安全系统工程教学课件PPT 预先危险性分析.ppt

2.3预先危险性分析,预先危险性分析（Preliminary Hazard Analysis-PHA）是一种定性的系统安全分析方法。主要用于还没有掌握系统详细资料的时刻，分析、辨识可能出现或已经存在的危险源，并尽可能在付诸实施之前找出预防、改正、补救措施，消除或控制危险源。,一、预先危险性分析综述 二、预先危险性分析步骤 三、危险性识别四、预先危险性分析的危险性等级 五、危险性控制六、预先危险性分析示例,2.3预先危险性分析,一、预先危险性分析综述,1、预先危险性分析的基本含义 预先危险性分析是在每项工程活动之前，如设计、施工、生产之前，或技术改造之后，即制定操作规程和使用新工艺等情况之后，对系统存在的危险性类型、来源、出现条件、导致事故的后果以及有关措施等，作一概略分析。,一、预先危险性分析综述,预先危险性分析的目的是防止操作人员直接接触对人体有害的原材料、半成品、成品和生产废弃物，防止使用危险性工艺、装置、工具和采用不安全的技术路线。如果必须使用时，也应从工艺上或设备上采取安全措施，以保证这些危险因素不致发展成为事故。总之，把分析工作做在行动之前，避免由于考虑不周造成损失。,系统安全分析的目的不是分析系统本身，而是预防、控制或减少危险性，提高系统的安全性和可靠性。（1）危险性预先分析的内容 a.识别危险的设备、零部件，并分析其发生事故的可能性条件；b.分析系统中各子系统、各元件的交接面及其相互关系与影响；,2、预先危险性分析的内容与主要优点,c.分析原材料、产品、特别是有害物质的性能及贮运；d.分析工艺过程及其工艺参数或状态参数；e.分析人、机关系（操作、维修等）；f.分析环境条件；g.分析用于保证安全的设备、防护装置等；h.分析其它危险条件。,（1）危险性预先分析的内容,预先危险性分析的优点在于允许人们在系统开发的早期识别、控制危险因素，用最小的代价消除或减少系统中的危险源，为制定整个系统寿命期间的安全操作规程提出依据，主要表现在以下几点：a.分析工作做在行动之前，可及早采取措施排除、降低或控制危害，避免由于考虑不周造成损失。,（2）预先危险性分析的主要优点,b.对系统开发、初步设计、制造、安装、检修等做的分析结果，可以提供应遵循的注意事项和指导方针。c.分析结果可为制定标准、规范和技术文献提供必要的技术资料。d.根据分析结果可编制安全检查表以保证实施安全，并可作为安全教育的材料。,（2）预先危险性分析的主要优点,二、预先危险性分析步骤,预先危险性分析的一般程序下图所示。,预先危险性分析步骤,1、准备工作阶段 在进行分析之前要确定分析对象，收集对象系统的资料和其他类似系统或使用类似设备、工艺物质的系统的资料。要弄清对象系统的功能、构造，为实现其功能选用的工艺过程、使用的设备、物质、材料等。这一阶段包括：确定系统。明确所分析系统的功能及分析范围。,调查、收集资料。调查生产目的、工艺过程、操作条件和周围环境。收集设计说明书、本单位的生产经验、国内外事故情报及有关标准、规范、规程等资料。,1、准备工作阶段,2、分析实施阶段 通过对方案设计、主要工艺和设备的安全审查，辨识其中的主要危险源，也包括审查设计规范和采取的消除危险源的措施。一般地，应按照预先编好的安全检查表进行审查，其中审查内容主要有:危险设备、场所、物质；,2、分析实施阶段 有关安全的设备、物质间的交接面，如物质的相互反应，火灾、爆炸的发生及传播，控制系统等；可能影响设备、物质的环境因素，如地震、洪水、高（低）温、潮湿、振动等；,2、分析实施阶段 运行、试验、维修、应急程序，如人失误后果的严重性，操作者的任务，设备布置及通道情况，人员防护等；辅助设施，如物质、产品储存，试验设备，人员训练，动力供应等；有关安全的设备，如安全防护设施，冗余设备，灭火系统，安全监控系统，个人防护设备等。,分析实施阶段可分为：系统功能分解 系统是由若干个功能不同的子系统组成的，如动力、设备、结构、燃料供应、控制仪表、信息网络等，其中还有各种联接结构，同样，子系统也是由功能不同的部件、元件组成，如动力、传动操纵和执行等。为了便于分析，按系统工程的原理，将系统进行功能分解，并绘出功能框图，表示它们之间的输入、输出关系。,分析实施阶段可分为：分析、识别危险性 确定危险类型、危险来源、初始伤害及其造成的危险性，对潜在的危险点要仔细判定。确定危险等级 在确认每项危险之后，都要按其效果进行分类。,分析实施阶段可分为：制定措施 根据危险等级，从软件（系统分析、人机工程、管理、规章制度等）、硬件（设备、工具等）两方面制定相应的消除危险性的措施和防止伤害的办法。,3、结果汇总 根据分析结果，确定系统中的主要危险源，研究其产生原因和可能导致的事故，以表格的形式汇总分析结果。典型的结果汇总表包括：主要的事故，产生原因，可能的后果，危险性级别，应采取的措施等栏目，如表2-1的格式表示。,表2-1 预先危险分析表,4、预先危险性分析应注意的问题 由于在新开发的生产系统或新的操作方法中，对接触到的危险物质、工具和设备的危险性还没有足够的认识，因此为了使分析获得较好的效果，应采取设计人员、操作人员和安技干部三结合的形式进行。,4、预先危险性分析应注意的问题 根据系统工程的观点，在查找危险性时，应将系统进行分解，按系统、子系统、元素一步一步地进行。这样做不仅可以避免过早地陷入细节问题而忽视重点问题的危险，而且可以防止漏项。为了使分析人员有条不紊地、合理地从错综复杂的结构关系中查出深潜的危险因素，可采取以下对策:,4、预先危险性分析应注意的问题 第一，迭代。对一些深潜的危险，一时不能直接查出危险因素时，可先做一些假设，然后将得出的结果作为改进后的假设，再进一步查危险因素。这样经过一步一步地试析，向更准确的危险因素逼近。,4、预先危险性分析应注意的问题 第二，抽象。在分析过程中，对某些危险因素常忽略其次要方面，首先将注意力集中于危险性大的主要问题上。这样可使分析工作能较快地入门，先保证在主要危险因素上取得结果。另外也可以运用控制论的观点来探求。如图2-3所示。输入是一定的，技术系统（具体结构）也是一定的，问题是探求输出哪些危险因素。,图 2-3 应用控制论的系统分析,在可能条件下，最好事先准备一个检查表，指出查找危险性的范围。,三、危险性识别,生产现场包含着来自人、机(物)和环境三方面的多种隐患，为确保安全生产，就必须分析和查找隐患，并及早消除，将事故消灭在发生之前，做到预防为主。因此，识别危险性是首要问题。,三、危险性识别,造成事故后果必须有两个因素，一是有引起伤害的能量，二是有遭受伤害的对象(人或物),二者缺一不可。而且这两个因素必须相距很近,伤害能量能够达到,才能造成事故后果。如人的不安全 行为和机械或物质危险是人机“两方共系”中能量逆流的两个系列，其轨迹交叉点就会造成事故。如图 2-4 所示。,图2-4 人机轨迹交叉,三、危险性识别,潜在的危险性只有在一定条件下才能发展成为事故。为了迅速地找出危险源(点),除需具有丰富的理论基础和实践知识外，还可以从能量的转换等几方面人手。生活和生产都离不开能源,在正常情况下,能量通过做有用功制造产品和提供服务,其能量平衡式为:,三、危险性识别,输入能=有用功(做功能)+正常耗损能 但在非正常运行状态下,其能量平衡式为：输入能=有用功+正常耗损能+逸散能,三、危险性识别,这个逸散能作用在人体上就是伤害事故,作用在设备上则损坏设备。因此,从预防事故来看,关键是查找出生产现场能量体系中潜在的危险因素。能够转化为破坏能力的能量有:电能、原子能、机械能、势能和动能、压力和拉力、燃烧和爆炸、腐蚀、放射线、热能和热辐射、声能、化学能等。,三、危险性识别,另一种表示破坏能量的因素及事件也可作为参考 加速度、污染、化学反应、腐蚀、电(电击、电感、电热、电源故障等)、爆炸、火 灾、热和温度(高温、低温、温度变化)、泄漏、湿度(高湿、低湿)、氧 化、压力(高压、低压、压力变化)、辐射(热辐射、电磁辐射、紫外辐射、电离)、化学灼伤、结构损害或故障、机械冲击、振动与噪声等。,失控的能量作用在人体上就是伤害事故。一般失控能量有以下几种情况：（1）物理模式物理爆炸、锅炉爆炸、机械失控、电气失控、其他物理能量失控（如热辐射、核污染、电场、紫外辐射等）。（2）化学模式直接火灾、间接火灾、自动反应。（3）有害物质很多化学物质如氰化物、氯气、光气、氨、一氧化碳等，都会对人造成急性或慢性的毒害。（4）外力因素指受外界爆炸而产生的冲击波、爆破碎片的袭击等和地震、洪水等自然现象，造成的损坏和人身伤亡。（5）人的因素人易受环境条件所造成的心理上的影响，从而造成误操作。（6）环境因素,三、危险性识别,物理能可分为势能和动能两种形式。以势能的形式出现的,如：处于高处的物体(如落体、坠落、倒塌、崩垮、塌方、冒顶等)、受压的弹性元件、贮存的热量、电压等。,1、物理模式,以动能的形式出现的有运动的机械、行驶的车辆、电流、流动的液体等。势能是静止的、潜在的,人们对其危险性的认识往往不敏感。然而由于某种原因,势能转换为动能时,危险性就可能急剧增大。,1、物理模式,动能凭人的视觉能感觉到它的存在，危险性可以一目了然，但是静止的人会被运动物体所撞伤，人与物体相互运动也可能受伤，行动的人碰到静止物体也会受伤，这些危险都是元法预料的。另外，还要注意有些物体同时具有两种能量,如电动机既有电能，又有机械回转能。,1、物理模式,(1)物理爆炸物理爆炸是纯粹物理现象产生的冲击波,它常 常是因压力容器的破坏而产生,受压气体突然释放,能够产生很大 的破坏力。如空压机贮气罐、液化气贮气罐、各种气瓶等。,(2)锅炉爆炸锅炉是工业生产中用得较多的设备，又是比较 容易发生灾害性事故的设备。锅炉爆炸比单纯的受压气体爆炸的破坏性更大，因为在相同压力下，蒸汽比同等体积的气体能量大很 多倍。,(2)锅炉爆炸另外，锅炉的过热水由于锅炉破坏而闪蒸成蒸汽，使蒸汽中所含的热量进一步增多。引起锅炉爆炸的主要事件是锅炉体结垢、炉壁腐蚀、缺水和超压运行。所有的蒸汽发生器、冷却水夹套、烧沸水的设备、家用水暖设备等，都有可能发生锅炉型爆炸。,(3)机械失控机械把一种形式的能量转换为另一种形式的能 量，如把水的势能转换为电能，或把机械能转换成压缩、成型、挤压、破碎、切削等有用功。正在运转的机器有很大的动能，它们不断地有次序地进行能量转换工作或做有用功。,(3)机械失控由于机械设计不良、强 度计算有误或超负荷运转，都可能造成机械失控，对机器本身或其附近目标做破坏功。例如离心机由于超速运行而发生爆炸；汽轮机的涡轮叶片超速引起内应力超过轮筋的拉力时，就可能发生物理型爆炸。,(4)电气失控电动机和发电机是转换能量的装置，输电线和变压器、配电设备等则是传输电能的装置，而且前者同时具有电能和机械能。将电能转换为机械能的设备系统或元件若不完善或超负荷运行就可能发生电气失控，电能有逆流到人体的潜在危险，同时也会造成火灾或其他损失。,(5)其他物理能量失控 一些物理因素如热辐射、核污染、噪声和次声、电场和磁场、微波、激光、红外和紫外辐射等，如果失控，都会引起人员伤亡和财产损失。,化学模式危险性所产生的破坏力和物理模式不同，它是通过物质化合和分解等化学反应产生的能量失控而造成火灾或爆炸。其过程是静态化学能通过化学反应转变为物理能，由物理能对目标施加破坏力。化学爆炸的起因是由于化学反应失控，瞬时产生大量高温气体，该气体受到约束时可其有极大的压力，高压气体产生冲击波，对周围目标造成破坏。,2、化学模式,化学模式通常有三种情况:(1)直接火灾 当可燃性物质和氧气共存时,遇到火源就有可能发生火灾。但是,应该注意某些非可燃性物质发生直接火灾的可 能性,如各类粉尘,包括有机塑料粉尘、染料粉尘、某些金属如楼、铝等粉尘、煤及谷物粉尘等,它们能和空气充分结合,有些还有吸 附空气的能力。这些粉尘在加工、运输、贮存过程中,容易造成粉尘 爆炸,产生严重后果。,在石油和易燃液体加工过程中,一般都注意到尽可能减少与 空气接触。但是在贮存过程中,如石油贮罐都装有呼吸阀,当环境温度高时(中午)排出多余的油气,若油气受到空间的约束,当达到爆炸极限,遇火就发生爆炸；当环境温度低时(晚上或雨后),则会 吸入周围空气,如遇到静电火花也会发生爆炸。,(2)间接火灾间接火灾系指受外力破坏引起本身发生火灾的 情况,如设备或容器遭受外来事故的波及、易燃物质外泄、遇火源发生爆炸等。因此，在设计布局时要注意设备之间、装置之间、工厂之间的距离，避免间接火灾发生。,(3)自动反应有些化学反应物体本身带有含氧分子团,不需外部供氧就能发生氧化反应。如炸药、过氧化物等,性质极不稳定,遇到冲击振动或其他刺激因素,就能发生火灾爆炸。另外,有些化合物本身聚合(不饱和烃类)和分解(乙烘),受到温度、压力或贮存 时间的影响,会自动发生反应,造成火灾爆炸。,3.有害因素 很多化学物质如氧化物、氯气、光气、氨、一氧化碳等,都会对人体造成急性或慢性的毒害。因此,国家为了保护职工身体健康,规定了这些有害物质在操作环境中的最高允许浓度,超过了规定的允许值则被认为存在着危险性。要注意惰性气体等对人的危害性,如氮气会使人窒息致死。生物性有害因素会使人致病,如致病微生物(细菌、病毒、真菌、原生物、螺旋体等)。,4.外力因素外力系指受到外界爆炸而产生的冲击波、爆破碎片的袭击等和地震、洪水、雷击、腿风等自然现象,对生产设备或房屋外施加很 大的能量而造成的损坏和人身伤亡。,5.人的因素在人机系统中,人子系统比机械子系统可靠性低很多。因为人具有自由性,再加上构成劳动集体的每个成员的精神素质和心 理特征不同,易受环境条件所造成的心理上的影响,从而造成误操作。为了防止事故的发生就必须对人加强教育训练,提高其可靠 性、适应能力和应变能力,同时加强人机工程学的研究,使机器能 适应于人的操作,减少误差。,6.环境因素在生产现场,除机器设备能构成不安全状态和人的不安全行为造成事故外,生产所用的原材料、半成品、成品、工具以及工业废 弃物等,如放置不当也会造成不安全状态,因为这些物体具有潜在 的势能。还有粉尘、毒气、恶臭、照明、温度、湿度、噪声、振动、高频、微波、放射性等危害。环境危害不只限于在操作点上发生,而是发 生在一定的范围内,影响面大。,四、预先危险性分析的危险性等级,（1）危险性等级的划分 在危险性查出之后，应对其划分等级，排列出危险因素的先后次序和重点，以便分别处理。由于危险因素发展成为事故的起因和条件不同，在预先危险性分析中仅能作为定性评价，其等级如表4-2、表4-3所示。,表2-2 危险发生可能性等级表,表2-3 危险后果严重性等级表,如果在对系统、子系统危险、危害因素分析的基础上，更想对其危险性(即危险程度大小)作大致的评价，则可运用作业危险和危害分析方法。,（2）危险性等级的确定方法 当系统中存在很多危险因素时，如何分清其严重程度，因人而异，带有很大的主观性。为了较好地符合客观性，可集体讨论或多方征求意见，也可采取一些定性的决策方法。,危险性识别和等级划分后，就可采取相应的预防措施，避免它发展成为事故。采取预防措施的原则首先是采取直接措施，即从危险源(或起因)着手。其次,则是间接措施，如隔离、个人防护等。,五、危险性控制,(1)限制能量的集中与蓄积 一定量的能量集中于一点要比它大面上散开所造成的伤害程度更大。有二些能量的物体本身,就是工厂的产品或原料,如炼油 厂的原油及其产品汽油和轻油,发电厂的电以及一些化工企业原 料用轻油等。对这样一些工厂要根据原料或产品的贮量和周转量 规定限额来限制能量集中。,1.防止能量的破坏性作用,对某些机械能可采用限制能量的速度和大小,规定极限量,如限速装置。对电气设备采用低电压装置,如使用低压测量仪表以及保险丝、断路器和使用安全电压等。防止能量蓄积,如温度自动调节器、控制爆炸性气体或有害气体浓度的报警器、应用低势能(如地面装卸作业)等。,(1)限制能量的集中与蓄积,防止能量的逸散。如将放射性的物质贮存在专用容器内,电气设备和线路采用良好的绝缘材料以防止触电,高空作业人员使用安全带及建筑工地张挂安全网。延缓能量释放。如用安全阀、逸出阀、爆破片、吸收机械振动的吸振器以及缓冲装置等。另辟能量释放渠道。如接地电线、抽放煤炭堆中的瓦斯、排空管等。,(2)控制能量的释放,在能源上采取措施。如在运动的机件上加防护罩、防冲击波的消波器、防噪声装置等。在能源和人与物之间设防护屏障。如防火墙、防水闸墙、辐射防护屏以及安全帽、安全鞋和手套等个体防护用具等。设置安全区、安全标志等。,（3）隔离能量,为提高防护标准,可采用双重绝缘工具、低压电回路、连续监 测和遥控等,为提高耐受能力,可挑选适应性强的人员以及选用耐 高温、高寒和高强度材料。,（4）其他措施,事故一旦发生,应马上采取措施,抑制事态发展,减轻危害的严重性。如设紧急冲浴设备、采用快速救援活动和急救治疗等。,2.降低损失程度的措施,人的失误是人为地使系统发生故障或发生使机件不良的事件,是违反设计和操作规程的错误行为。人的可靠性比机械、电器 或电子原件要低很多,特别是情绪紧张时容易受作业环境影响,失误的可能性更大。,3.防止人的失误,为了减少人的失误,应为操作人员创造安全性较 强的工作条件,设备要符合人机工程学的要求,重复操作频率大的 工作应用机械代替手工,变手工操作为自动控制。建立健全规章制度、严格监督检查、加强安全教育也是有力措施。,例1家用热水器的危险性辨识和采取的预防措施。图2-6是家用热水器主要组成部分的简图。煤气供应的子系统用图2-7表示。它表明煤气供应的子系统各组成部分的相互联系和相互作用，该图也叫功能框图。,六 预先危险性分析示例,图2-7家用热水器-煤气供应的子系统,图2-6家用热水器主要组成简图,热水器用煤气（或天然气）加热，装有温度和煤气开关连锁，当水温超过规定温度时，连锁动作将煤气阀门关小；如果发生故障，则由泄压安全阀放出热水，防止事故发生。为了防止煤气（或天然气）漏出和炉膛内滞留煤气（或天然气），在热水器内设有燃气安全控制系统，由长明火、热电偶和电磁阀组成。由于长明火存在，即使漏出煤气也不会发生爆炸。若长明火灭了，热电偶起作用，通过电磁阀将煤气关闭，防止事故发生。表2-1分析了家用热水器的危险预测。,表2-4家用热水器的预先危险性分析,