系统安全评价技术.ppt

第五章 系统安全评价技术,安全评价(Safety Assessment)(又称风险评价Risk Assessment)，是对系统或作业中固有的或潜在的危险及其严重程度所进行的分析和评估，并以既定指数、等级或概率值做出定量的表示。安全评价是以实现工程、系统安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对工程、系统中存在的危险、有害因素进行辨识与分析，判断工程、系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度，从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据。（摘自安全评价通则）,一、安全评价技术概述,安全评价技术发展概况安全评价的基本原则安全评价的目的安全评价的意义安全评价的特点安全评价的分类,二、安全评价的程序及方法,1.安全评价的基本程序准备阶段：明确被评价对象和范围，收集国内外相关法律法规、技术标准及工程、系统的技术资料。危险、有害因素辨识与分析：根据被评价的工程、系统的情况，辨识和分析危险、有害因素，确定危险、有害因素存在的部位、存在的方式、事故发生的途径及其变化的规律。即通过一定的手段测定、分析和判明危险，包括：（1）固有和潜在的危险（2）可能出现的新的危险（3）在一定条件下转化生成的危险。定性、定量评价：把危险的项目通过定量化处理，确定发生的概率和危险的程度。在危险、有害因素辨识和分析的基础上，划分评价单元，选择合理的评价方法，对工程、系统发生事故的可能性和严重程度进行定性、定量评价。,安全对策措施：根据定性、定量评价结果，提出消除或减弱危险、有害因素的技术和管理措施及建议。即为消除危险所采取的技术措施和管理措施。包括采取消除避开、限制、转换等措施。安全评价结论及建议：简要列出主要危险、有害因素的评价结果，指出工程、系统应重点防范的重大危险因素，明确生产经营者应重视的重要安全措施综合评价：通过采取系统分析与评价方法，进行概率危险程度和危险等级的评定。然后，与既定的安全指标和标准比较，以求判明所达到的水平。安全评价报告的编制：依据安全评价的结果编制相应的安全评价报告。,二、安全评价的程序及方法,2.安全评价的内容,二、安全评价的程序及方法,3.安全标准经定量化的风险率或危害度是否达到我们要求的（期盼的）安全程度，需要有一个界限、目标或标准进行比较，这个标准称之为安全标准。安全标准的确定主要取决于一个国家、行业或部门的政治、经济、技术和安全科学发展的水平。确定安全标准的方法有统计法和风险与收益比较法，也可根据综合评价得到的危险指数进行统计分析，确定使用一定范围的安全标准。,二、安全评价的程序及方法,4.安全评价方法主要有指数评价方法、概率风险评价方法、综合评价法和数值模拟与人工智能方法等。（一）指数评价方法：美国的DOW化学公司的火灾爆炸指数法、英国帝国化学公司（ICI）蒙德（MOND）工厂的蒙德评价法、日本化工企业的六阶段安全评价法、中国化工厂危险程度分级法、均为指数法。指数评价法使用方便，适用于像化工厂这样多种灾害并存结构复杂且隐患概率及其后果模型难以确定的领域。,1.火灾爆炸危险指数评价法,是用火灾爆炸危险指数作为评价化工工艺过程，生产装置及贮罐等的危险程度的指标，对工艺设备中潜在的火灾、爆炸和活化反应的危险性进行的有步骤的客观评价。特点：分析中采用的定量指标是根据历史上的事故数据，被分析物质的潜在能量和已采取的事故防止措施确定的。目的：（1）是要定量地描述火灾、爆炸事故的可能损失。（2）确认哪些极有可能引起或扩大事故损失的设施。（3）使领导部门及时了解潜在的火灾爆炸危险。（4）进一步确定最佳的事故防止方案，最大限度地减少 事故的严重性和损失程度。,1)火灾爆炸危险指数评价法基本程序,准备资料,装置或工厂的设计方案；火灾、爆炸指数危险度分级表；火灾、爆炸指数计算表；安全措施补偿系数表；工艺单元风险分析汇总表；工厂风险分析汇总表；有关装置的更换费用数据,1）选择工艺（评价）单元,选择从损失到预防角度影响比较大的选择单元时应考虑的问题：潜在化学能（物质系数）；工艺单元中危险物质的数量；资金密度（每平方米美元数）；操作压力和操作温度；导致火灾、爆炸事故的历史资料；对装置操作起关键作用的单元,评价的主要程序1）单元划分：将所要研究的系统分为单元、分别予以计算，确定每个单元的危险程度及其相应的安全指标措施。2）求火灾爆炸指数：先求物质系数、再求火灾爆炸指数。（1）物质系数（MF）：是在有燃烧或其它化学反应引起的火灾和爆炸中物质潜在能量释放速率的量度：物质系数的求法可采用按照物质理化特性和潜在总结出来的数据。（2）特殊物质危险系数（SMH）：考虑物质的特殊危险而确定的系数。（3）工艺过程危险系数（GPH）：考虑化工生产中的工艺过程和装置的危险程度而确定的指数。（4）特定工艺危险值系数（SPH）：在工艺过程中有特殊的潜在危险性而应再增加的系数。,3）计算火灾爆炸指数：,B=MF（100+SMH）/100）（100+GPH）/100）（100+SPH）/100）求出B值后，即可按其危险度分级。,美国的DOW化学公司的火灾爆炸指数法评价程序,2.单元的划分首先应充分了解所评价工厂设备间的逻辑关系，然后再进行单元划分，而且只选择那些对工艺有影响的单元进行评价。选择评价单元的内容有：物质的潜在化学能；危险物质的数量；资金密度；操作压力与温度；导致以往事故的要点；关键装置。3.确定物质系数物质系数是最基础的数值，也是表述由燃烧或化学反应引起的火灾、爆炸过程中潜在能量释放的尺度。4.确定工艺单元危险系数（F3）F3 F1 F2工艺单元危险系数值是由一般工艺单元危险系数（F1）与特殊工艺危险系数（F2）。一般工艺危险系数是确定事故危险程度的主要因素；特殊工艺危险系数是导致事故发生的主要原因。,5.确定火灾、爆炸危险指数（F&EI）火灾、爆炸危险指数是用来估计生产过程中的事故可能造成的破坏。各种危险因素如反应类型、操作温度、压力和可燃物的数量等表征了事故发生概率、可燃物的潜能以及由工艺控制故障、设备故障、振动或应力疲劳导致的潜能释放的大小。火灾爆炸危险指数是工艺单元危险系数与物质系数的乘积，即F&EIF3MF,6.确定安全措施补偿系数C任何一个化工厂或建筑物在建造时，都应考虑使一些基础的设计特征符合有关规范和标准，还应根据实际情况和经验考虑到安全措施的要求，以预防严重事故的发生，降低事故的概率和危害。安全措施可分为三类：C1工艺控制；C2 危险物质隔离；C3 防火设施。C=C1 C2 C37.确定影响区域,8.影响区域内财产价值9.确定危害系数10.基本最大可能财产损失（基本MPPD）11.实际最大可能的财产损失值（实际MPPD）12.确定最大可能损失天数（MPDO）13.停产损失（BI）14.单元危险分析汇总,评价的主要程序 1）单元划分：将所要研究的系统分为单元、分别予以计算，确定每个单元的危险程度及其相应的安全指标措施。2）求火灾爆炸指数：先求物质系数、再求火灾爆炸指数。（1）物质系数（MF）：是在有燃烧或其它化学反应引起的火灾和爆炸中物质潜在能量释放速率的量度：物质系数的求法可采用按照物质理化特性和潜在总结出来的数据。（2）特殊物质危险系数（SMH）：考虑物质的特殊危险而确定的系数。（3）工艺过程危险系数（GPH）：考虑化工生产中的工艺过程和装置的危险程度而确定的指数。（4）特定工艺危险系数（SPH）：在工艺过程中有特殊的潜在危险性而应再增加的系数。,（二）概率风险评价方法 通过综合分析系统最基本单元元件的性能及其致灾结构关系，推算整个系统发生事故的概率，通过对灾害后果的估计，来综合反映系统的危险程度，并同既定的目标值比较，判定是否达到预期的安全要求；或者，将危险概率值划分为若干等级，作为系统安全评价及制定安全措施的依据。（三）综合评价法综合评价法包括常规评价、模糊评价等方法，是目前应用比较广泛的安全评价技术。综合安全评价方法中的模糊综合评价为多因素和多层次分析方法，在解决多因素指标综合为一个或若干个指标的评价过程中有着其它方法不可比拟的优势；缺陷是因素权重的定权和变权问题的处理，这是关键问题所在。,1）累计加分法 将评价各项所得的分值，采用加法累计，然后按其分值大小，决定名次排序。该法简单易行，但忽视了主要项目的决定作用。2）算术平均法 将评价各项所得的分值，累加并用项目数去除，得平均分数，按大小决定名次排序。该法也较简单，也忽视了主要项目的决定作用。3）连乘法 将评价各项所得的分数连乘，按连乘积大小决定名次排序，值最大为优。优点：当某评价指标得分为零时，则该评价对象的总分为零，立即被否定；不同指标得分高低的差距大小，在该评价对象的总分中得到明显反应。缺点：仍然不能突出主要项目的决定作用。4）连乘开方法 将n个项目的得分连乘积再开n次方，评价效果和缺点均同连乘法。5）加权和法 对各评价项目按其重要程度分配权数乘各项目得分求和，按得分多少决定名次排序，得分最高者为优。,1、一般综合评价法,对于一个多因素、多变量、多层次的人、机、环境系统，在进行综合评价时，往往要考虑多种因素，且不同因素间存在不同的层次，所以需要采用多层次综合评价方法去进行分析和评价。该方法运用模糊数学知识，对系统中多个相互影响的因素进行的综合评价。能够综合考虑到影响系统安全的各种因素，将评价因素的各项指标进行量化处理，从而做出科学合理的安全分析评价。模糊综合评价方法是一种间接法，为了求出各因素的隶属函数，必须把各项指标值进行特征化处理，会不同程度地丢失信息，使原来的白化值反而变成一个区间的模糊值评价步骤：1）建立因素集；2）建立权重集；3）建立评价集；4）构造评价矩阵；5）进行模糊综合评价。评价模型有：一级模型和多级模型,2、模糊综合评价方法,针对模糊综合评价法，会将原来的白化值变成一个区间的模糊值，给评价带来误差。灰色综合评价的实质是利用灰色关联度作为测度的一种综合评价方法，是一种直接法。它充分利用了已有的白化信息，减少评价误差，使评价工作更科学，更符合实际。灰色综合评价原理：1）构造指标值特征矩阵；2）定性指标定量化；3）规范化处理；4）确定指标权重；5）灰关联度分析；6）灰色综合评判,3、灰色综合评价法,四、安全评价方法的分类,1.按评价对象的不同阶段分为：事前评价或预评价、中间评价、事后评价或称投产验收综合评价、跟踪评价或称现有系统评价。2.按管理内容分为：开发设计安全性评价，即预评价；安全管理的有效性评价；生产设备的安全可靠度评价；行为的安全性评价；作业环境条件评价；危险、有害因素的危险性评价。3.根据工程、系统生命周期和评价的目的分为：安全预评价、安全验收评价、安全现状综合评价、专项安 全评价。4.按评价方法的特征分为：定性评价，定量评价和综合评价。,（1）定性评价：是依据有关标准及同类型或类似系统事故或故障的统计资料，依靠人的观察分析能力，借助于经验和判断能力进行评价。（2）定量评价：是依据可靠的历史统计数据资料，运用数学计算方法，构造数学模型，计算出量化的具体数值。通过计算得出系统危险性和危害性大小的数值或指数，进行系统安全性的定量比较评价。,定量评价按计算处理方式的不同又分为:指数法 概率法 相对法 数学模型法(3)综合评价：是指2种以上评价方法的组合、综合运用，其表现为定性和定量方法的综合。由于各评价方法都有它的适用范围优缺点，而综合评价兼有多种方法的长处，故可得到转为可靠和精确的评价结果。,（一）一般综合评价法1.累计加分法 将评价各项所得的分值，采用加法累计，然后按其分值大小，决定名次排序。该法简单易行，但忽视了主要项目的决定作用。2.算术平均法 将评价各项所得的分值，累加并用项目数去除，得平均分数，按大小决定名次排序。该法也较简单，也忽视了主要项目的决定作用。3.连乘法 将评价各项所得的分数连乘，按连乘积大小决定名次排序，值最大为优。优点：当某评价指标得分为零时，则该评价对象的总分为零，立即被否定；不同指标得分高低的差距大小，在该评价对象的总分中得到明显反应。缺点：仍然不能突出主要项目的决定作用。4.连乘开方法 将n个项目的得分连乘积再开n次方，评价效果和缺点均同连乘法。5.加权和法 对各评价项目按其重要程度分配权数乘各项目得分求和，按得分多少 决定名次排序，得分最高者为优。,（二）模糊综合评价方法 对于一个多因素、多变量、多层次的人、机、环境系统，在进行综合评价时，往往要考虑多种因素，且不同因素间存在不同的层次，所以需要采用多层次综合评价方法去进行分析和评价。该方法运用模糊数学知识，对系统中多个相互影响的因素进行的综合评价。能够综合考虑到影响系统安全的各种因素，将评价因素的各项指标进行量化处理，从而做出科学合理的安全分析评价。模糊综合评价方法是一种间接法，为了求出各因素的隶属函数，必须把各项指标值进行特征化处理，会不同程度地丢失信息，使原来的白化值反而变成一个区间的模糊值 评价步骤：1.建立因素集；2.建立权重集；3.建立评价集；4.构造评价矩阵；5.进行模糊综合评价 评价模型有：一级模型和多级模型,（三）灰色综合评价法 针对模糊综合评价法，会将原来的白化值变成一个区间的模糊值，给评价带来误差。灰色综合评价的实质是利用灰色关联度作为测度的一种综合评价方法，是一种直接法。它充分利用了已有的白化信息，减少评价误差，使评价工作更科学，更符合实际。灰色综合评价原理：1.构造指标值特征矩阵；a.制定定性指标集的评分标准，b.组织评分者评分并给出评价样本矩阵，c.确定评价灰类，d.计算灰色评价系数，e.计算灰类评价权矩阵，f.计算评价指标分值 2.定性指标定量化；3.规范化处理；4.确定指标权重；5.灰关联度分析；6.灰色综合评判,目前安全评价中的常用方法。处于研究探索阶段的方法还有：(1)多元统计分析方法；(2)模糊综合评价方法；(3)基于数据库和专家系统理论之上的安全评价决策支持系统方法；(4)贝叶斯概率评价方法；(5)数值计算与模拟安全评价方法等。基于灾变模型与数值方法之上的数值安全评价方法与贝叶斯安全评价方法，目前仍处在研究实验阶段，但借助于数据库技术与人工智能技术，能较容易地实现各种方法的综合，吸收各种方法的长处，达到安全评价方法各特性性能的最优。该模型与系统之间易于实现较好的耦合。原始数据的确定易实现计算机化，是安全评价的又一发展方向。,五、安全评价内容和程序,（一）安全评价内容 安全评价内容包括危险性识别和危险度评价。（二）安全评价程序 安全评价程序主要包括：准备阶段；危险、有害因素辨识与分析；定性定量评价；提出安全对策措施；形成安全评价结论及建议；编制安全评价报告。1.准备阶段 明确被评价对象和范围，收集国内外相关法律法规、技术标准及工程、系统的技术资料。2.危险、有害因素辨识与分析 根据被评价的工程、系统的情况，辨识和分析危险、有害因素，确定危险、有害因素存在的部位、存在的方式、事故发生的途径及其变化的规律。,3.定性、定量评价 在危险、有害因素辨识和分析的基础上，划分评价单元，选择合理的评价方法，对工程、系统发生事故的可能性和严重程度进行定性、定量评价。4.安全对策措施 根据定性、定量评价结果，提出消除或减弱危险、有害因素的技术和管理措施及建议。5.安全评价结论及建议 简要地列出主要危险、有害因素的评价结果，指 出工程、系统应重点防范的重大危险因素，明确 生产经营者应重视的重要安全措施。6.安全评价报告的编制 依据安全评价的结果编制相应的安全评价报告。,结束与展望,尽管各种方法制定了庞大的指标体系，但其评价结果和系统的实际情况相差甚远，其主要的原因是为了提高方法的操作性而人为地简化了客观系统的结果。随着先进技术的采用，用数值方法确定发生频率及后果的严重度已成为可能。借助于数据库技术和人工智能方法使得庞及的实际系统直接进入评价模型已成为可能。评价模型的基本因素参数的数值法计算与总体评价过程的计算机化已成为目前安全评价方法的发展方向。,