安全系统工程概述

第三章安全系统工程7/5/20231第一节概述安全技术的地位现代工业生产的特点：四新：新工艺、新技术、新能源和新材料三化：大规模化、复杂化和高度自动化企业生产装置的现状设备陈旧老化发生事故的可能性增加7/5/20232系统与系统工程系统：由若干相互作用又相互依赖的部分组合而成，具有特定功能，并处于一定环境中的有机整体。系统的特点目的性整体性和分解性相关性特定功能性系统工程就是从系统的观点出发运用各种工程方法解决系统的各种问题。7/5/20233安全与危险危害安全：不发生人员伤亡和（或）设备财产损失，不发生职业危害。危险：引起人身伤亡，设备破坏或降低完成预定功能的能力。危害：超出人的直接控制之外的某种潜在的环境条件。危险性：危险暴露的程度。7/5/20234系统安全与安全系统工程系统安全：在系统运行周期内，应用系统安全管理及安全工程原理，识别系统中的危险性并排除，或使危险危害减少到最小，从而使达到最佳安全状态。必须在规划、研究、设计、制造、试验和使用等各阶段正确实施系统安全管理和安全工程。安全系统工程：应用系统工程的原理和方法，识别、分析、评价、排除和控制系统中的各种危险，对系统进行评价和综合处理，并使系统安全性达到最佳状态。7/5/20235第二节安全系统工程的发展安全系统工程在20世纪50年代创始于美国。美国在重大国防计划中广泛采用了安全系统工程。英国于20世纪60年代开始运用安全系统工程。日本在20世纪70年代也开始推广安全系统工程。我国开展系统工程情况。7/5/20236第三节安全系统工程内容安全系统工程的任务：预测、评价和控制危险危害因素。其过程主要包括：预测与识别危险危害因素危险性评价安全措施系统安全分析和评价是安全系统工程的核心。7/5/20237系统安全分析系统安全分析通过对系统中的危险危害因素进行定性定量分析，使人们识别系统中存在的危险性和所导致事故后果的损失度，并预测其可能性。系统安全分析方法因果（鱼刺）分析；预先危险性分析；故障类型和影响分析；作业安全分析；能量分析；故障树分析；事件树分析；管理疏忽和危险树分析。7/5/20238安全评价和安全措施安全评价：在系统安全分析的基础上，掌握了系统中存在的潜在危险危害和薄弱环节进行分析，并得到评价结果。安全评价分为定性评价和定量评价。安全措施：根据安全评价结果，针对系统存在的问题，对系统危险危害因素或薄弱环节进行改进。安全措施分为预防事故发生的措施和控制事故损失扩大的措施。7/5/20239第四节系统安全分析与危险性评价系统安全分析和危险性评价是一个问题的两个方面，目的是提出消除或控制危险、防止发生事故的对策，为确定系统安全目标，制定系统安全规划，实现最优化的系统安全奠定基础。系统安全分析和危险性评价在时间和空间方面进行。7/5/202310系统安全分析与评价的应用范围新产品的研制和生产。新材料、新工艺、新技术、新设备的使用。危险物质和危险场所。危险设备和危险作业。新建、改建或扩建项目。新的生产过程。安全目标、安全规程的制定和实施。7/5/202311第五节系统分析和评价的步骤系统安全分析与评价的步骤系统分解、危险因素识别、系统危险性分析、危险性评价、制定对策。任何复杂的系统都可以分为若干相对独立又相互作用的子系统。系统安全分析和危险性评价要求合理分解系统。按事故致因分类：(人、机、环境、管理)按行政区划分类按系统目的和功能分类按地理空间位置分类7/5/202312危险因素识别调查了解与安全有关的情况企业的任务企业安全管理现状新的安全问题企业以前事故的情况、原因和统计分析识别危险因素人的因素物和环境的因素人、物和环境互相作用的因素企业安全管理水平7/5/202313系统危险性分析系统危险性评价是为了找出危险因素之间的因果关系，弄清危险因素的发展趋势，并由此得到防止事故发生的对策措施。系统危险性分析步骤：先子系统危险性分析；然后子系统间交界面的危险性分析；最后进行系统与外界交界面的危险性分析。系统危险性分析是系统安全的动态考查，主要从危险因素间的相互联系和相互影响来研究危险因素，最终结合安全管理，着重找出安全管理的缺陷。7/5/202314系统危险性分析步骤和内容确定存在危险因素的系统和部位查明潜在的危险因素和危险因素特点明确激发事件确定可能发生的事故描述事故状况分析影响范围确定事故发生的可能性和后果的严重性评价危险等级危险性分析制定预防事故的对策措施7/5/202315危险性评价危险性评价主要方法危险等级的定性估计一般作业的危险性评价易燃易爆物质的危险性评价可能爆炸的容器的危险评价7/5/202316危险等级的定性估计本方法适用于大多数情况下的危险性评价。它针对两个指标（危险发生的可能性和危险后果的严重性），并加以综合后对危险等级做出定性的评价。根据危险可能性与危险后果严重性的各种组合，将危险性分为四个等级I级——极其危险（1~5组合）II级——高度危险（6~9组合）III级——轻度危险（10~17组合）IV级——轻微危险（18~20组合）本评价法缺点：过于简单，只能定性分析7/5/202317一般作业的危险性评价（格雷厄姆评价法）本法把影响危险性的因素分为三个方面，分别给出分数，并以三者乘积作为危险性的分数值。危险等级D=L*E*C事故或危险事件发生的可能性（L）暴露于危险环境的频率（E）事故可能后果的严重性（C）事故或危险发生可能性发生极小时L的分数为0.1，必然要发生事故时L的分数为10，其余五种情况的分数分别为0.2，0.5，1，3，6。7/5/202318暴露于危险环境的概率极小时E的分数为0.5，连续暴露的情况下E的分数为10，其余四个分数值为1，2，3，6。事故可能造成后果严重性C的分数最小为1，最大为100，其余四种情况的分数值为3，7，15，40。危险性等级D分五个等级D>320,极其危险，不能继续作业160<D<320，高度危险，需立即整改70<D<160，显著危险，需要整改20<D<70，可能危险，需要注意D<20，稍有危险或无危险，可以接受本评价方法可进行定性或定量的安全评价7/5/202319可能爆炸容器的危险性评价本法根据容器内盛装物质的特性、容器的容量、工作温度、工作压力以及操作情况分别评定相应分数Km、Kv、Kt、Kp、Ko，然后相加就得到总的危险性分数K。K=Km+Kv+Kt+Kp+KoK值分三个等级K>16，高度危险11<K<15,中等危险K<10，轻度危险本评价法属于专用评价7/5/202320制定对策对策就是确保生产安全的组织措施和技术措施。安全措施主要包括：预防事故发生的措施、控制事故损失扩大的措施。制定对策措施，应从消除管理缺陷，改善安全管理入手。7/5/202321火灾爆炸指数法美国道化学公司（DowChemicalCompany）首先采用的一种对火灾、爆炸危险性进行定量分析和评价的方法——火灾爆炸指数法。本法适用于化工工艺过程、生产装置以及储罐等的危险程度指标，对工艺设备中潜在的火灾、爆炸和活化反应的危险性进行客观评价。7/5/202322火灾爆炸指数法的目的是要定量地描述火灾、爆炸事故的可能损失，确定有危险的设施，从而得到防止事故发生的最佳方案，最大程度减少事故的严重性和损失程度。本评价法主要用于贮存、使用和加工易燃、可燃或活性物质的场合；也可用来分析和评价污水装置、配电系统、输电线路、整流器、变压器、锅炉等发电设备的潜在事故损失；并可对具有少量危险物质的小的工艺过程作风险评价；还适用于对试验设备、试生产装置的评价。7/5/202323选择合适的工艺过程单元确定物质系数一般工艺危险系数特殊工艺危险系数工艺单元危险系数火灾爆炸指数的计算安全补偿措施的计算工艺单元危险分析汇总确定暴露区域半径最大财产可能损坏值（MPPD）计算停产损失（BI）的计算7/5/202324第四章系统安全分析法7/5/202325第一节鱼刺图分析法鱼刺图分析法是将事故的各种原因归纳、分析，用简明的文字和线条加以全面表示的方法。鱼刺图主要包括：结果；要因；支干鱼刺图作图步骤对事故进行深入的认识画出结果和主干搜寻全部原因分析整理各种原因，按要因、中原因、小原因及更小原因分别填入图中。7/5/202326结果要因要因要因要因主干中原因小原因更小原因鱼刺图7/5/202327第二节事件树分析法事件树分析法：根据事故发生的先后顺序，分成阶段或步骤，用树状网绘图表示其可能结果的一种分析方法。事件树分析是一种归纳逻辑图，是决策树（Decisiontree）在安全分析中的应用。

它从事件的起始状态出发。按一定的顺序，逐项分析系统构成要素的状态（成功或失败）。并将要素的状态与系统的状态联系起来，进行比较，以查明系统的最后输出状态，从而展示事故的原因和发生条件。

7/5/202328事件树分析法适用于预测事故发展趋势，研究事故预防措施对策。事件树发生概率的计算方法。7/5/202329第三节事故树分析法事故树分析法（Faulttreeanalysis略语为FTA）又称事故逻辑分析，是对事故进行分析和预测的一种方法。

事故树分析法是对既定的生产系统或作业中可能出现的事故条件及可能导致的灾害后果，按工艺流程，先后次序和因果关系绘成的程序方框图，即表示导致事故的各种因素之间的逻辑关系。

7/5/202330事故树是用以分析系统的安全问题或系统运行的功能问题，并为判明事故发生的可能性和必然性之间的关系，提供的一种表达形式。20世纪60年代逐渐发展起来。事故树分析法需要一定的概率论、图论、集合论、逻辑学等基础知识。7/5/202331事故树的符号及其意义事故树定性分析的程序事故树（FT）图的作法事故树的整理与简化最小割集和最小径集结构重要度7/5/202332第五章管理疏忽和危险树(MORT)7/5/202333第一节MORT的产生和发展过程管理疏忽和危险树（MORT）是一种运用事先设计好的系统化逻辑树确定整个系统的风险，进行安全评价的方法。MORT是一种全面的职业事故调查和安全计划分析的方法。20世纪60年代开始研究，到1971年借鉴故障树分析（FTA）分析方法提出MORT；1973年后经过多次修改和完善，1974年8月后对MORT的宣传和研究进一步全面和深化。7/5/2023341970年约翰逊首先提出当前职业安全管理和决策的水平可分为五级不能满足有关法规的最低要求仅能满足有关法规的最低要求能运用有关手册和标准在大型企业中广为提倡的先进管理方法以系统安全管理为主，建立安全系统的方法MORT借鉴故障分析的方法，逻辑地连接了整个安全管理系统的各个有关部门。特别加入变化分析、能量与屏障和安全系统这三个重要概念。7/5/202335第二节MORT的一些重要概念变化分析概念和方法变化分析的基本观点：运行系统中的能量和失误相应的变化是事故发生的根本原因，没有变化就没有事故。变化分析的基本方法：以现有的、已知的系统为基础，研究所有计划和实际存在的变化和性质，分析每个变化单独地或和若干个变化结合地对系统产生的影响，并由此提出相应的措施。7/5/202336应用变化分析有两种情况观察到系统发生变化观察到变化后果变化的类型（9种）变化的基本性质一旦变化就基本不可能恢复到原来的状态变化所产生的影响随时间呈指数变化变化分析的优点：简单、直观、容易理解；缺点：分析工作量繁杂，且受系统复杂程度影响。7/5/202337能量转移及屏障的概念和方法（略）安全系统的概念安全管理是企业管理中的子系统，具备有三个功能建立并应用测定运行系统与计划偏离并及时反馈的回路建立并应用向相关人员提供减少危险的方法和策略的反馈回路建立并应用危险分析方法分析有关测定结果专业安全工作人员的首要目标是把其安全系统工作目标与企业管理目标有机的结合。7/5/202338安全系统主要内容：管理决策、危险分析、信息搜索、行为反馈、工作流程以及性能检测。安全系统的主要作用：找出影响危险定性分析和安全决策实施的主要因素；正确预测系统的变化过程，确定危险分析过程是否恰当、合适；确定监控系统能否充分保证系统按计划运行及运行是否恰当。7/5/202339第三节MORT的使用方法MORT应用的主要目的和用途预防与疏忽、失误和缺陷有关的事故，为消除潜在的事故进行指导。评价现有安全管理系统，分析和确定事故因素，对剩余危险安排在适当管理阶段以便采取相应措施。优化分配各因素，以利于安全计划和危险管理。对已发生事故进行深入调查分析，探求事故原因，为进行事后处理和决策提供依据。7/5/202340MORT的三种类型事故发生后对事故原因进行全面调查分析。进行安全管理系统的全面分析和评价，找出缺陷，防止事故发生。假定某些问题存在，通过MORT方法找出解决该问题的最佳手段和方法。MORT的符号及其意义缺陷事件、基本事件、不发展事件、正常事件、满意事件、或门、与门、条件与门、条件或门、转移符号、已确定假定危险事件。7/5/202341使用的关键是逐个因素地审查MORT图。MORT描述了安全管理过程的各个阶段，在事故调查与分析中查找系统的缺陷和失误特别有价值。MORT在改进对系统控制的了解，改进对变化和失误的敏感性等方面有重要的作用。MORT一般适用于管理水平较高，对安全要求较高的大型系统。而且某些因素受主观影响较大。7/5/202342本章结束！7/5/202343演讲完毕，谢谢观看！安全阀基本知识如果压力容器(设备/管线等)压力超过设计压力…1.尽可能避免超压现象堵塞(BLOCKED)火灾(FIRE)热泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的发生?2.使用安全泄压设施爆破片安全阀如何避免事故的发生?01安全阀的作用就是过压保护!一切有过压可能的设施都需要安全阀的保护!这里的压力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!设定压力(setpressure)安全阀起跳压力背压(backpressure)安全阀出口压力超压(overpressure)表示安全阀开启后至全开期间入口积聚的压力.几个压力概念弹簧式先导式重力板式先导+重力板典型应用电站锅炉典型应用长输管线典型应用罐区安全阀的主要类型02不同类型安全阀的优缺点结构简单,可靠性高适用范围广价格经济对介质不过分挑剔弹簧式安全阀的优点预漏--由于阀座密封力随介质压力的升高而降低,所以会有预漏现象--在未达到安全阀设定点前,就有少量介质泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE弹簧式安全阀的缺点过大的入口压力降会造成阀门的频跳,缩短阀门使用寿命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle弹簧式安全阀的缺点弹簧式安全阀的缺点=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通产品平衡背压能力差.在普通产品基础上加装波纹管,使其平衡背压的能力有所增强.能够使阀芯内件与高温/腐蚀性介质相隔离.平衡波纹管弹簧式安全阀的优点优异的阀座密封性能,阀座密封力随介质操作压力的升高而升高,可使系统在较高运行压力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先导式安全阀的优点平衡背压能力优秀有突开型/调节型两种动作特性可远传取压先导式安全阀的优点对介质比较挑剃,不适用于较脏/较粘稠的介质,此类介质会堵塞引压管及导阀内腔.成本较高.先导式安全阀的缺点重力板式产品的优点目前低压储罐呼吸阀/紧急泄放阀的主力产品.结构简单.价格经济.重力板式产品的缺点不可现场调节设定值.阀座密封性差,并有较严重的预漏.受背压影响大.需要很高的超压以达到全开.不适用于深冷/粘稠工况.几个常用规范ASMEsectionI-动力锅炉(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低压安全阀设计(LowpressurePRV)API520-火灾工况计算与选型(FireSizing)API526-阀门尺寸(ValveDimension)API527-阀座密封(SeatTightness)介质状态(气/液/气液双相).气态介质的分子量&Cp/Cv值.液态介质的比重/黏度.安全阀泄放量要求.设定压力.背压.泄放温度安全阀不以连接尺寸作为选型报价依据!如何提供高质量的询价?弹簧安全阀的结构弹簧安全阀起跳曲线弹簧安全阀结构弹簧安全阀结构导压管活塞密封活塞导向不平衡移动副(活塞)导管导阀弹性阀座P1P1P2先导式安全阀结构先导式安全阀的工作原理频跳安全阀的频跳是一种阀门高频反复开启关闭的现象。安全阀频跳时，一般来说密封面只打开其全启高度的几分只一或十几分之一，然后迅速回座并再次起跳。频跳时，阀瓣和喷嘴的密封面不断高频撞击会造成密封面的严重损伤。如果频跳现象进一步加剧还有可能造成阀体内部其他部分甚至系统的损伤。安全阀工作不正常的因素频跳后果1、导向平面由于反复高频磨擦造成表面划伤或局部材料疲劳实效。2、密封面由于高频碰撞造成损伤。3、由于高频振颤造成弹簧实效。4、由频跳所带来的阀门及管道振颤可能会破坏焊接材料和系统上其他设备。5、由于安全阀在频跳时无法达到需要的排放量，系统压力有可能继续升压并超过最大允许工作压力。安全阀工作不正常的因素A、系统压力在通过阀门与系统之间的连接管时压力下降超过3%。当阀门处于关闭状态时，阀门入口处的压力是相对稳定的。阀门入口压力与系统压力相同。当系统压力达到安全阀的起跳压力时，阀门迅速打开并开始泄压。但是由于阀门与系统之间的连接管设计不当，造成连接管内局部压力下降过快超过3%，是阀门入口处压力迅速下降到回座压力而导致阀门关闭。因此安全阀开启后没有达到完全排放，系统压力仍然很高，所以阀门会再次起跳并重复上述过程，既发生频跳。导致频跳的原因导致接管压降高于3%的原因1、阀门与系统间的连接管内径小于阀门入口管内径。2、存在严重的涡流现象。3、连接管过长而且没有作相应的补偿（使用内径较大的管道）。4、连接管过于复杂（拐弯过多甚至在该管上开口用作它途。在一般情况下安全阀入口处不允许安装其他阀门。）导致频跳的原因B、阀门的调节环位置设置不当。安全阀拥有喷嘴环和导向环。这两个环的位置直接影响安全阀的起跳和回座过程。如果喷嘴环的位置过低或导向环的位置过高，则阀门起跳后介质的作用力无法在阀瓣座和调节环所构成的空间内产生足够的托举力使阀门保持排放状态，从而