望发生的事件不止一个，每一个不希望发生的事件部可以作为顶上事件。但是，应当把易于发生且后果 严重的事件优先作为分析的对象，即顶上事件。当然，也可把发生频率不高但后果严重、以及后果虽不太严重但发生非常频繁的事故作为顶上事件。（）确定边界条件的规则。在确定了顶上事件之后，为了不致使事故树过于繁琐、庞大，应明确规定被分析系统与其他系统的界面，以及一些必要的合理的假设条件。（）循序渐近的规则。事故捌分析是一种演绎的方法，在

57、确定了顶上事件后，要逐级人庆石油学院硕士研究生学位论文展丌。首先，分析顶上事件发生的直接原因，在这一级的逻辑门的全部输入事件已无遗漏地列出之后，再继续对这些输入事件的发生原因进行分析，直至列出引起顶上事件发生的全部基本原因事件为卜。（）不允许门与门直接相连的规则。在编制事故树时，任何一个逻辑门的输出都必须有一个结果事件，不允许不经过结果事件而将门与门直接相连。只有这样，才能保证逻辑关系的准确性。（）给事故事件下定义的规则。只有明确地给事故事件的定义及其发生条件，才能正确地确定事故事件发生的原因。给事故事件下定义，就是要用简单、明了的语句描述事故事件的内涵”。”。事故树的定性分析、最小割集的确定

58、事故树顶上事件发生与否是由构成事故树的各种基本事件的状态决定的。显然，所有基本事件都发生时，项上事件肯定发生。然而，大多数情况下，并不要求所有基本事件都发生时顶上事件才发生，而只需某些基本事件发生就可导致顶上事件的发生。在事故树中，导致顶上事件发生的基本事件的集合称为割集。也就是说，事故树中，一组基本事件能够引起顶上事件发生，这组基本事件就称为割集”。最小割集是指导致项上事件发生的最低限度的基本事件的集合。一个最小割集代表系统的一种事故模式，是研究事故发生频度的基本单元。常采用布尔代数化简法求解最小割集。化简布尔函数，其最简析取标准式中每个最小项所属变元构成的集合，便是最小割集。若最简析取标准

59、式中含有个最小项，则该事故树有个最小割集。、最小径集的确定径集是指某些基本事件的集合不发生，则顶上事件也不发生，把这组基本事件的集合称为径集。最小径集是指使顶上事件不发生的最低限度的基本事件的集合。求取最小径集是利用它与最小割集的对偶性，首先作出与事故树对偶的成功树，也就是把原来事故树的与门换成或门，或门换成与门，各类事件发生换成不发生，然后利用上面介绍的布尔代数化简法，求出成功树的最小割集，就是原事故树的最小径集”。、结构重要度分析结构重要度分析，是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。即在不考虑各基本事件的发生概率，或者说假定各基本事件的发生概率都相等的情况下，分析各基本事件的发生对顶上

60、事件发生所产生的影响程度，一般用。表示。基本事件结构重要度越大，它对顶上事件的影响程度就越大，反之亦然。结构重要度分析可采用两种方法，一种是求结构重要系数，以系数大小排列各基本事件和重要顺序，另一种是利用最小割集或最小径集判断系数的大小，排出顺序。前者第三章重大危险设各失效概率的计算精确，但系统中基本事件较多时礁得特别麻烦、繁琐，后者简单，但不够精确。不过， 目前事故树分析大都停留在定性分析阶段的情况下，还是满足需要的。故在此简介利用 最小割集或最小径集进行分析的方法。（）最小割集或最小径集定性分析法最小割集或最小径集定性分析法主要遵循以下原则，当最小割集中基本事件的个数相等时，在最小割集中重