安全評價(jià)講義4實(shí)用教案

1、v 事件(shjin)樹分析過程 1）確定初始事件（可能引發(fā)(yn f)事故的初始事件）； 2）識別能消除初始事件的安全設(shè)計(jì)功能； 3）編制事件樹; 4)描述導(dǎo)致事故順序情況; 5）確定事故順序的最小割集 6） 編制分析結(jié)果.第1頁/共66頁第一頁，共67頁。v事件(shjin)樹的編制初始事件初始事件（A A）事件事件（B B）事件事件（C C）事件事件（D D）事故序列描述事故序列描述初始事件A成功失敗編制(binzh)事件樹的第一步 第2頁/共66頁第二頁，共67頁。初始事件初始事件（A A）事件事件（B B）事件事件（C C）事件事件（D D）事故序列描述事故序列描述初始(ch sh)

2、事件A成功(chnggng)失敗(shbi)事件樹中第一安全措施的展開第3頁/共66頁第三頁，共67頁。初始事件初始事件（A A）事件事件（B B）事件事件（C C）事件事件（D D）事故序列描述事故序列描述初始(ch sh)事件A事件樹中第二(d r)安全措施的展開失敗(shbi)成功第4頁/共66頁第四頁，共67頁。初始事件初始事件（A A）事件事件（B B）事件事件（C C）事件事件（D D）事故序列描述事故序列描述初始(ch sh)事件A事件(shjin)樹的編制成功(chnggng)失敗ABD某D某D某D事故序列描述D事故序列描述ABD第5頁/共66頁第五頁，共67頁。PICBA C

3、v 事件樹分析(fnx)舉例原料(yunlio)輸送系統(tǒng)示意圖第6頁/共66頁第六頁，共67頁。v 事件(shjin)樹分析舉例原料(yunlio)輸送系統(tǒng)事件樹第7頁/共66頁第七頁，共67頁。分析(fnx)實(shí)例ABC A代表泵，閥門C是閥門B的備用閥，只有當(dāng)閥門B失敗時(shí)，C才開始(kish)工作。假設(shè)泵A、閥門B和閥門C的可靠度分別為0.95、0.9、0.9，畫事件樹并且求成功的概率。第8頁/共66頁第八頁，共67頁。由上知這個(gè)(zh ge)系統(tǒng)成功的概率為0.9405，系統(tǒng)失敗的概率為0.0595。 第9頁/共66頁第九頁，共67頁。練習(xí)(linx) 某露天礦鐵路運(yùn)輸過程中，一列上坡行駛

4、的列車連接器鉤舌斷裂，造成尾車沿坡道下滑。由于調(diào)度員沒有(mi yu)及時(shí)采取制止車輛下滑措施，撤訴不斷增加。當(dāng)尾車滑行到135車站時(shí)，該站運(yùn)轉(zhuǎn)員錯(cuò)誤的將車放入上線。尾車進(jìn)入上線后繼續(xù)滑行，經(jīng)過117站時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)員束手無策。結(jié)果，尾車與前方的檢修車、移道機(jī)相撞，從造成多人死亡的事故。 選擇斷鉤跑車為初始事件，針對該初始事件有三種安全功能： 1、調(diào)度員采取制動(dòng)措施； 2、 135站運(yùn)轉(zhuǎn)員將車放入安全線； 3、 117站運(yùn)轉(zhuǎn)員將車放入安全線。第10頁/共66頁第十頁，共67頁。事件(shjin)樹斷鉤跑車(po ch)調(diào)度員采取(ciq)制動(dòng)措施調(diào)度員沒采取措施135站運(yùn)轉(zhuǎn)員措施正確135站措施錯(cuò)誤1

5、17站運(yùn)轉(zhuǎn)員采取措施117站沒采取措施安全安全安全事故第11頁/共66頁第十一頁，共67頁。v 小結(jié)(xioji)目的：辨識初始事件發(fā)展成為事故的各種過程及后果適用范圍：設(shè)計(jì)(shj)時(shí)找出適用的安全裝置，操作時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故 障及誤操作將導(dǎo)致的事故使用方法：各事件發(fā)展階段均有成功和失敗的兩種可能， 由初始事件經(jīng)過各事件、階段一直分析出事件、 發(fā)展的最后各種結(jié)果資料準(zhǔn)備：有關(guān)初始事件和各種安全措施的知識人力、時(shí)間：24人組成小組，分析小型單元幾個(gè)初始事 件需36天，大型復(fù)雜單元需24周效果：定性和定量，找出初始事件發(fā)展的各種結(jié)果，分析 其嚴(yán)重性可在各發(fā)展階段采取措施使之朝成功方向 發(fā)展第12頁/共

6、66頁第十二頁，共67頁。 事故樹分析又稱為故障樹分析，是一種演繹的系統(tǒng)安全分析方法。它是從要分析的特定事故或故障開始（頂上事件），層層分析其發(fā)生原因，直到(zhdo)找出事故的基本原因，即故障樹的底事件為止。 1、選擇合理的頂上事件 2、資料收集準(zhǔn)備(事故案例及統(tǒng)計(jì)(tngj)） 3、建造事故樹v 事故樹分析的幾個(gè)階段 4、定性分析（最小割集、徑集 及結(jié)構(gòu)重要度） 5、定量分析（頂上事件發(fā)生概率） 第13頁/共66頁第十三頁，共67頁。第14頁/共66頁第十四頁，共67頁。第15頁/共66頁第十五頁，共67頁。矩形符號：代表頂上事件或中間事件，見圖（a）。是通過邏輯門作用的、由一個(gè)或多個(gè)原因

7、(yunyn)而導(dǎo)致的故障事件。圓形符號：代表基本事件，見圖（b）。表示不要求進(jìn)一步展開的基本引發(fā)故障事件。屋形符號：代表正常事件，見圖（c）。即系統(tǒng)在正常狀態(tài)下發(fā)揮正常功能的事件。菱形符號：代表省略事件，見（d）。因該事件影響不大或因情報(bào)不足，因而沒有進(jìn)一步展開的故障事件 橢圓形符號：代表?xiàng)l件事件，見圖（e）。表示施加于任何邏輯門的條件或限制。 第16頁/共66頁第十六頁，共67頁。第17頁/共66頁第十七頁，共67頁。 或門，表示B1或B2任一事件單獨(dú)發(fā)生（輸入）時(shí)，A事件都可以發(fā)生（輸出）。A= B1 +B2 例子：燈泡并聯(lián)。 與門，表示B1或B2同時(shí)發(fā)生（輸入）時(shí)，A事件才發(fā)生（輸出）

8、。A= B1B2例子：燈泡串聯(lián)。 條件或門，表示B1或B2任一事件單獨(dú)發(fā)生（輸入）時(shí)，還必須滿足條件a，A事件才發(fā)生（輸出）。如鋼瓶(n pn)爆炸無論是因?yàn)榕c火源接近還是接近熱源，都必須有一個(gè)必然的條件，那就是應(yīng)力超過鋼瓶(n pn)強(qiáng)度極限。第18頁/共66頁第十八頁，共67頁。Tx1x2與門： 或門：T+x1x2xnxnxn+ + xnT= x1 x2T= x1+ x2第19頁/共66頁第十九頁，共67頁。 條件與門，表示B1或B2同時(shí)發(fā)生（輸入）時(shí)，還必須(bx)滿足條件a， A事件才發(fā)生（輸出）。限制門（禁門），表示B事件發(fā)生(fshng)（輸入）且滿足條件a時(shí)，A事件才發(fā)生(fsh

9、ng)（輸出）。第20頁/共66頁第二十頁，共67頁。許多化學(xué)反應(yīng)只有在催化劑存在(cnzi)的情況下才能反應(yīng)完全，催化劑不參加反應(yīng)，但它的存在(cnzi)是必要的。這種邏輯如下圖。從腳手架墜落死亡事故也是禁門（只有具有一定高度及地面條件的情況下才能死亡）。第21頁/共66頁第二十一頁，共67頁。轉(zhuǎn)入符號(fho)，表示在別處的部分樹，由該處轉(zhuǎn)入（在三角形內(nèi)標(biāo)出從何處轉(zhuǎn)入）。 轉(zhuǎn)出符號(fho)，表示在這部分樹由該處轉(zhuǎn)移至他處，由該處轉(zhuǎn)出（在三角形內(nèi)標(biāo)出向何處轉(zhuǎn)移）。 轉(zhuǎn)移(zhuny)符號第22頁/共66頁第二十二頁，共67頁。v 事故樹分析(fnx)的程序熟悉系統(tǒng)確定頂上事件修改簡化事故樹

10、建造事故樹調(diào)查事故調(diào)查原因事件收集系統(tǒng)資料定性分析定量分析制定安全措施第23頁/共66頁第二十三頁，共67頁。v 事故樹的建造(jinzo)方法頂上事件中間事件基本事件直接原因事件可以從以下三個(gè)方面考慮： 機(jī)械（電器）設(shè)備故障或損壞(snhui)； 人的差錯(cuò)（操作、管理、指揮）； 環(huán)境不良。第24頁/共66頁第二十四頁，共67頁。故障樹定性分析 故障樹分析，包括定性分析和定量分析兩種方法。在定性分析中，主要包括最小割集、最小徑集和重要(zhngyo)度分析。 最小割集及其求法 割集：它是導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的基本事件的集合。最小割集就是引起頂上事件發(fā)生必須的最低限度的割集。最小割集的求取方法有行列

11、式法、布爾代數(shù)法等。 每個(gè)最小割集都是頂上事件發(fā)生的一種可能渠道。最小割集的數(shù)目越多，越危險(xiǎn)。 第25頁/共66頁第二十五頁，共67頁。最小徑集及其求法 徑集：如果故障樹中某些基本事件不發(fā)生，則頂上事件就不發(fā)生，這些基本事件的集合(jh)稱為徑集。最小徑集：就是頂上事件不發(fā)生所需的最低限度的徑集。 最小徑集的求法是利用它與最小割集的對偶性。首先作出與故障樹對偶的成功樹，即把原來故障樹的與門換成或門，而或門換成與門，各類事件發(fā)生換成不發(fā)生，利用上述方法求出成功樹的最小割集，再轉(zhuǎn)化為故障樹的最小徑集。 第26頁/共66頁第二十六頁，共67頁。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)重要度分析重要度分析 從

12、事故樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要度（不考慮各基本事件的發(fā)生概率）或假定(jidng)各基本事件發(fā)生概率相等的情況下，分析各基本事件的發(fā)生對頂上事件發(fā)生的影響程度，叫結(jié)構(gòu)重要度。第27頁/共66頁第二十七頁，共67頁。 一般利用最小割集分析判斷方法進(jìn)行(jnxng)(jnxng)結(jié)構(gòu)重要度判斷 l l 一階（單事件）最小割集中的基本事件結(jié)構(gòu)重要度大于所有高階最小割集中基本事件的結(jié)構(gòu)重要系數(shù)。第28頁/共66頁第二十八頁，共67頁。 l l 僅在同一最小割集中出現(xiàn)的所有基本事件，結(jié)構(gòu)重要(zhngyo)(zhngyo)系數(shù)相等（在其他割集中不再出現(xiàn)）。第29頁/共66頁第二十九頁，共67頁。 l

13、l 幾個(gè)最小割集均不含有共同元素(yun s)(yun s)，則低階最小割集中基本事件重要系數(shù)大于高階割集中基本事件重要系數(shù)。階數(shù)相同，重要系數(shù)相同。第30頁/共66頁第三十頁，共67頁。 l l 比較(b(bjio)jio)兩基本事件，若與之相關(guān)的割集階數(shù)相同，則兩事件結(jié)構(gòu)重要系數(shù)大小，由他們出現(xiàn)的次數(shù)決定，出現(xiàn)次數(shù)大的系數(shù)大。 相比較(b(bjio)jio)的兩事件僅出現(xiàn)在基本事件個(gè)數(shù)不等的若干最小割集中。第31頁/共66頁第三十一頁，共67頁。第32頁/共66頁第三十二頁，共67頁。在用割集判斷基本事件(shjin)結(jié)構(gòu)重要系數(shù)時(shí)，必須按上述原則，先行判斷近似式是迫不得已而為之，不能完全

14、用它。第33頁/共66頁第三十三頁，共67頁。練習(xí)(linx) 某事故樹有割集3個(gè)，分別(fnbi)為X1，X2，X1，X3，X2，X3，X4，請問其中結(jié)構(gòu)重要度最小的基本原因事件為？ 答案： X4第34頁/共66頁第三十四頁，共67頁。第35頁/共66頁第三十五頁，共67頁。K1 K2燈亮+K2閉合K1閉合燈不亮K2不閉合K1不閉合TBATBA第36頁/共66頁第三十六頁，共67頁。一受壓容器裝置，配有安全閥及壓力自控裝置，一受壓容器裝置，配有安全閥及壓力自控裝置，流程圖如下。用事故流程圖如下。用事故(shg)樹法分析壓力容樹法分析壓力容器爆炸事故器爆炸事故(shg)。第37頁/共66頁第三

15、十七頁，共67頁。壓力容器爆炸(bozh)故障樹分析圖 第38頁/共66頁第三十八頁，共67頁。化簡故障(gzhng)樹Home第39頁/共66頁第三十九頁，共67頁。過程(guchng)及結(jié)果 T=A1A2 =X1 X2 A3X4 A4 =X1 X2 (X1X3) X4 (X5X6) =X1 X2 X1X1 X2 X3 X4 X5X4 X6 =X1 X2 X4 X5X4 X6 所以最小割集為X1，X2，X4，X5，X4，X6。結(jié)果得到三個(gè)交集的并集，這三個(gè)交集就是三個(gè)最小割集E1=X1，X2，E2=X4，X5，E3=X4，X6。 結(jié)構(gòu)(jigu)重要度最大的是 X4第40頁/共66頁第四十頁

16、，共67頁。用最小割集表示用最小割集表示(biosh)故障樹的等效圖如下圖故障樹的等效圖如下圖 化簡結(jié)果(ji gu)第41頁/共66頁第四十一頁，共67頁。最小徑集的應(yīng)用(yngyng)以上一個(gè)求最小割集的事故(shg)樹為例來解釋最小徑集的求法將上例中故障樹變?yōu)槌晒?用T、 A1、 A2、 A3、 A4、 X1、 X2、 X3、 X4、X5、 X6表示事件(shjin)T、 A1、 A2 、A3、 A4、 X1、 X2、 X3、 X4、X5、 X6的補(bǔ)事件(shjin),即成功事件(shjin)；邏輯門也作相應(yīng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換之后的成功樹如下： 第42頁/共66頁第四十二頁，共67頁。第43頁

17、/共66頁第四十三頁，共67頁。 用布爾代數(shù)化簡法求成功(chnggng)(chnggng)樹的最小割集： T= A1 A2 T= A1 A2 =(X1 =(X1A3A3X2)(X4X2)(X4A4)A4) =(X1 =(X1X2X2X1 X3)(X4X1 X3)(X4 X5 X5 X6)X6) =(X1 =(X1X2)(X4X2)(X4 X5 X 6) X5 X 6) =X1 X4 =X1 X4 X1 X5 X6 X1 X5 X6X2 X4X2 X4 X2 X5 X6X2 X5 X6 成功(chnggng)(chnggng)樹的最小割集：X1X1，X4X1X4X1，X5X5，X6X2X6X2

18、，X4X2X4X2，X5X5，X6X6。T=(T ) T=(T ) （X1 X4X1 X4 X1 X5 X6 X1 X5 X6X2 X2 X4X4 X2 X5 X6) X2 X5 X6) =(X1 +X4)( X1 +X5 =(X1 +X4)( X1 +X5 +X6) (X2 +X6) (X2 X4) (X2 X4) (X2 X5+ X6) X5+ X6) 即故障樹的最小徑集： P1=X1 P1=X1，X4X4 P2=X1 P2=X1，X5X5，X6X6 P3=X2 P3=X2，X4 X4 P4=X2,X5P4=X2,X5，X6X6第44頁/共66頁第四十四頁，共67頁。 某事故(shg)(s

19、hg)樹的割集有6 6個(gè)，分別為X1X1，X2X2，X2 X2 ， X1 X1，X2X2，X4X4， X3 X3，X4X4， X2 X2，X4X4，X1X1，X2X2，X3X3和X3X3，則該事故(shg)(shg)樹的最小割集是 X3X3，X1X1，X2X2， X2 X2，X4X4第45頁/共66頁第四十五頁，共67頁。最小割集和最小徑集在故障最小割集和最小徑集在故障(gzhng)(gzhng)樹分析中的應(yīng)用樹分析中的應(yīng)用 （1 1）最小割集表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性 每個(gè)最小割集都是頂上事件發(fā)生的一種可能，有幾個(gè)最小割集，頂上事件的發(fā)生就有幾種可能，最小割集越多，系統(tǒng)越危險(xiǎn)。 （2 2）最小徑集表示

20、系統(tǒng)的安全性 一個(gè)最小徑集中的基本事件都不發(fā)生，就可使頂上事件不發(fā)生。故障樹中最小徑集越多，系統(tǒng)就越安全。只要控制一個(gè)最小徑集不發(fā)生，頂上事件就不發(fā)生，所以可以選擇控制事故的最佳方案(fng (fng n)n)，一般地說，對少事件最小徑集加以控制較為有利。 第46頁/共66頁第四十六頁，共67頁。 （3 3）利用最小割集、最小徑集進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度分析。 （4 4）利用最小割集、最小徑集進(jìn)行定量分析和計(jì)算頂上(dn (dn shn)shn)事件的概率等。第47頁/共66頁第四十七頁，共67頁。+X2X4M2TM1+X1M3X2X3+X4M4X1M5第48頁/共66頁第四十八頁，共67頁。TX1X2

21、+X1X2TTX1X2+X1X2T 狄摩根定律(dngl): (AB)A B (A B)AB第49頁/共66頁第四十九頁，共67頁。X5X3X1X2+X1+X4+ X X4 X5 X1 X2 X3 第50頁/共66頁第五十頁，共67頁。+ X X4 X1 X2 X3 X5 T=Ma + Mb =x1 x4 + Mc x5 = x1 x4 +(Md + x3 ) x5 = x1 x4 +(x1 x2+x3) x5 = x1 x4 +x1x2 x5+x3 x5得3個(gè)最小徑集: P1=x1 ,x4 , P2=x1 ,x2 ,x5 ,P3= x3 , x5 第51頁/共66頁第五十一頁，共67頁。T+

22、X1X5P2+X1X4P1+X3X5P3X2第52頁/共66頁第五十二頁，共67頁。步驟：1、畫成功(chnggng)樹2、化簡成功(chnggng)樹3、得原事故樹的 最小徑集+X2X4M2TM1+X1M3X2X3+X4M4X1M5第53頁/共66頁第五十三頁，共67頁。TP2P3P1P4+X1X2+X1X3+X2X4+X1X4第54頁/共66頁第五十四頁，共67頁。T =XX2 + X2X3X4 +X1X4+X2X4X3X1X2123X1X4第55頁/共66頁第五十五頁，共67頁。用布爾代數(shù)(b r di sh)化簡該事故樹求其最小割集，最小徑集，畫出以最小徑集表示的事故樹的等效圖。 第5

23、6頁/共66頁第五十六頁，共67頁。第57頁/共66頁第五十七頁，共67頁。第58頁/共66頁第五十八頁，共67頁。第59頁/共66頁第五十九頁，共67頁。事故(shg)樹定量分析第60頁/共66頁第六十頁，共67頁。1、列出頂上事件(shjin)發(fā)生概率的表達(dá)式；2、展開，消除每個(gè)概率積中的重復(fù)的概率因子qi qi= qi3、將各基本事件(shjin)的概率值代入，計(jì)算頂上事件(shjin)的發(fā)生概率利用(lyng)最小割集計(jì)算第61頁/共66頁第六十一頁，共67頁。 例：設(shè)某事故樹有2個(gè)最小割集： K1x1, x2 , K2=x2, x3, x4 各基本事件發(fā)生概率分別(fnbi)為： q1, q2, q3, q4 求頂上事件發(fā)生概率。 PA1（1q1q2）（1q2q3q4）第62頁/共66頁第六十二頁，共67頁。利用(lyng)最小徑集計(jì)算1、列出頂上事件(shjin)發(fā)生概率的表達(dá)式；2、展開，消除每個(gè)概率積中的重復(fù)的概率因子（1qi） （1 qi）= （1