9系統(tǒng)安全分析與評價第九章系統(tǒng)安全分析與評價第一節(jié)安全系統(tǒng)工程簡述第二節(jié)系統(tǒng)危險性分析第三節(jié)故障類型、影響及致命度分析第四節(jié)火災(zāi)爆炸危險分析及其應(yīng)用

-------《化工安全技術(shù)》9系統(tǒng)安全分析與評價2第一節(jié)安全系統(tǒng)工程簡述

1．系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析是以預(yù)測和防止事故為前提，對系統(tǒng)的功能、操作、環(huán)境、可靠性等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)以及系統(tǒng)的潛在危險性進(jìn)行分析和測定。安全系統(tǒng)工程是以預(yù)測和防止事故為中心，以檢查、測定和評價為重點(diǎn)，按系統(tǒng)分析、安全評價和系統(tǒng)綜合三個基本程序展開。9系統(tǒng)安全分析與評價3系統(tǒng)分析的程序，方法和內(nèi)容如下：(1)把所研究的生產(chǎn)過程和作業(yè)形式作為一個整體，確定安全設(shè)想和預(yù)定的目標(biāo)；(2)把工藝過程和作業(yè)形式分成幾個部分和環(huán)節(jié)，繪制流程圖；(3)應(yīng)用數(shù)學(xué)模型和圖表形式以及有關(guān)符號，將系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能抽象化，并將因果關(guān)系、層次及邏輯結(jié)構(gòu)用方框或流線圖表示出來，也就是將系統(tǒng)變換為圖像模型；(4)分析系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其組成部分，測定與診斷可能發(fā)生的故障、危險及其災(zāi)難性后果，分析并確定導(dǎo)致危險的各個事件的發(fā)生條件及其相互關(guān)系。9系統(tǒng)安全分析與評價42．安全評價安全評價包括對物質(zhì)、機(jī)械裝置、工藝過程及人機(jī)系統(tǒng)的安全性評價，內(nèi)容主要有：(1)確定適用的評價方法、評價指標(biāo)和安全標(biāo)淮；(2)依據(jù)既定的評價程序和方法，對系統(tǒng)進(jìn)行客觀的、定性或定量的評價，結(jié)合效益、費(fèi)用、可靠性、危險度等指標(biāo)及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出系統(tǒng)的最優(yōu)方案和最佳工作條件；(3)在技術(shù)上不可能或難以達(dá)到預(yù)期效果時，應(yīng)對計劃和設(shè)計方案進(jìn)行可行性研究，反復(fù)評價，以達(dá)到符合最優(yōu)化和安全標(biāo)準(zhǔn)為目的。9系統(tǒng)安全分析與評價53．系統(tǒng)綜合系統(tǒng)綜合是在系統(tǒng)分析與安全評價的基礎(chǔ)上，采取綜合的控制和消除危險的措施，內(nèi)容包括：(1)對已建立的系統(tǒng)形式、潛在的危險程度及可能的事故損失進(jìn)行驗(yàn)證，提出檢查與測定方式，制定安全技術(shù)規(guī)程和規(guī)定，確定對危險性物料、裝置及廢棄物的處理措施；9系統(tǒng)安全分析與評價6(2)根據(jù)安全分析評價的結(jié)果．研究并改進(jìn)控制系統(tǒng)，從而控制危險，以保證系統(tǒng)安全；(3)采取管理、教育和技術(shù)等綜合措施，對工藝流程、設(shè)備、安全裝置及設(shè)施、預(yù)防及處理事故方案、安全組織與管理、教育培訓(xùn)等方面進(jìn)行統(tǒng)籌安排和檢查測定，以有效地控制和消除危險，避免各類事故。9系統(tǒng)安全分析與評價7第二節(jié)系統(tǒng)危險性分析一、危險性及其表示方法1.危險性指對于人身和財產(chǎn)造成危害和損失的事故發(fā)生的可能性。險性本身含有許多不確定的因素。9系統(tǒng)安全分析與評價8原因：生產(chǎn)過程中的許多因素是隨機(jī)的；危險的程度也是難以確定的；同裝置運(yùn)行可靠性有關(guān)的故障數(shù)據(jù)資料還不完備，對于系統(tǒng)危險性的判定還不能提供充分的數(shù)據(jù)依據(jù)；對于危險性，應(yīng)探求用定量的方法加以表述，即確定危險性的尺度。9系統(tǒng)安全分析與評價92.表示方法

(1)危險率事故頻率與損失嚴(yán)重度的乘積稱為危險率或風(fēng)險率，可表示為：事故頻率：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計，得出的一定的時間內(nèi)危險性可能導(dǎo)致事故的次數(shù)；損失嚴(yán)重度：一定事故所造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失的數(shù)值。9系統(tǒng)安全分析與評價10(2)死亡概率：9系統(tǒng)安全分析與評價11死亡概率在10－3數(shù)量級的產(chǎn)業(yè)或部門，與人的自然死亡概率相當(dāng)，操作危險性極高，必須立即采取措施予以改進(jìn)；死亡概率在10－4數(shù)量級的產(chǎn)業(yè)或部門，其操作為中等程度危險，應(yīng)采取改進(jìn)措施；死亡概率在10－5數(shù)量級的產(chǎn)業(yè)或部門和游泳或煤氣中毒屬同一數(shù)量級，人們對此比較關(guān)心，也愿采取措施加以預(yù)防；9系統(tǒng)安全分析與評價12死亡概率在10－6數(shù)量級的產(chǎn)業(yè)或部門，相當(dāng)?shù)卣鸹蛱鞛?zāi)的死亡概率，人們并不擔(dān)心這類事故的發(fā)生；死亡概率在10－7～10－8數(shù)量級的產(chǎn)業(yè)或部門，相當(dāng)于隕石墜落傷人，沒有人愿為此投資加以預(yù)防。

9系統(tǒng)安全分析與評價13二、危險性分析的基本要素導(dǎo)致災(zāi)難性事故的原因來自于人、物、環(huán)三個方面。為了預(yù)防災(zāi)難性的事故的發(fā)生，就應(yīng)當(dāng)從消除事故主要原因著手，進(jìn)行危險性分析和預(yù)測。

1．物的原因

設(shè)備、裝置結(jié)構(gòu)不良，強(qiáng)度較低，磨損和惡化；存在有毒有害物質(zhì)及火災(zāi)爆炸危險性物質(zhì)；安全裝置及防護(hù)器具的缺陷等因素；9系統(tǒng)安全分析與評價142．人的原因誤判斷、誤操作；違章指揮、違章作業(yè)；精神不集中、疲勞及身體缺陷等。所謂誤操作是指在生產(chǎn)活動中，作業(yè)人員在操作或處理異常情況時，對情況的識別、判斷和行動上嚴(yán)重失誤。在危險性大的生產(chǎn)作業(yè)中，保持作業(yè)人員處于良好的精神狀態(tài)，是避免事故的重要環(huán)節(jié)。9系統(tǒng)安全分析與評價153．環(huán)境條件主要是作業(yè)環(huán)境中的照明、色彩、溫度、濕度、通風(fēng)、噪聲、振動以及由于鄰近的火災(zāi)爆炸和有毒有害物質(zhì)的泄漏彌散等所形成的次生災(zāi)害。

9系統(tǒng)安全分析與評價16三、危險性分析的步驟和方法1．分析步驟(1)危險性辨識。通過以往的事故經(jīng)驗(yàn)，或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行解剖，或采用邏輯推理的方法，把評價系統(tǒng)的危險性辨識出來；(2)找出危險性導(dǎo)致事故的概率及事故后果的嚴(yán)重程度；(3)一般以以往的經(jīng)驗(yàn)或數(shù)據(jù)為依據(jù)，確定可接受的危險率指標(biāo)；9系統(tǒng)安全分析與評價17(4)將計算出的危險率與可接受的危險率指標(biāo)比較，確定系統(tǒng)的危險性水平；(5)對危險性高的系統(tǒng)，找出其主要危險性并進(jìn)一步分析，尋求降低危險性的途徑，將危險率控制在可接受的指標(biāo)之內(nèi)。

9系統(tǒng)安全分析與評價182．分析方法(1)檢查表；(2)危險預(yù)先分析；(3)可操作性研究；(4)故障類型、影響及致命度分析；(5)道化學(xué)公司化工裝置評價法；(6)事故樹分析；(7)事件樹分析；

9系統(tǒng)安全分析與評價19第三節(jié)故障類型、影響及致命度分析故障類型、影響及致命度分析是一種歸納分析方法，用于系統(tǒng)安全性和可靠性的分析。尤其是在設(shè)計階段充分考慮并提出所有可能發(fā)生的故障，分析故障的類型和嚴(yán)重程度，判明其對系統(tǒng)的影響和發(fā)生的概率等。這種方法通常分為兩部分，即故障類型及影響分析和致命度分析。

。9系統(tǒng)安全分析與評價20一、故障類型及影響分析故障類型及影響分析是采用系統(tǒng)分割的方法，根據(jù)需要把系統(tǒng)分割成子系統(tǒng)或進(jìn)一步分割成元件。首先逐個分析元件可能發(fā)生的故障和故障類型，進(jìn)而分析故障對子系統(tǒng)乃至整個系統(tǒng)的影響，最后采取措施加以解決9系統(tǒng)安全分析與評價211．故障類型故障是指元件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)在運(yùn)行時不能完成設(shè)計規(guī)定的功能。并不是所有故障對系統(tǒng)都有影響，只是其中有些故障會影響系統(tǒng)任務(wù)的完成或造成事故損失。元件發(fā)生故障時，其表現(xiàn)形式不盡相同，因而呈現(xiàn)不同的故障類型。不同故障類型所引起的子系統(tǒng)或系統(tǒng)障礙有很大不同，因而在研究處理措施時應(yīng)按輕重緩急區(qū)別對待。9系統(tǒng)安全分析與評價22(1)簡單劃分法

幾種故障類型分級方法等級影響程度可能造成的損失和危害一級致命性死亡或系統(tǒng)損壞二級嚴(yán)重性嚴(yán)重傷害、嚴(yán)重職業(yè)病或系統(tǒng)損壞三級臨界性輕傷、輕重職業(yè)病或次要系統(tǒng)損壞四級可忽略性無傷害、職業(yè)病和系統(tǒng)受損9系統(tǒng)安全分析與評價23(2)評點(diǎn)法評點(diǎn)法從幾個方面來考慮故障對系統(tǒng)的影響程度，用一定的點(diǎn)數(shù)表示程度的大小，通過計算求出故障等級。利用下式求評點(diǎn)數(shù)，即式中:CS——總評點(diǎn)數(shù)，0＜CS＜10；

Ci——因素系數(shù)，0＜Ci＜10。9系統(tǒng)安全分析與評價24評點(diǎn)因素一般考慮以下五個方面：故障影響大??；對系統(tǒng)影響的程度故障發(fā)生的頻率；防止故障的難易；是否新設(shè)計的工藝。9系統(tǒng)安全分析與評價25(3)風(fēng)險率矩陣評價法將故障發(fā)生可能性和故障發(fā)生后引起的后果綜合考慮后會得出比較準(zhǔn)確的衡量標(biāo)準(zhǔn)，稱為風(fēng)險率(也稱危險度)，它是在考慮故障發(fā)生概率和嚴(yán)重度兩方面基礎(chǔ)上的綜合評價。a.嚴(yán)重度指故障類型對系統(tǒng)功能的影響程度，它分為四個等級：低的、主要的、關(guān)鍵的、災(zāi)難性的。b.故障概率指在特定的時間，故障類型所出現(xiàn)的次數(shù)。單個故障類型的概率可以使用定性和定量的方法確定。9系統(tǒng)安全分析與評價262.可靠性框圖(略)對于復(fù)雜的系統(tǒng)，為了說明子系統(tǒng)之間功能的傳輸情況，可以用可靠性框圖表示系統(tǒng)的狀況。從可靠件框圖中可以明確地看出系統(tǒng)、子系統(tǒng)和元件之間的層次關(guān)系，系統(tǒng)以及子系統(tǒng)間的功能輸入和輸出、連接方式。9系統(tǒng)安全分析與評價27可靠性框圖和流程圖或設(shè)備布置圖不同，它只是表示系統(tǒng)與子系統(tǒng)間功能流動情況，而且可以根據(jù)實(shí)際需要，對風(fēng)險度大的子系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，問題不大的則可放置一邊，可靠性框圖的各層次要進(jìn)行編碼，以便和制表的項(xiàng)目編碼相對應(yīng)。9系統(tǒng)安全分析與評價283.制表制表是FMEA方法的特點(diǎn)之一。為了表格便于編碼、分類、查閱、保存，各部門應(yīng)根據(jù)各自的不同情況擬出表格，但其基本內(nèi)容相似。9系統(tǒng)安全分析與評價294.分析步驟1）明確系統(tǒng)本身的情況和目的

2）確定分析程度和水平3）繪制系統(tǒng)圖和可靠性框圖4）列出所有故障類型并選出對系統(tǒng)有影響的故障類型5）列出造成故障的原因

9系統(tǒng)安全分析與評價30二、致命度分析對于特別危險的故障類型可采用致命度分析方法(CA)，進(jìn)一步分析。致命度分析一般是與故障類型影響分析合用。

9系統(tǒng)安全分析與評價31第四節(jié)火災(zāi)爆炸危險分析

及其應(yīng)用(介紹)一、案例美國道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險性指數(shù)評價法是以工藝過程中物料的火災(zāi)、爆炸潛在危險性為基礎(chǔ)，結(jié)合工藝條件、物料量等因素求取火災(zāi)、爆炸指數(shù)，進(jìn)而可求出經(jīng)濟(jì)損失的大小。以經(jīng)濟(jì)損失評價生產(chǎn)裝置的安全性。評價中定量的依據(jù)是以往事故的統(tǒng)計資料、物質(zhì)的潛在能量和現(xiàn)行安全措施的狀況。該方法主要用于評價儲存、處理、生產(chǎn)易燃、可燃、活性物質(zhì)的操作過程，還可用于潛在危險物質(zhì)庫存量較小的工藝過程的風(fēng)險評價。

9系統(tǒng)安全分析與評價32二、評價程序選取評價單元確定物質(zhì)系數(shù)MF計算一般工藝危險系數(shù)F1計算特殊工藝危險系數(shù)F2確定工藝單元危險系數(shù)F3=F1×F2危害系數(shù)計算安全措施補(bǔ)償系數(shù)C=C1×C2×C3確定火災(zāi)、爆炸指數(shù)F&EI=F3×MF確定經(jīng)安全補(bǔ)償后火災(zāi)爆炸指數(shù)F&EI#=F&EI×C安全補(bǔ)償后危險分級危險分級評價的基本程序圖9系統(tǒng)安全分析與評價33三、資料準(zhǔn)備在評價之前首先要準(zhǔn)備如下資料：1)裝置或工廠的設(shè)計方案；2)火災(zāi)、爆炸指數(shù)危險度分級表；3)火災(zāi)、爆炸指數(shù)（F&EI）計算表；9系統(tǒng)安全分析與評價34（F&EI）計算表確定MF的物質(zhì)：

MF=1、一般工藝危險危險系數(shù)范圍采用危險系數(shù)基本系數(shù)1.001.00A、放熱化學(xué)反應(yīng)0.30~1.25B、吸熱反應(yīng)0.20~0.40C、物料處理與輸送0.25~1.05D、密閉式或室內(nèi)工藝單元0.25~0.90E、通道0.20~0.35F、排放和泄漏控制0.20~0.50一般工藝系數(shù)(F1)

2、特殊工藝危險

基本系數(shù)1.001.00A、毒性物質(zhì)0.20~0.80B、負(fù)壓(<500mmHg)0.50C、接近易燃范圍的操作：惰性化、未惰性化

(1)罐裝易燃液體0.50(2)過程失?；虼祾吖收?.30(3)一直在燃燒范圍內(nèi)0.80D、粉塵爆炸0.25~2.00E、壓力：操作壓力/kpa,(絕對)釋放壓力/kpa，(絕對)

F、低溫0.20~0.30G、易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)量

(1)工藝中的液體及氣體

(2)儲存中的液體及氣體

(3)儲存中的可燃固體及工藝中的粉塵

H、腐蝕與磨損0.10~0.75I、泄漏——接頭和填料0.10~1.50J、使用明火設(shè)備

K、熱油、熱交換設(shè)備0.15~1.15L、轉(zhuǎn)動設(shè)備0.50特殊工藝危險系數(shù)(F2)

工藝單元危險系數(shù)F3

火災(zāi)爆炸指數(shù)F§EI

9系統(tǒng)安全分析與評價354)安全措施補(bǔ)償系數(shù)表5)工藝單元風(fēng)險分析匯總表；6)工廠風(fēng)險分析匯總表；7)有關(guān)裝置的更換費(fèi)用數(shù)據(jù)。9系統(tǒng)安全分析與評價36安全措施補(bǔ)償系數(shù)表項(xiàng)目補(bǔ)償系數(shù)范圍采用補(bǔ)償系數(shù)1、工藝控制

——a、應(yīng)急電源0.98

b、急冷裝置0.97~0.99

c、抑爆裝置0.84~0.98

d、緊急切斷裝置0.96~0.99

e、計算機(jī)控制0.93~0.99

f、惰性氣體保護(hù)0.94~0.96

g、操作規(guī)程/程序0.91~0.99

h、化學(xué)活潑性物質(zhì)檢查0.91~0.98

I、其他工藝危險分析0.91~0.98

工藝控制安全補(bǔ)償系數(shù)C1

2、物質(zhì)隔離

——a、遙控閥0.96~0.98

b、卸料/排空裝置0.96~0.98

c、排放系統(tǒng)0.91~0.97

d、連鎖裝置0.98

物質(zhì)隔離安全補(bǔ)償系數(shù)C2

3、防火設(shè)施

a、泄漏檢驗(yàn)裝置0.94~0.98

b、鋼結(jié)構(gòu)0.95~0.98

c、消防水供應(yīng)系統(tǒng)0.94~0.97

d、特殊滅火系統(tǒng)0.91

e、噴灑系統(tǒng)0.74~0.97

f、水幕0.97~0.98

g、泡沫滅火裝置0.92~0.97

h、手提式滅火器和噴水槍0.93~0.98

I、電纜防護(hù)0.94~0.98

防火設(shè)施安全補(bǔ)償C3

安全措施補(bǔ)償系數(shù)C=C1*C2*C3

9系統(tǒng)安全分析與評價37四、評價步驟1.選擇評價單元單元是裝置的一個獨(dú)立部分，與其他部分保持一定的距離，或用防火墻隔開。

9系統(tǒng)安全分析與評價38選擇評價單元時可以從以下幾個方面考慮：(1)潛在化學(xué)能(物質(zhì)系數(shù))；(2)工藝單元中危險物質(zhì)的數(shù)量；(3)資金密度(每平方米美元數(shù))；(4)操作壓力和操作溫度；(5)導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故的歷史資料；(6)對裝置操作起關(guān)鍵作用的單元；一般情況下，這些方面的數(shù)值越大，該工藝單元越需要評價9系統(tǒng)安全分析與評價392.確定物質(zhì)系數(shù)MF在火災(zāi)、爆炸指數(shù)的計算和其他危險性評價時，物質(zhì)系數(shù)(MF)是最基礎(chǔ)的數(shù)值，它是表述物質(zhì)由燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸中釋放能量大小的內(nèi)在特性。物質(zhì)系數(shù)根據(jù)由美國消防協(xié)會規(guī)定的物質(zhì)可燃性NF和化學(xué)活性(或不穩(wěn)定性)NR，查表求取。9系統(tǒng)安全分析與評價403.確定一般工藝危險系數(shù)F1一股工藝危險性是確定事故損害大小的主要因素，共包括六項(xiàng)內(nèi)容，即放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)、物料處理和輸送、封閉單元或室內(nèi)單元、通道、排放和泄漏。一個評價單元不一定每項(xiàng)都包括，要根據(jù)具體情況選取恰當(dāng)?shù)南禂?shù)，填入前面火災(zāi)、爆炸指數(shù)（F&EI）計算表中，并將這些危險系數(shù)相加，得到單元一般工藝危險系數(shù)F1。9系統(tǒng)安全分析與評價414.確定特殊工藝危險系數(shù)F2特殊工藝危險性是影響事故發(fā)生概率的主要因素。一個評價單元不一定每項(xiàng)都包括，要根據(jù)具體情況選取恰當(dāng)?shù)南禂?shù)，填入前面火災(zāi)、爆炸指數(shù)（F&EI）計算表中，并將這些危險系數(shù)相加，