系統(tǒng)安全分析——危險性和可操作性和事故樹分析

1、2022-3-1212022-3-122主要內(nèi)容主要內(nèi)容1. 1. 危險性和可操作性分析法的特點；危險性和可操作性分析法的特點；2.2.危險性和可操作性分析法的應(yīng)用范危險性和可操作性分析法的應(yīng)用范圍圍3.3.危險性和可操作性分析法的優(yōu)缺點危險性和可操作性分析法的優(yōu)缺點4.4.編制危險性和可操作性分析表編制危險性和可操作性分析表安全系統(tǒng)工程安全系統(tǒng)工程2022-3-123掌握掌握危險性和可操作性分析法的編制。危險性和可操作性分析法的編制。安全系統(tǒng)工程安全系統(tǒng)工程2022-3-124HAZOP HAZard and OPerability Study 危險與可操作性分析危險與可操作性分析2022-

2、3-125HAZOP方法由來方法由來 HAZOP分析方法是英國帝國化學(xué)工業(yè)公司分析方法是英國帝國化學(xué)工業(yè)公司（ICIICI）蒙德分部于上世紀）蒙德分部于上世紀6060、7070年代發(fā)展起來的年代發(fā)展起來的以以引導(dǎo)詞引導(dǎo)詞（Guide WordsGuide Words）為核心）為核心的系統(tǒng)危險分析的系統(tǒng)危險分析方法，已經(jīng)有方法，已經(jīng)有4040年年應(yīng)用歷史，起初主要用來檢查設(shè)應(yīng)用歷史，起初主要用來檢查設(shè) 計的安全性以及識別危險的原因及不利后果。計的安全性以及識別危險的原因及不利后果。2022-3-1261 概述危險和可操作性分析（危險和可操作性分析（HAZOP）- Hazard and Opera

3、bility Study 1.1 定義定義分析、查找偏差分析、查找偏差針對偏差，找出原因針對偏差，找出原因分析后果分析后果提出對策措施提出對策措施2022-3-1271.2 目的目的物質(zhì)可生化性物質(zhì)可生化性鑒定的途徑鑒定的途徑 系統(tǒng)、詳細地對工藝過程和操作進行檢查，系統(tǒng)、詳細地對工藝過程和操作進行檢查，以確定過程的偏差是否導(dǎo)致不希望的后果。以確定過程的偏差是否導(dǎo)致不希望的后果。系統(tǒng)性系統(tǒng)性2022-3-128n HAZOP分析既適用于設(shè)計階段設(shè)計階段，又適用于現(xiàn)有現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)裝置。n 同時，對于連續(xù)生產(chǎn)過程連續(xù)生產(chǎn)過程和間歇生產(chǎn)過程間歇生產(chǎn)過程都可以采用HAZOP分析。1.3 應(yīng)用階段

4、應(yīng)用階段：工程項目各個階段都可用（化工）：工程項目各個階段都可用（化工）2022-3-1292 方法簡介2.1 成立分析組成立分析組組組 長長設(shè)設(shè) 計計操操 作作記記 錄錄工工 藝藝安安 全全儀表與儀表與控制控制分析組人數(shù)一般分析組人數(shù)一般57人人,小裝置最少小裝置最少4人人各專業(yè)人員組成的各專業(yè)人員組成的分析組對工藝過程分析組對工藝過程的的危險危險和和操作性操作性問問題題2022-3-12102.2 收集資料、對裝置的特殊點進行分析特殊點特殊點分析分析節(jié)點節(jié)點或或工藝單元工藝單元或是或是操作步驟操作步驟分析節(jié)點選擇分析節(jié)點選擇連續(xù)生產(chǎn)連續(xù)生產(chǎn)設(shè)設(shè) 備備管管 線線必要時管線和設(shè)備都可作為節(jié)點分

5、析必要時管線和設(shè)備都可作為節(jié)點分析間歇生產(chǎn)間歇生產(chǎn)2022-3-12112.3 偏差確定方法偏差確定方法引導(dǎo)詞法引導(dǎo)詞法n 偏差引導(dǎo)詞偏差引導(dǎo)詞+工藝參數(shù)。工藝參數(shù)。（1）通用的引導(dǎo)詞）通用的引導(dǎo)詞2022-3-1212表表 HAZOP常用引導(dǎo)詞表常用引導(dǎo)詞表引導(dǎo)詞引導(dǎo)詞含意含意說明說明No（沒有或不）（沒有或不）對設(shè)計意圖的否定對設(shè)計意圖的否定設(shè)計或操作要求的指標或事件完全不發(fā)生設(shè)計或操作要求的指標或事件完全不發(fā)生Less（較小）（較?。?shù)量減少數(shù)量減少同標準值比較，數(shù)值偏小同標準值比較，數(shù)值偏小More（較大）（較大）數(shù)量增加數(shù)量增加同標準值比較，數(shù)值偏大同標準值比較，數(shù)值偏大Part 0

6、f（部分）（部分）質(zhì)的減少質(zhì)的減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） 質(zhì)的增加質(zhì)的增加在完成即定功能的同時，伴隨多余事件發(fā)生在完成即定功能的同時，伴隨多余事件發(fā)生Reverse（反向）（反向）設(shè)計意圖的邏輯反面設(shè)計意圖的邏輯反面出現(xiàn)和設(shè)計要求完全相反的事或物出現(xiàn)和設(shè)計要求完全相反的事或物Other Than（異常）（異常）完全代替完全代替出現(xiàn)和設(shè)計要求不相同的事或物出現(xiàn)和設(shè)計要求不相同的事或物2022-3-1213（2）常用的）常用的HAZOP分析工藝參數(shù)分析工藝參數(shù)o 壓力壓力o流量流量oPH值值o速度速度o液位液位o混合混合o時間時間o電壓

7、電壓o反應(yīng)等反應(yīng)等o 溫度溫度2022-3-1214（3）偏差的構(gòu)成）偏差的構(gòu)成引導(dǎo)詞引導(dǎo)詞+工藝參數(shù)工藝參數(shù)=偏差偏差例如：例如： No 沒有或不沒有或不 對原設(shè)計意圖的全部消除或沒有實現(xiàn)。對原設(shè)計意圖的全部消除或沒有實現(xiàn)。 組合偏離例：組合偏離例： 流量流量/ /否否 無流量無流量 壓力壓力/ /否否 無壓力無壓力Less （定量）較?。ǘ浚┹^小 參數(shù)的值比預(yù)期的少（小、低）參數(shù)的值比預(yù)期的少（小、低） 組合偏離例：組合偏離例： 流量流量/ /少少 流量小流量小 壓力壓力/ /少少 壓力低壓力低 2022-3-1215主要引導(dǎo)詞的進一步說明More （定量）增加（定量）增加 參數(shù)的值比預(yù)

8、期的多（大、高）。參數(shù)的值比預(yù)期的多（大、高）。 組合偏離例：組合偏離例： 溫度溫度/ /增增 溫度高溫度高 壓力壓力/ /增增 壓力高壓力高Reverse 反向反向 對于原設(shè)計意圖相反的方向。對于原設(shè)計意圖相反的方向。 組合偏離例：組合偏離例： 流量流量/ /反向反向 流量反向流量反向 并非每個工藝參數(shù)或操作程序都能找出七個偏差，有些并非每個工藝參數(shù)或操作程序都能找出七個偏差，有些組合可能不存在組合可能不存在2022-3-12162.4 分析內(nèi)容分析內(nèi)容產(chǎn)生產(chǎn)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護措施護措施建議采建議采取措施取措施偏差偏差2022-3-12172.5 分析方式分

9、析方式一個參數(shù)七個偏差都分析完了，再進行第二個一個參數(shù)七個偏差都分析完了，再進行第二個工藝參數(shù)分析工藝參數(shù)分析采用表格方式采用表格方式引導(dǎo)詞引導(dǎo)詞偏差偏差可能原因可能原因后果后果安全保護安全保護 建議措施建議措施2022-3-1218分析結(jié)果整理3 分析步驟分析步驟進行分析準備工作2022-3-12191234確定分析目的、確定分析目的、對象和范圍對象和范圍組建分析組組建分析組準備準備工作工作3.1 準備工作準備工作確定分析節(jié)點、時間確定分析節(jié)點、時間收集必要資料收集必要資料2022-3-1220收集必要的資料n 控制器圖、工藝流程圖、管道及儀表流程圖、設(shè)計說明書、操作控制器圖、工藝流程圖、管

10、道及儀表流程圖、設(shè)計說明書、操作規(guī)程以及其他圖紙?？刂破鲌D最主要。并將這些圖紙資料事先發(fā)規(guī)程以及其他圖紙?？刂破鲌D最主要。并將這些圖紙資料事先發(fā)給每人一份。給每人一份。2022-3-12213.2 進行分析n組長對組長對HAZOP方法、分析要求及安排簡單說一下。方法、分析要求及安排簡單說一下。n設(shè)計或工藝工程師簡單介紹生產(chǎn)裝置。設(shè)計或工藝工程師簡單介紹生產(chǎn)裝置。n由組長引導(dǎo)大家按表格一項項討論，取得共識后記由組長引導(dǎo)大家按表格一項項討論，取得共識后記錄下來。錄下來。n一個工藝參數(shù)分析完了，再分析第二個，一個節(jié)點一個工藝參數(shù)分析完了，再分析第二個，一個節(jié)點的參數(shù)都分析完，再分析下一個節(jié)點，直到所

11、有節(jié)的參數(shù)都分析完，再分析下一個節(jié)點，直到所有節(jié)點都分析完。點都分析完。 使用使用7個引導(dǎo)詞來分析個引導(dǎo)詞來分析1個工藝參數(shù)。個工藝參數(shù)。也有的用也有的用1個個引導(dǎo)詞引導(dǎo)詞同時分析該節(jié)點的幾個工藝參數(shù)，如同時分析該節(jié)點的幾個工藝參數(shù)，如:2022-3-12223.3 分析結(jié)果整理n分析結(jié)束后，把所有表打印出來，對建議分析結(jié)束后，把所有表打印出來，對建議措施一條條經(jīng)歸納整理列出來。把這些資措施一條條經(jīng)歸納整理列出來。把這些資料送給有關(guān)部門和人員，如決策者、工程料送給有關(guān)部門和人員，如決策者、工程部、安全部等。部、安全部等。2022-3-1223HAZOP方法優(yōu)缺點n優(yōu)點：優(yōu)點：o缺點：缺點：對工

12、藝過程危險因素的識別很全面，對提高對工藝過程危險因素的識別很全面，對提高裝置生產(chǎn)運行過程中安全性很有幫助。裝置生產(chǎn)運行過程中安全性很有幫助。費人費時費人費時一個偏差平均一個偏差平均10min，1個節(jié)點如分析個節(jié)點如分析5個參數(shù)，個參數(shù)，5735個偏差，共需個偏差，共需350min，約，約6小時。小時。 一個裝置分析一個裝置分析50個參數(shù)或操作步驟，個參數(shù)或操作步驟，350個偏差個偏差，約，約60小時。小時。2022-3-1224 HAZOP分析的作用n（1）盡可能將危險消滅在項目實施早期）盡可能將危險消滅在項目實施早期n（2）為操作指導(dǎo)提供有用的參考資料）為操作指導(dǎo)提供有用的參考資料2022-

13、3-12252022-3-1226第第26頁頁 概概 述述 2022-3-1227第第27頁頁2022-3-1228基本概念n故障樹定義故障樹指用以表明產(chǎn)品哪些組成部分的故障或外界事件或它們的組合將導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生一種給定故障的邏輯圖。n故障樹是一種邏輯因果關(guān)系圖，構(gòu)圖的元素是事件和邏輯門n事件用來描述系統(tǒng)和元、部件故障的狀態(tài)n邏輯門把事件聯(lián)系起來，表示事件之間的邏輯關(guān)系2022-3-1229基本概念n故障樹分析（故障樹分析（ FTA ）通過對可能造成產(chǎn)品故障的硬件、軟件、通過對可能造成產(chǎn)品故障的硬件、軟件、環(huán)境、人為因素進行分析，畫出故障環(huán)境、人為因素進行分析，畫出故障樹，從而確定產(chǎn)品故障原因的

14、各種可樹，從而確定產(chǎn)品故障原因的各種可能組合方式和能組合方式和(或或)其發(fā)生概率。其發(fā)生概率。n定性分析定性分析n定量分析定量分析2022-3-1230FTA目的目的n目的n幫助判明可能發(fā)生的故障模式和原因；n發(fā)現(xiàn)可靠性和安全性薄弱環(huán)節(jié)，采取改進措施，以提高產(chǎn)品可靠性和安全性；n計算故障發(fā)生概率；n發(fā)生重大故障或事故后，F(xiàn)TA是故障調(diào)查的一種有效手段，可以系統(tǒng)而全面地分析事故原因，為故障“歸零”提供支持；n指導(dǎo)故障診斷、改進使用和維修方案等。 2022-3-1231FTA特點特點n特點n是一種自上而下的圖形演繹方法；n有很大的靈活性；n綜合性：硬件、軟件、環(huán)境、人素等；n主要用于安全性分析；2

15、022-3-1232 熟悉系統(tǒng)熟悉系統(tǒng)確定頂上事件確定頂上事件修改簡化事故樹修改簡化事故樹建造事故樹建造事故樹調(diào)查事故調(diào)查事故調(diào)查原因事件調(diào)查原因事件收集系統(tǒng)資料收集系統(tǒng)資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2022-3-1233第第33頁頁 事故樹的建造事故樹的建造及其數(shù)學(xué)描述及其數(shù)學(xué)描述 2022-3-1234 頂上事件頂上事件、中間事件中間事件符號，需要進一步往下符號，需要進一步往下 分析的事件；分析的事件； 基本事件基本事件符號，不能再往下分析的事件；符號，不能再往下分析的事件； 正常事件正常事件符號，正常情況下存在的事件；符號，正常情況下存在的事件； 省略事件省

16、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。2022-3-1235或門或門，表示，表示B1或或B2任一事件單獨發(fā)生（輸任一事件單獨發(fā)生（輸入）時，入）時，A事件都可以發(fā)生（輸出）；事件都可以發(fā)生（輸出）； 與門與門，表示，表示B1、B2兩個事件同時發(fā)生（輸兩個事件同時發(fā)生（輸入）時，入）時，A事件才能發(fā)生（輸出）；事件才能發(fā)生（輸出）； 2022-3-1236頂上事件頂上事件中間事件中間事件基本事件基本事件直接原因事件可以從以下三個方面考慮：直接原因事件可以從以下三個方面考慮： 機械（電器）設(shè)備機械（電器）設(shè)備故障或損壞；故障或損壞； 人人的差錯（操作、管理、指揮）；的差

17、錯（操作、管理、指揮）； 環(huán)境環(huán)境不良。不良。2022-3-12373.編制事故樹的規(guī)則編制事故樹的規(guī)則n確定頂事件應(yīng)先考慮風險大的事故事件確定頂事件應(yīng)先考慮風險大的事故事件。n合理選擇邊界條件合理選擇邊界條件n保持門的完整性，不允許門與門直接相連保持門的完整性，不允許門與門直接相連n確切描述頂事件確切描述頂事件n編制過程中及編成后，需及時進行合理的編制過程中及編成后，需及時進行合理的簡化。簡化。2022-3-1238(X) = x1 x3+ (x4 x5) + x2 x4+ (x3 x5) 2022-3-1239 結(jié)合律結(jié)合律 （AB）CA（BC） （A B） CA （B C） 交換律交換律

18、 ABBA A BB A 分配律分配律 A （BC）（）（A B）（）（A C） A（B C）（）（AB）（AC）2022-3-1240 等冪律等冪律 AAA A AA 吸收律吸收律 AA BA A （AB）A 互補律互補律 AA A A 對合律對合律 （A ） A 德德莫根律莫根律 （AB） A B （A B） A B 2022-3-1241T+AB+CX1X4X3X3X22022-3-1242第第42頁頁 事故樹的定性分析事故樹的定性分析 2022-3-12432022-3-12442022-3-12452022-3-12462022-3-1247 割集割集：事故樹中某些基本事件的集合，當

19、這些基：事故樹中某些基本事件的集合，當這些基本事件都發(fā)生時，頂上事件必然發(fā)生。本事件都發(fā)生時，頂上事件必然發(fā)生。 如果在某個割集中任意除去一個基本事件就不再如果在某個割集中任意除去一個基本事件就不再是割集了，這樣的割集就稱為是割集了，這樣的割集就稱為最小割集最小割集。也就是導(dǎo)致。也就是導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件組合。頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件組合。2022-3-1248布爾代數(shù)化簡法布爾代數(shù)化簡法 布爾代數(shù)化簡法（見補存內(nèi)容）布爾代數(shù)化簡法（見補存內(nèi)容） 事故樹經(jīng)過布爾代數(shù)化簡，得到若干交集的并集，事故樹經(jīng)過布爾代數(shù)化簡，得到若干交集的并集，每個交集實際就是一個最小割集。每個交

20、集實際就是一個最小割集。2022-3-12492022-3-12502022-3-1251 徑集徑集：事故樹中某些基本事件的集合，當這些基本事：事故樹中某些基本事件的集合，當這些基本事件都件都不不發(fā)生時，頂上事件必然發(fā)生時，頂上事件必然不不發(fā)生。發(fā)生。 如果在某個如果在某個徑集徑集中任意除去一個基本事件就不再是中任意除去一個基本事件就不再是徑徑集集了，這樣的了，這樣的徑集徑集就稱為就稱為最小徑集最小徑集。也就是。也就是不能不能導(dǎo)致頂導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件組合。上事件發(fā)生的最低限度的基本事件組合。2022-3-1252 最小徑集的求法是將事故樹轉(zhuǎn)化為對偶的最小徑集的求法是將事故樹轉(zhuǎn)化為對偶的成功樹成功樹，求成功樹的求成功樹的最小割集最小割集即事故樹的即事故樹的最小徑集最小徑集。 2022-3-12531、畫成功樹、畫成功樹2、求成功樹的最、求成功樹的最 小割集小割集3、原事故樹的最、原事故樹的最 小徑集小徑集2022-3-12542022-3-1255第第55頁頁 事故樹的定量分析事故樹的定量分析 2022-3-1256基本事件發(fā)生的