安全系统工程2.2 预先危险性分析

PHA的基本含义Whatispreliminaryhazardanalysis?危险识别Hazardidentification危险等级的确定hazardsRank危险控制hazardcontrolsPHA的程序及表格编制PHAprocedurePHA实例分析useofPHA三、预先危险性分析三、预先危险性分析预先危险性分析（PreliminaryHazardAnalysis，PHA）是一种定性分析评价系统内危险因素和危险程度的方法。是指一个系统或子系统运转活动之前，对系统存在的危险类别、出现条件、可能造成事故的后果进行宏观概略分析的一种方法。

预先危险性分析的目的是防止操作人员直接接触对人体有害的物质，防止使用危险性工艺、装置、工具和采用不安全的技术路线。1.DefinitionofPreliminaryHazardAnalysisPreliminaryhazardanalysis(PHA)isasemi-quantitativeanalysisthatisperformedto:1.Identifyallpotentialhazardsandaccidentaleventsthatmayleadtoanaccident2.Ranktheidentifiedaccidentaleventsaccordingtotheirseverity3.Identifyrequiredhazardcontrolsandfollow-upactionsSeveralvariantsofPHAareused,andsometimesunderdifferentnameslike三、预先危险性分析

PHA的研究内容：识别危险的设备、零部件，并分析其发生的可能性条件；分析系统中各子系统、各元件的交接面及其相互关系与影响；分析原材料、产品、特别是有害物质的性能及储运；分析工艺过程及其工艺参数或状态参数；人机关系（操作、维修等）；环境条件；用于保证安全的设备、防护装置等。三、预先危险性分析PHA的主要优点分析工作做在行动之前，可及早采取措施排除、降低或控制危害，避免考虑不周造成损失；对系统开发、初步设计、制造、安装、检修等作的分析结果，可以提供应遵循的注意事项和指导方针。分析结果可为制定标准、规范和技术文献提供必要的资料根据分析结果可以编制安全检查表以保证实施安全，并可以作为安全教育的材料。

三、预先危险性分析一、危险牲的辨识要对系统进行危险性分析，首先要找出系统可能存在的所有危险因素，也就是危险性辨识要解决的问题。所谓危险因素，就是在一定条件下能够导致事故发生的潜在因素。既然危险因素有一定的潜在性质，辨识危险因素就需要有丰富的知识和实践经验。为了迅速查出危险因素，可以从以下几方面入手。三、预先危险性分析Allhazardsandpossibleaccidentaleventsmustbeidentified.Itisimportanttoconsiderallpartsofthesystem,operationalmodes,maintenanceoperations,safetysystems,andsoon.Allfindingsshallberecorded.Nohazardsaretooinsignificanttoberecorded.Murthy’slawmustbeborneinmind:“Ifsomethingcangowrong,soonerorlateritwill”.三、预先危险性分析1．从能量转移概念出发能量转移论的基本观点是：人类的生产活动和生活实践都离不开能源，能量在受控情况下可以做有用功，制造产品或提供服务；一旦失控，能量就会做破坏功，转移到人就造成人员伤亡，转移到物就造成财产损失或环境破坏。能量转移论者认为，事故就是能量的不希望转移的结果。三、预先危险性分析概率论的原始出发点是防止人身伤害事故。他们认为：“生物体（人）受伤害只能是某种能量的转移”，并提出了“根据有关能量对伤亡事故加以分类的方法”。

哈登（Haddon）将伤害分为两类第一类伤害是由于施加了超过局部或全身性损伤阈的能量引起的，第二类伤害是由于影响了局部的或全身性能量交换引起的。详见表1和表2。三、预先危险性分析既然事故来自于能量的非正常转移，那么，在对一个系统进行危险因素辨识的时候首先就要确定系统内存在的各种类型的能源，以及它们存在的部位，正常或不正常转移的方式，从而确定各种危险因素。这也就是按第一类伤害的能量类型确定危险因素。·其次，还要按第二类伤害考察影响人体内部能量交换的危险因素，如引起窒息、中毒、冻伤等的致害因素。三、预先危险性分析1.第一类危险源根据能量意外释放论，把系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质称作第一类危险源。实际工作中往往把产生能量的能量源或拥有能量的能量载体看作第一类危险源来处理2.第二类危险源导致约束、限制能量措施失效或破坏的各种不安全因素称作第二类危险源。第二类危险源包括人、物、环境三个方面的问题。三、预先危险性分析增加的能量类型产生的原发性损伤举例与注释机械能移位、撕裂、破裂和挤压，主要损及组织由于运动的物体，如子弹、皮下针、刀具和下落物体冲撞造成的损伤，以及由于运动的身体冲撞相对静止的设备造成的损伤，如跌倒时、飞行时和汽车事故中。具体的伤害结果取决于合力施加的部位和方式热能炎症、凝固、烧焦和焚化，伤及身体任何层次第一、二、三度烧伤。具体的伤害结果取决于热能作用的部位和方式注：这些伤害是由于施加了超过局部或全身性损伤阈的能量引起的。三、预先危险性分析电能干扰神经-肌肉功能，以及凝固、烧焦和焚化，伤及身体任何层次触电死亡、烧伤、干扰神经功能，如在电休克疗法中。具体的伤害结果取决于电能作用的部位和方式。电离辐射细胞和亚细胞成分与功能的破坏反应堆事故，治疗性与诊断性照射，滥用同位素，放射性粉尘的作用。具体伤害结果取决于辐射能作用的部位和方式。化学能一般要根据每一种或每一组的具体物质而定包括由于动物性和植物性毒素引起的损伤，化学灼伤，如氢氧化钾、溴、氟和硫酸，以及大多数元素和化合物在足够剂量时产生的不太严重二类型很多的损伤。注：这些伤害是由于施加了超过局部或全身性损伤阈的能量引起的。三、预先危险性分析影响能量交换的类型产生的损伤或障碍的种类举例与注释氧的利用生理损害，组织或全身死亡全身——由机械因素或化学因素引起的窒息，如溺水、一氧化碳中毒和氰化氢中毒。局部——“血管性意外”热能生理损害，组织或全身死亡由于体温调节障碍产生的损害，冻伤、冻死

注：这些损伤是由于影响了局部的或全身的能量交换引起的。三、预先危险性分析2．从人的操作失误考虑一个系统运行的好坏和安全状况如何，除了机械设备本身的性能、工艺条件外，很重要的因素就是人的可靠性。在我国，由于受科技水平和经济状况的限制，多数机械设备还达不到本质安全的地步。因此，在系统运行过程中必然存在程度不同的危险性。这样，人的操作行为的可靠度对系统安全性有着更加重要的影响。然而，人作为系统的一个组成部分，其失误概率要比机械、电气、电子元件高几个数量级。这就要求，在辨识系统可能存在的危险性时，还要从操作标准查找可能偏离正常损伤的危险。在这方面，人机工程、行为科学都有成熟的经验，系统安全分析方法中也有人的差错分析、可操作性研究等可供借鉴。三、预先危险性分析3．从外界危险因素考虑系统安全不仅取决于系统内部人、机、环境因素及其配合状况，有时还要受系统以外其它危险因素的影响。其中有外界发生事故对系统的影响，如火灾、爆炸；也有自然灾害对系统的影响，如地震、洪水、雷击、飓风等。尽管外界危险因素发生的可能性很小，但危害却很大。因此，在辨识系统危险性时也应考虑这些因素，特别是处于设计阶段的系统。三、预先危险性分析通常把危险因素划分为4级：I级：

安全的,暂时不能发生事故,可以忽略;II级：

临界的,有导致事故的可能性,事故处于临界状态,可能造成人员伤亡和财产损失,应该采取措施予以控制;III级:危险的,可能导致事故发生,造成人员伤亡或财产损失,必须采取措施进行控制;IV级:

灾难的,会导致事故发生,造成人员严重伤亡或财产巨大损失,必须立即设法消除。三、预先危险性分析三、预先危险性分析1、防止能量破坏作用限制能量的集中与蓄积控制能量释放隔离能量2、降低损失程度3、防止人为失误三、预先危险性分析三、预先危险性分析Generallyspeaking,PHA,bymeansofsafetychecklist,experienceandtechnology,identifiesthelocationofhazardouselementsandthendiscernstriggeringfactorsandprerequisiteofpromotinghazardouselementstoaccidents.Afterthat,possibleconsequenceswillbeanalyzedandrelevantmeasureswillbetakenaswell.

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PHAiscomposedofthreephases:preparation,examinationandconsequencesummary

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2.ProcessofPHA三、预先危险性分析Generallyspeaking,PHA,bymeansofsafetychecklist,experienceandtechnology,identifiesthelocationofhazardouselementsandthendiscernstriggeringfactorsandprerequisiteofpromotinghazardouselementstoaccidents.Afterthat,possibleconsequenceswillbeanalyzedandrelevantmeasureswillbetakenaswell.

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PHAiscomposedofthreephases:preparation,examinationandconsequencesummary

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2.ProcessofPHA确定系统功能调查收集资料系统功能分解分析、识别危险性确定危险等级措施实施制定措施三、预先危险性分析2.ProcessofPHA三、预先危险性分析2.ProcessofPHA通过对方案设计、主要工艺和设备的安全审查，辨识其中主要的危险因素，也包括审查设计规范和采取的消除、控制危险源的措施。通常，应按照预先编制好的安全检查表逐项进行审查，其审查的主要内容有以下几个方面

。审查阶段三、预先危险性分析2.ProcessofPHA（1）危险设备、场所、物质；（2）有关安全设备、物质间的交接面；（3）对设备、物质有影响的环境因素；（4）运行、试验、维修、应急程序；（5）辅助设施，如物质、产品储存，动力供应等；（6）有关安全装备，如安全防护设施，冗余系统及安全监控系统，个人防护设备等

。审查阶段三、预先危险性分析2.ProcessofPHABasedontheexaminationdata/results,majorhazardouselementsinthesystemareidentified.Theircausesandpossibleaccidentsthatmaybebroughtaboutarestudiedaswell.Accordingtotheimportanceofaccidentscausesandseverityofaccidents,risksaredividedintofourranksasisshowninTable2.5审查阶段三、预先危险性分析2.ProcessofPHARankSeverityConsequenceIMinorAccidentswillnothappentemporarily,thuscanbeignored.IIMarginalThereispossibilityofaccidents.Accidentsareonthethresholdandmaybringpersonnelinjury/deathandpropertyloss.Countermeasuresneedtobetakentocontroltherisk.IIICriticalItisprobablethataccidentsmayhappen,whichmaycausepersonnelinjury/deathandpropertyloss.Countermeasuresmustbetakentocontroltherisk.IVCatastrophicFailresultsinmajorinjuryordeathofpersonnel.Measuresmustbetakeninnotimetoeliminatetherisk.审查阶段三、预先危险性分析2.ProcessofPHA结果汇总阶段按照检查表格汇总分析结果。典型的结果汇总表包括主要事故及其产生原因、可能的后果、危险性级别，以及应采取的相应措施等。

流程图假设分析流程说明

步骤一：选择待分析的系统或子系统

研究分析的对象应该是不可分割的子系统，如：原料罐区的子系统为储槽和泵。

步骤二：提出所有可能的假设问题

假设问题用于识别系统存在的各种潜在危险因素。例如，假如危险物料溢流到地面，操作人员有被烟雾或蒸汽毒害或腐蚀的可能。

三、预先危险性分析为保证问题的全面性，分析小组可预先收集类似项目的资料，拟订一份标准检查清单。假设问题可根据标准清单，按照下述分类顺序提出并整理：与安全措施故障相关→与设备(硬件或系统)故障相关→与人为错误相关→与外部事件相关，以此类推。

小组成员应逐一核实分析所提出的假设，并决定是否应该考虑并记录双重危险发生的假设。双重危险具备的条件是：在危险未被察觉前两个事件同时发生(如：硬件故障和人为失误等)。小组应判断双重事件发生的可信度。如：泵与泵出口止回阀同时发生故障而带来危险是可能的。不可能同时发生的假设不被记录。三、预先危险性分析步骤三：识别危险

结合步骤二中提出的假设问题，分析并记录每一个假设中存在的与物料化学性质(毒性、可燃性、反应性等)和工艺操作条件(温度、压力等)有关的潜在危险。

步骤四：分析危险可能产生的后果

分析并识别每一项危险可能带来的后果，有些危险可能会带来多个后果。分析小组应该记录对所有步骤三中识别的危险的讨论情况。即使有些危险没有实质性的后果，也要记录，这样可以看出小组成员对此危险的分析过程。

三、预先危险性分析步骤五：分析并列出已考虑的安全措施

分析并记录系统中已有的或已经设计的安全措施。这些安全措施用于预防、监测、降低所提假设产生的危险可能带来的后果。

记录系统中已有的或已经设计的安全措施是非常重要的，因为可以从中看出已经采取了哪些方法和手段，同时也可以帮助小组成员来考虑是否应该做进一步的补充或修改。对于会产生高度危险的假设问题，小组负责人应保证已经列出足够多的安全措施。三、预先危险性分析步骤六：提出建议或需要补充提供的信息

在分析表“建议”栏中提出小组一致同意的对现有安全措施的整改补充意见，列出需要补充提供的文件或信息，或提出是否需要做进一步的研究分析。“建议”应紧密围绕步骤四中列出的后果。步骤七：是否有其他系统

对其他的系统或子系统，重复步骤1～6.三、预先危险性分析步骤八：划定危险等级

根据已建立的危险程度分级定义，对所有的后果划定风险等级。因为不同的系统内可能会出现相同的后果，所以此项工作最好在所有系统的分析都结束后进行，这样可以保证分级的连贯性，同时也可简化工作，提高工作效率。

危险等级的划分可参照下表：三、预先危险性分析危险等级影响程度定义1级安全的尚不能造成事故2级临界的处于事故的边缘状态，暂时还不会造成人员伤亡和财产损失。应予以排除或采取措施。3级危险的必然会造成人员伤亡和财产损失。应立即采取措施。4级破坏性的会造成灾难性事故(伤亡严重、系统破坏)。必须立即排除。三、预先危险性分析三、预先危险性分析

步骤九：对提出的建议指定落实负责人员

对提出的“建议”应指定相应的人员或团体负责，以便保证所提建议在随后的工作中得以落实。

上述步骤进行完毕后，分析小组负责人应负责整理出完整的分析工作表，并在此基础上完成分析研究报告三、预先危险性分析

1.硫化氢输送系统预先危险性分析

例如,将硫化氢(H2S)输送到反应装置的设计方案。氢意外泄漏作为可能的事故。分析导致事故发生的原如下:

(1)盛装硫化氢的压力容器泄漏或破裂;

(2)化学反应中硫化氢过剩;

(3)反应装置供料管线泄漏或破裂;

(4)在连接硫化氢储罐和反应装置的过程中发生泄漏。

然后,分析事故后果,确定危险源以及应采取的控制措施。当硫化氢发生大量泄漏时,对附近人员会造成严重伤害,根据泄漏情况将危险程度划分为III级和IV级。

三、预先危险性分析为了防止泄漏事故发生,分析者向设计人员提出如下建议:

考虑用一种低毒性物质在需要时能产生硫化氢的工艺;开发一套收集和处理过剩硫化氢的系统;采用硫化氢泄漏报警装置;现场仅储存最小量的硫化氢,不会输送、处理过量;发符合人机工程学要求的储罐连接程序;设置由硫化氢泄漏监控系统驱动的水封系统封闭储罐;把储罐布置在远离其他道路、方便输送的地方;在投产之前,教育、训练职工了解硫化氢的危害,掌握应急程序。三、预先危险性分析硫化氢输送系统预先危险性分析(部分)

事故事故原因事故后果危险级别建议的安全措施毒物泄漏储罐破裂大量泄漏导致人员伤亡IV1.采用泄漏报警系统2.最小储存量3.制定巡检规程毒物泄漏反应过剩大量泄漏导致人员伤亡III1.过剩硫化氢收集处理系统2.安全监控系统3.制定规程保证收集系统先于装置运行三、预先危险性分析

在钢铁厂里需要定期进行高炉大修。鞍山钢铁公司针对高炉拆装工程进行的预先危害分析结果汇总见表1。其中,把危险性分为发生事故可能性和后果严重程度两栏。发生事故可能性等级划分见表2。三、预先危险性分析施工阶段危害发生可能性危害严重度预防措施拆除阶段1.人员高处坠落2.高处脱落构件击伤人员3.爆破拆除基础伤人DBCIIII～IIIII1.设安全网,加强个体防护2.划出危险区域并设立明显标志3.正确布孔、合理装药、定时爆破,设爆破信号及警戒土建阶段1.塌方2.脚手架火灾ADII～IIIII1.阶段性放坡,监控裂隙2.严禁明火安装阶段1.高处坠落守2.落物伤人3.排栅倒塌4.排栅火灾5.电焊把线漏电6.乙快发生器爆炸

7.吊物坠落DBBDBC

BIIII～IIIII～IIIII～IIIIIII

II1.设安全网,加强个体防护2.材料妥善存放,严禁向下抛掷3.定期检查、修理4.注意防火5.集中存放电焊机,焊把线架空6.安装安全装置,定期检查,严格控制引火源7.定期检修设备及器械三、预先危险性分析

表2、事故发生可能性分级

级别发生可能性级别发生可能性级别发生可能性A经常发生C偶尔发生E不易发生B容易发生D很少发生F极难发生

三、预先危险性分析三、预先危险性分析3.Applicationsof

PHA热水器用煤气加热，装有温度、煤气开关联动装置，水温超过规定温度时，联动装置将调节煤气阀的开关。如发生故障，致压力过高时，则由泄压安全阀放出热水，防止发生事故。热水器结构示意图如图2.1，预先危险性分析结果列于表2.6

GasvalveHotwatervalveRescuerreliefsafetyvalveWastegasInfluentTemperaturecomparisonAdjustingd