5-系統(tǒng)的可靠性與可靠度分析資料

關(guān)注安全關(guān)愛(ài)生命

000000000000當(dāng)把人的生命比作是“1”時(shí)，生活就是在“1”后面加“0”，后面加的“0”越多，說(shuō)明事業(yè)越成功、家庭越幸福。倘若人的生命不存在了，后面加再多的“0”還有什么意義呢？關(guān)注安全關(guān)愛(ài)生命

事故的發(fā)生有原因和預(yù)兆，一次重大事故前必然孕育著許多事故苗子，消除“事故苗子”避免事故的發(fā)生。

“事故金字塔理論”：對(duì)330起跌倒事故分析

300：29：1消除隱患、事故苗子，預(yù)防為主。300291重傷或死亡1起輕傷或微傷29起無(wú)傷害或事故苗子300起海因里希法則沒(méi)發(fā)生事故不等于不會(huì)發(fā)生事故。根據(jù)著名的安全管理金字塔理論（海因里析法則）的概率統(tǒng)計(jì)，每發(fā)生1起死亡事故，會(huì)發(fā)生30起損工事故、300件醫(yī)療和限工事故、3000件未遂事故和急救箱事件、30000件不安全行為和導(dǎo)致不安全條件數(shù)。安全管理的冰山理論說(shuō)的也是這個(gè)道理，冰山能浮出水面的部分只是一角而已。海因里希法則關(guān)注安全關(guān)愛(ài)生命造成生產(chǎn)安全事故的原因1.人的因素2.物的因素3.人與物的綜合因素5化工過(guò)程分析5.1系統(tǒng)的可靠性與可靠度分析化工系統(tǒng)可靠度的定義：在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)完成規(guī)定功能的概率或程度，用R表示(0<R<1)。對(duì)重復(fù)性或周期性的動(dòng)作：式中R—可靠度；

V—成功操作次數(shù)；

F—失敗次數(shù)；T—試驗(yàn)次數(shù)。5.1.1系統(tǒng)的可靠度(1)串聯(lián)結(jié)構(gòu)式中Rsys—系統(tǒng)可靠度；

Rj—第j單元可靠度。(2)并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖5.1串聯(lián)結(jié)構(gòu)圖R1R2Rn…R1R2Rn…圖5.1并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖串聯(lián)：組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元的失效就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效的邏輯關(guān)系。并聯(lián)：組成系統(tǒng)的所有單元都失效時(shí)系統(tǒng)才失效的邏輯關(guān)系。失敗次數(shù)：

F1=(1-R1)TF2=(1-R2)(1-R1)T

…

Fn=(1-Rn)…(1-R2)(1-R1)T

=Π(1-Rj)T(2)并聯(lián)結(jié)構(gòu)R1R2Rn…圖5.1并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖

解：R串sys=ΠRj

=R1R2R3

=0.75×0.875×0.4=0.2625例5.1R1=0.75;R2=0.875;R3=0.4。分別按串聯(lián)和并聯(lián)計(jì)算系統(tǒng)的可靠度。R1R2R3并聯(lián)串聯(lián)R1R2R3串聯(lián)單元數(shù)越少R

越大，并聯(lián)單元數(shù)越多R

越大。化工系統(tǒng)一般都是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，在工藝設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量減少設(shè)備，流程簡(jiǎn)單，單個(gè)設(shè)備可靠性高；并考慮并聯(lián)設(shè)備。R并sys=1-Π(1-Rj)

=1-(1-R1)(1-R2)(1-R3)=0.981確保系統(tǒng)有較高的可靠性化工系統(tǒng)一般是有序的串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式。為了確保系統(tǒng)有較高的可靠性，由上述分析式可見(jiàn)，在工藝流程的設(shè)計(jì)上應(yīng)力求設(shè)備少，流程簡(jiǎn)單，單個(gè)設(shè)備的可靠度高；并應(yīng)考慮在可靠性低的卡脖環(huán)節(jié)考慮配置并聯(lián)設(shè)備，如果由經(jīng)濟(jì)合理性上進(jìn)行分析，經(jīng)濟(jì)合理時(shí)應(yīng)予以并聯(lián)備用設(shè)備。這是化工系統(tǒng)過(guò)程設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)的一般原則。生產(chǎn)框圖及等效圖R11A1原料1R121R122R13A2原料2R21R22R231R232R3R41R42產(chǎn)品R11A1原料1R12R13A2原料2R21R22R23R3產(chǎn)品R4R1原料R2R3產(chǎn)品R4

解：Rsys=ΠRj=R1R2R3R4R1=R11R12R13;R12=1-(1-R121)(1-R122)

R1=R11[1-(1-R121)(1-R122)]R13

R2=R21R22R23;R23=1-(1-R231)(1-R232)

R2=R21R22[1-(1-R231)(1-R232)]

R4=1-(1-R41)(1-R42)求取全流程可靠度RsysRsys=R1R2R3R4=R11[1-(1-R121)(1-R122)]R13R21R22[1-(1-R231)(1-R232)]R3[1-(1-R41)(1-R42)]5化工過(guò)程分析5.2安全性及損失的預(yù)防表5.131個(gè)工廠過(guò)程重大事故及事故原因統(tǒng)計(jì)序號(hào)事故原因所占比例/%1設(shè)備損壞312對(duì)物料的性能考慮不足203操作失誤174化工過(guò)程問(wèn)題115缺乏防護(hù)規(guī)程86物質(zhì)移動(dòng)發(fā)生事故47設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理38工廠位置不合理49工廠方案不合理35.2.1危險(xiǎn)率分析與描述方法事故死亡頻率(FAFR)的定義：在某種情況下暴露或工作108小時(shí)發(fā)生死亡的數(shù)目。也可定義為1000人在某種環(huán)境或情況下工作50年，每年工作50周，每周工作40小時(shí)的死亡人數(shù)。FAFR=5時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)工人在某種危險(xiǎn)性的環(huán)境或情況下，一年有10-4的死亡概率。FAFR=8？行業(yè)FAFR行業(yè)FAFR行業(yè)FAFR工廠環(huán)境4金屬制造、造船8機(jī)器裝備65服裝制鞋0.15農(nóng)業(yè)10家務(wù)1制本1.3采煤40坐火車旅行5木器家具3鐵路45坐汽車旅行57表5.2不同行業(yè)及環(huán)境下的FAFR值飛機(jī)失事的概率5.2.1危險(xiǎn)率分析與描述方法職業(yè)死亡原因FAFR職業(yè)死亡原因FAFR制鞋業(yè)鼻病(癌)6.5肺病(癌)男:115女:205印刷肺、氣管病10橡膠工人膀胱、腎病235油脂業(yè)3~20煉鎘工人前列腺病700木工鼻病(癌)35制鎳工人肺病(癌)330采鈾業(yè)肺病(癌)70萘胺制造膀胱、腎病1200化纖制造、紡織冠心病150制造、機(jī)器裝配氣管病520燒炭氣管病(癌)140表5.2不同化學(xué)環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間停留下的FAFR值續(xù)石棉工人石油化工行業(yè)危險(xiǎn)性職業(yè)病化工產(chǎn)品圖（一）油氣開(kāi)采石油勘探鉆井作業(yè)井下作業(yè)采油采氣生產(chǎn)油氣集輸輔助生產(chǎn)石油化工行業(yè)的主要生產(chǎn)工藝裝置（二）石油煉制常減壓裝置催化裂化裝置延遲焦化裝置蠟油加氫裝置加氫裂化裝置連續(xù)重整裝置芳烴抽提裝置加氫精制裝置（航煤、柴油、汽油）氣體分餾裝置酮苯脫蠟裝置汽油吸附脫硫裝置

溶劑脫瀝青裝置制氫裝置

糠醛裝置白土裝置

酸性水汽提裝置

溶劑再生裝置

硫磺回收裝置……（三）化工裝置乙烯裂解裝置乙二醇/環(huán)氧乙烷裝置環(huán)氧丙烷裝置丁二烯抽提裝置裂解汽油加氫裝置芳烴抽提裝置苯乙烯裝置苯酚丙酮裝置醚化裝置二甲苯裝置氯堿裝置丙烯腈裝置聚乙烯裝置聚丙烯裝置聚苯乙烯裝置聚氯乙烯裝置順丁橡膠裝置丁苯橡膠丁基橡膠氯丁橡膠丁腈橡膠腈綸裝置合成氨裝置尿素裝置…（四）輔助裝置及公用工程設(shè)施空分空壓裝置污水處理裝置熱電裝置維修車間電儀車間供水車間化學(xué)水分析化驗(yàn)……常減壓裝置工藝流程簡(jiǎn)圖原油換熱系統(tǒng)電脫鹽系統(tǒng)閃蒸塔常壓加熱爐換熱系統(tǒng)換熱系統(tǒng)常壓塔常二線常一線常三線換熱系統(tǒng)減壓加熱爐換熱系統(tǒng)減壓塔減一線減二線減三線減底渣油輕烴回收換熱系統(tǒng)液化氣干氣乙烯裂解裝置工藝流程簡(jiǎn)圖裂解原料裂解爐急冷壓縮干燥激冷分離熱分離甲烷氫乙烯丙烯混合碳四氫氣裂解汽油乙烷、丙烷1、生產(chǎn)性毒物直接接觸有300余種，其中高毒30余種（硫化氫、氨、苯、丙烯腈等）。常用危險(xiǎn)化學(xué)品有３００余種，具有易燃易爆、氧化、腐蝕、有毒等特性，包括石油及其制品，催化劑、添加（助）劑、溶劑，化工原料與產(chǎn)品三大類

2、生產(chǎn)性粉塵煤塵、電焊塵、水泥塵、催化劑塵、纖維塵等

3、物理因素噪聲、振動(dòng)、高溫、低溫、紫外輻射、電離輻射（２４種源相）、非電離輻射（工頻電場(chǎng)、微波等）

4、生物因素血吸蟲(chóng)、其它（蚊、蚤等）

5、心理因素單調(diào)作業(yè)、夜班作業(yè)、腦力作業(yè)等

石油化工主要職業(yè)病危害種類（一）職業(yè)病構(gòu)成不要忽略在某一職業(yè)人群中通常屬罕見(jiàn)的發(fā)病率極低的腫瘤出現(xiàn)高發(fā)現(xiàn)象。例如生產(chǎn)氯乙烯單體的工人發(fā)生肝血管肉瘤，接觸石棉工人發(fā)生間皮瘤等

石油化工企業(yè)生產(chǎn)性有毒物質(zhì)影響范圍及暴露（接觸）人群分布

急性職業(yè)中毒情況急性硫化氫中毒作業(yè)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)

序號(hào)作業(yè)系統(tǒng)構(gòu)成比（%）

1巡檢/操作23.13

2檢修17.16

3吹掃/清油14.18

4裝瓶11.94

5管線脫水11.19

6排污8.2

7檢尺6.72

8其它7.46

目前已確認(rèn)的主要職業(yè)致癌物及生產(chǎn)過(guò)程

致癌物致癌部位4-氨基聯(lián)苯膀胱砷及其化合物肺、皮膚、肝、血管肉瘤石棉胸、腹膜（間皮瘤）、肺、喉、胃腸道、腎苯白血?。毙苑橇馨托裕┞?lián)苯胺膀胱

鈹及其化合物肺

N-N-雙（2-氯乙基）-2-萘氨膀胱

氯甲甲醚，雙氯甲醚肺（主要為燕麥細(xì)胞）

鎘及其化合物肺、前列腺鉻酸鹽，六價(jià)鉻肺煤焦油

皮膚、陰囊、肺、膀胱

煤焦油瀝青

皮膚、陰囊、肺、膀胱

環(huán)氧乙烷

血液

未處理和略處理的礦物油

皮膚、陰囊、肺

芥子氣

肺

Β-萘胺

膀胱

鎳及其化合物

肺、鼻竇

氡及其衰變物

肺

頁(yè)巖油

皮膚、陰囊

二氧化硅，結(jié)晶型

肺

煤煙灰

皮膚、肺、膀胱

含石棉纖維的滑石粉

肺、間皮瘤

紫外線輻射

皮膚

氯乙烯

肝（血管肉瘤）、腦、肺

木塵

鼻腔

生產(chǎn)過(guò)程致癌部位鋁生產(chǎn)

肺、膀胱

金胺制造膀胱

靴鞋制作及修理

白血病

煤氣制造

肺、膀胱、皮膚、陰囊

焦炭生產(chǎn)

肺、腎

家具制造

鼻腔（主要腺癌）

鑄鐵和鑄鋼

肺

異丙醇制造（強(qiáng)酸法）

鼻竇、喉

品紅制造

膀胱

油漆工（職業(yè)接觸）

白血病

橡膠工業(yè)

膀胱、白血病（淋巴性）、胃、肺、皮膚、腸、前列腺、淋巴瘤

地下赤鐵礦開(kāi)采

肺

5.2.2燃燒和爆炸指數(shù)(FEI)減少危險(xiǎn)率的第一步是分辨各種物質(zhì)潛在的燃燒和爆炸趨勢(shì)。燃燒和爆炸指數(shù)(FEI)較精確地反映了物質(zhì)潛在的燃燒和爆炸性能。(1)物質(zhì)因子(MF)(2)特殊物質(zhì)的危害因子(SMH)(3)一般過(guò)程的危害因子(GPH)(4)專門(mén)過(guò)程的危害因子(SPH)于一個(gè)特定單元或物質(zhì)的燃燒和爆炸指數(shù)FEI計(jì)算公式為FEI=MF（1+SMH）（1+GPH）（1+SPH）

5.3化工過(guò)程能耗分析與評(píng)價(jià)——分析

5.3的概念—物質(zhì)的有效能，是指物質(zhì)(物系)所具有的能夠轉(zhuǎn)化有用功的那部分能量。

AE=(H-T0S)-(H0-T0S0)式中AE—該物質(zhì)(物系)在給定狀態(tài)下的有效能，kj;

H—該物質(zhì)(物系)在給定狀態(tài)下的焓，kJ；

S—該物質(zhì)(物系)在給定狀態(tài)下的熵，kJ

；T0—規(guī)定的參照狀態(tài)下的溫度，K。死態(tài)—T0=298.15K；P=1atm；基礎(chǔ)濃度(地球)。乘坐飛機(jī)旅行的FAFR值

飛機(jī)旅行是目前世界上最安全的交通工具，它絕少發(fā)生重大事故，造成多人傷亡的事故率約為三百萬(wàn)分之一。也就是說(shuō)，要積累三百萬(wàn)個(gè)航班，意味著每人每天坐一次飛機(jī)，這樣飛上8200年，才有可能會(huì)不幸遇到一次飛行事故，三百萬(wàn)分之一的事故概率，說(shuō)明飛機(jī)這種交通工具是最安全的，它甚至比走路和騎自行車都要安全，更不用說(shuō)汽車、火車等其他交通工具了。按3,000,000次航班一次事故，一次事故死100人，每次航班飛行2小時(shí)，6×106小時(shí)死100人，F(xiàn)AFR=1667表1為英國(guó)各類工作的危險(xiǎn)率。工業(yè)類型FAFR值勞動(dòng)一億小時(shí)的死亡率年死亡概率每日8小時(shí)，每月20天，每年1920小時(shí)化工3.56.75×10-5英國(guó)全工業(yè)47.68×10-5鋼鐵81.54×10-4捕魚(yú)356.72×10-4煤礦407.68×10-4鐵路搬道員458.64×10-4建筑671.28×10-3飛機(jī)乘務(wù)員2504.8×10-3拳擊70001.34×10-1狩獵競(jìng)賽500009.6×10-1FAFR死亡頻率FAFR

——FatalAccidentFrequencyRates燃燒和爆炸指數(shù)(FEI)物質(zhì)因子是表述物質(zhì)在燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸時(shí)釋放能量大小的內(nèi)在特性，是一個(gè)最基礎(chǔ)的數(shù)值。物質(zhì)系數(shù)是由美國(guó)消防協(xié)會(huì)規(guī)定的NF、NR(分別代表物質(zhì)的燃燒性和化學(xué)活性)決定的。這是美國(guó)道化學(xué)公司于1964年首次使用的一種安全評(píng)價(jià)方法，它是對(duì)化工工藝過(guò)程和生產(chǎn)裝置的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)及采取相應(yīng)安全措施的一種方法。因火災(zāi)、爆炸是石油化工廠面臨的最大危險(xiǎn)，一旦發(fā)生往往是毀滅性的災(zāi)難，因此這種評(píng)價(jià)方法一出臺(tái)就受到了國(guó)際上的廣泛關(guān)注。到1993年已發(fā)展到第七版，而且不斷地有安全專家對(duì)此法進(jìn)行修訂完善，目前已成為石油化工廠安全評(píng)價(jià)中廣泛應(yīng)用的一種方法?；馂?zāi)爆炸指數(shù)法運(yùn)用了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)踐結(jié)果，以被評(píng)價(jià)單元中的重要物質(zhì)系數(shù)(MF)為基礎(chǔ)，用一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F1)確定影響事故損害大小的主要因素，特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F2)表示影響事故發(fā)生概率的主要因素。MF、F1、F2乘積為火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)，用來(lái)確定事故的可能影響區(qū)域，估計(jì)所評(píng)價(jià)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生事故可能造成的破壞；由物質(zhì)系數(shù)(MF)和單元工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F3=F1×F2)得出單元危險(xiǎn)系數(shù)，從而計(jì)算評(píng)價(jià)單元基本最大可能財(cái)產(chǎn)損失，然后再對(duì)工程中擬采取的安全措施取補(bǔ)償系數(shù)(C)，確定發(fā)生事故時(shí)實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失和