1、第九章 化工安全系统分析与评价,第一节 安全系统工程简述,第二节 安全评价概述,第三节 案例分析与讨论,第一节 安全系统工程简述,一、系统与安全,1. 系统与系统工程,系统：是指由若干相互联系的，为了达到一定目标而具有独立功能的要素（或分系统）所构成的有机整体。,系统的特点：,1）整体性：至少是由两个或两个以上的要素构成的、具有统一性的整体； 2）相关性：系统内各要素之间是有机联系的、相互作用的； 3）目的性：具有既定的任务目标； 4）条件性：任何系统的存在都具备一定的条件，并处于一定的环境之中。,系统工程定义：运用系统分析理论，对系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用等各个阶段进行有效的组
2、织管理。,系统的功能结构：需要具有一定的方式构成，具有保持和传递能量、物质和信息的特征。输入组成： 处理输出,功能：科学地规划和组织人力、物力、财力，通过最佳方案的选择，使系统在各种约束条件下，达到最合理、最经济、最有效的预期目标。,2. 安全与系统安全,系统安全：在系统运行周期内，应用系统安全及安全工程原理，识别系统中的危险性并排除危险，或使危险减至最小，从而使系统在操作效率、使用期限和投资费用的约束下达到最安全状态。,安全：在人们生产、生活乃至一切活动的过程中，都不发生人身伤害、物质损失和环境破坏的状况。,3. 安全系统工程,定义：应用科学和工程原理、标准和技术知识，分析、评价和控制系统中
3、的危险。,对系统的安全性做出预测和评价，把系统事目的： 故减少至最低限度。取得最佳的安全效果。,二、安全系统工程基本程序和方法,1. 系统分析（p182）是以预测和预防事故为前提，对系统的功能、操作、环境、可靠性等经济技术指标以及系统的潜在危险性进行分析和测定。 （1）把所有生产过程和作业形式作为一个整体，确定安全设想和预定的目标；（2）把工艺过程和作业形式分成几个部分和环节，绘制工艺流程图；（3）应用数学模型和图表形式以及有关符号，将系统的结构和功能抽象化，即将系统变换成图像模型；（4）分析系统现状及其组成部分，预测与诊断可能发生的故障、危险以及灾难性后果，分析并确定导致危险的各个事件的发生
4、条件及其相互关系。,2. 安全评价（1）确定适用的评价方法、指标和安全标准；（2）依据既定评价程序和方法，对系统进行客观的、定性和定量的评价，结合效益、费用、可靠性、危险度等指标及经验数据，求出系统的最优化方案和最佳工作条件；（3）在技术上不可能或难以达到预期效果时，应对计划和设计方案进行可行性研究，反复评价，以达到最优化和安全标准的目的。,3. 系统综合（1）对已经建立的系统形式、潜在的危险程度及可能的事故损失进行验证，提出检测方法和措施；（2）根据安全评价结果，研究并改进控制系统，从而控制和消除危险，以保证系统安全；（3）采取管理、教育和技术等综合措施，统筹安排，检查测定，以有效消除危险，
5、避免各类事故。,三、安全系统工程的特点,1.能够系统地从计划、设计、制造、运行等全过程中考虑安全技术和安全管理问题，便于找出生产过程中固有的或潜在的危险因素； 2.便于对生产系统的安全性进行定性和定量的分析评价； 3.可对事故进行预测，并求得系统安全的最优方案； 4.有利于实现安全管理系统化，形成教育培训、日常检查、操作维修等的完整体系； 5.有利于实现安全技术和安全管理的科学化、规范化和标准化。,第二节、安全评价概述,一、安全评价的目的、意义和内容,1、目的（1）提高系统本质安全化程度；（2）实现全过程安全控制；（3）建立系统安全的最优方案，为决策提供依据；（4）为实现安全技术、安全管理的标
6、准化和科学化创造条件。,2、意义安全评价的意义在于有效地预防事故的发生，减少财产损失和人员伤亡。,（1）安全评价是安全管理的一个必要组成部分；（2）有助于政府安全监督管理部门对生产经营单位的安全生产实行宏观调控；（3）有助于安全投资的合理选择；（4）有助于提高生产经营单位的安全管理水平；（5）有助于生产经营单位提高经济效益。,3、安全评价的内容安全评价是一个运用安全系统工程的原理和方法，识别和评价系统、工程中存在的风险、有害因素的过程。这一过程包括危险、有害因素的辨识及危险和有害程度的评价两个部分内容。,二、安全评价方法,1、安全检查表法（SCL） 2、预先危险性分析（PHA） 3、危险性和可
7、操作性研究（HAZOP） 4、故障类型和影响分析（FMEA） 5、事件树分析（ETA） 6、道化学公司火灾、爆炸指数评价法（Dows） 7、故障树分析（FTA）,1、安全检查表法（Safety Check List,SCL）,定义：安全检查法是将被评价系统剖析，分成若干单元或层次，列出各单元或各层次的危险因素及相互关系，然后确定检查项目，把检查项目按单元或层次的组成顺序编织成表格，以提问或现场观察方式确定各检查项目的状况并填写到表格对应的项目上，从而对系统的安全专题进行评价。 适用范围：该法适用范围广泛，可用于工程、系统的各个阶段。安全检查表可以评价物资、设备和工艺，常用于专门设计的评价，也能
8、用在新工艺（装置）的早期开发阶段判断和估测危险，还可以对已运行多年的在役装置的危险性进行检查（常用于安全验收评价、安全现状评价、专项安全评价）。,优缺点：安全检查表法的优点是能够事先编制检查表，可以根据规定的标准、规范和法规，检查遵守的情况。检查表有问答方式和现场观察方式，给人印象深刻，可注明改进措施的要求，简明易懂，容易掌握。缺点是只能做定性评价，不能给出定量的评价结果；只能对已经存在的对象进行评价，而对处于规划或设计阶段的对象进行评价，必须找到相类似的对象。,表9-1氨球罐检测作业安全监察表,检查时间 检查人,2、预先危险性分析（Preliminary Hazard Analysis，PH
9、A）,定义：预先危险性分析（Preliminary Hazard Analysis，简称PHA）是指在一项工程活动（包括设计、施工、生产和维修等）之前，对系统存在的各种危险因素、出现的条件以及导致事故的后果进行宏观的、概略的分析，以便提出安全防范措施。,特点：这种方法的特点是在每一项活动之前进行分析，找出危险物质、不安全工艺路线和设备，对系统影响特别大的应尽量避免使用，如果必须使用，则应从设计、工艺等方面采取防护措施，使危险因素不致发展成为事故，取得防患于未然的效果。,分析步骤：（1）熟悉系统 分析前先广泛地搜集该系统的生产目的、工艺流程、操作条件、设备结构、环境状况以及同类装置或设备发生事故
10、的资料。（2）识别危险 找出系统存在的各种潜在危险因素。（3）分析触发事件 触发事件亦即危险因素显现的条件事件。已知潜在危险因素在潜藏时是不会发生事故的，只有在一定条件下显现出来才有可能导致破坏性的后果。（4）找出形成事故的原因事件 危险因素出现以后要发展成为事故还需要一定的条件，这就是事故的原因事件。（5）确定事故情况与后果 危险因素查出以后，能导致什么样的事故，造成怎样的破坏后果，需要进行推测。（6）划分危险因素的危险等级 从系统或者子系统查出的危险因素可能有很多，而采取安全措施时有轻重缓急、先后次序之分，因此对这些危险因素应按照造成后果的严重程度划分成四个危险等级。（7）制定安全措施 针
11、对危险因素出现条件及形成事故的原因制定相应的安全措施。,表9-2 危险性等级划分表,表9-3 硫化氢输送系统预先危险性分析,3、危险性和可操作性研究（Hazard and Operability Studies，HAZOP）,定义：危险性和可操作性研究是以引导词(Guide words)为引导，查明生产装置和工艺过程中工艺参数及操作控制中可能出现的偏差，针对这些偏差，找出原因，分析后果，提出对策的一种分析方法。适用范围：适用于设计阶段，又适用于现有的生产装置，主要是连续的化工过程。对于新建项目的工业设计要求很严格时，使用这个方法最有效。该法尤其适合于类似化学工业系统的安全分析。,图9-1危险性
12、和可操作性研究程序,表9-4 引导词及其含义,步骤： （1）建立研究小组 （2）资料准备 （3）将系统划分成若干个子系统 （4）分析偏差 （5）结果整理,图9-2 放热反应器的温度控制示意 1-反应器进料口；2-冷却水出口；3-冷却水进口；4-温度控制器；5-高温报警器；6-热电偶,例如一个反应器（见图9-2），由于反应是放热的，在反应器外面安装了夹套冷却水系统。当冷却能力下降时，反应器温度会增加，从而导致反应速度加快，压力增加。若压力超过反应器的承受能力就会发生爆炸。为控制反应温度，在反应器上安装了温度控制器并与冷却水进口阀门连接，根据温度控制冷却水流量。,（1）安装高温报警系统，以便温度超
13、过规定值时能提醒操作者。 （2）安装高温紧急关闭系统，当反应温度过高时，自动关闭整个过程。 （3）在冷却水进水管和出水管上分别安装止逆阀，防止物料漏入夹套时污染水源。 （4）确保冷却水水源，防止污染和供应中断。 （5）安装冷却水流量计和低流量报警器，当冷却水流量小于规定值时能及时报警。,4、故障类型和影响分析(Failure Modes and Effects Analysis，FMEA),定义：故障类型和影响分析 是对系统各组成部分、元件进行分析的重要方法。 早期的故障类型和影响分析只能做定性分析，后来在分析中加入了故障发生难易程度的评价或发生的概率，从而把它与危险度分析(Criticali
14、ty Analysis)结合起来，构成故障类型和影响、危险度分析(FMECA)。这样，若确定了每个元件的故障发生概率，就可以确定设备、系统或装置的故障发生概率，从而定量地描述故障的影响。 适用范围：,分析程序：掌握和了解对象系统 对故障类型和影响进行分析之前，必须掌握被分析对象系统的有关资料，以确定分析的详细程度。 对系统元件的故障类型和产生原因进行分析 在对系统元素的故障类型进行分析时，要将其看作是故障原因产生的结果。故障类型对系统和元件的影响 故障类型的影响是指系统正常运行的状态下，详细地分析每一个元素出现的各种故障类型对系统的影响。汇总结果和提出改正措施 根据故障类型和影响分析表，系统地
15、、全面和有序地进行分析，最后将分析结果汇总于表中，可以一目了然地显示全部分析内容。根据研究对象和分析的目的，故障类型和影响分析表可设置成多种形式。,以空气压缩机储罐为例：空气压缩机的储罐属于压力容器，其功能是储存空气压缩机产生的压缩空气。这里仅考察储罐的罐体和安全阀两个元素的故障类型及其影响,分析结果列于表9-6。,表9-6 储气罐的故障类型和影响分析,表9-7 起重机的故障类型和影响、危险度分析（部分）,注：危险程度可以分为：大（危险）； 中（临界）； 小（安全） 校正措施： 立即停止作业； 及时修理； 注意 发生概率： 非常容易发生的10-1；容易发生的10-2；偶尔发生的10-3； 不太
16、发生的10-4；几乎不发生的10-5；很难发生的10-6,5、事件树分析（Event Tree Analysis，ETA）,定义：事件树分析起源于决策树分析（简称DTA），它是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识的方法。特点：可以事前预测事故及不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最经济的预防手段和方法；事后用ETA分析事故原因，十分方便明确。ETA的分析资料既可作为直观的安全教育资料，也有助于推测类似事故的预防对策。当积累了大量事故资料后，可采用计算机模拟，使ETA对事故的预测更为有效，在安全管理上用ETA对重大问题进行决策，具有其他方法所不具备的优势。,事
17、件树的编制： 确定初始事件 初始事件是事件树中在一定条件下造成事故后果的最初原因事件。它可以是系统故障、设备失效、人员误操作或工艺过程异常等。一般是选择分析人员最感兴趣的异常事件作为初始事件。 找出与初始事件有关的环节事件 所谓环节事件就是出现在初始事件后一系列可能造成事故后果的其他原因事件。 画事件树 把初始事件写在最左边，各种环节事件按顺序写在右面。从初始事件画一条水平线到第一个环节事件，在水平线未端画一垂直线段，垂直线段上端表示成功，下端表示失败。再从垂直线两端分别向右画水平线到下个环节事件，同样用垂直线段表示成功和失败两种状态。依次类推，直到最后一个环节事件为止。如果某一个环节事件不需
18、要往下分析，则水平线延伸下去，不发生分支，如此便得到事件树。 说明分析结果 在事件树最后写明由初始事件引起的各种事故结果或后果。为清楚起见，对事件树的初始事件和各环节事件用不同字母加以标记。,某放热反应器系统如图9-2所示，现以冷却水流量减少作为初始事件进行事件树分析。如果这个系统出现冷却水流量减少，会按如下步骤进行控制：高温报警器报警，操作者发现反应器超温，操作者恢复冷却水流量，操作者紧急关闭反应器。每一步都可能出现成功与失败两种情况，将其画成事件树，结果如图9-4所示。,图9-4反应器冷却水流量减少事件树,6、道化学公司火灾、爆炸指数评价法（Dows Chemical Company） 7
19、、故障树分析（fault tree analysis，简称FTA）,第三节 案例分析与讨论,一、对某公司10kt/a聚碳酸酯项目安全预防评价二、加油站安全评价检查表（消防设施部分）1)安全生产责任制是安全生产的保证2)安全生产责任制是建立现代企业管理制度的必然要求;3)安全生产责任制是我国多年来安全生产实践的经验总结，是一项行之有效的制度。 4)安全生产责任制是事故责任追究的客观要求.,模拟自测题,1、故障类型和影响分析（FMEA）与故障类型和影响、危险度分析（FMECA）的区别是（ ）。 A.前者是后者的基础； B.后者仅进行危险度分析； C.前者是定量分析，后者是定性分析； D.后者是以前
20、者为基础的定性分析,答案： B,2、在进行危险性和可操作性研究时，应依次利用引导词对系统进行分析。若需要分析系统意图是否达到时，应采用的引导词为（ ）。 A. 没有、不；B. 较多或较少； C. 也，又，部分；D. 反向，不同于，非,答案：A,3、在进行预先危险性分析时，危险性等级划分表中，级别代表的危险程度是（）。 A安全的；B.临界的；C.危险的；D.灾难性的,4、安全系统工程是以 （）和（）事故为中心，以识别、分析、评价和控制系统风险为重点，开发、研究出来的安全理论和方法体系。 A.预测，控制；B.管理，控制；C.预测，预防；D.管理，预防,答案：C,答案：A,模拟自测题,5、危险性和可
21、操作性研究的基本过程是以（）为引导，对过程中工艺状态的变化（偏差）加以确定，找出装置及过程中存在的危害。 A.操作步骤；B.工艺参数；C.引导词；D.事故发生的原因,答案： C,6、以下（）内容不是PHA表格包括的内容。 A.各工艺过程的工艺参数； B.提出消除或控制的对策，在危险不能控制的情况下，分析最好的预防损失的方法； C.参照同类产品或类似的事故教训及经验，查明分析单元可能出现的危险； D.划分整个系统为若干子系统,答案：A,7、对某危险化学品的生产单位HCl精馏塔进行安全评价，最好采用（）评价方法。 A.安全检查表；B.HAZOP分析法；C.故障类型和影响分析法；D.事件树法,8、在进行预先危险性分析时，泵的噪声、振动的危险等级是（）。 A.；B.；C.；D.,答案：B,答案：C,
