安全系统工程讲义 教案学习资料.doc

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1、第一章绪论系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。 属性：整体性，相关性，目的性，环境适应性，有序性系统工程：是以系统为研究对象，达到总体最佳效果为目标，为达到这一目标而采取组织管理技术等多方面的最新科学成就和知识的一门综合性科学技术。方法：工程逻辑，工程分析，统计理论与概率论，运筹学原理：系统原理，整分合原理，反馈原理，弹性原理，封闭原理，能级原理，动力原理，激励原理安全系统工程：是指采用系统工程的方法识别，分析，评价系统中的危险性，根据其结果调整工艺，设备，操作，管理等生产周期和投资因素，是系统可能发生的事故得到控制，并使系统安全性达到最好状态。系统属性：

2、整体性、相关性、目的性、有序性、环境适应性研究对象：人子系统；机器子系统；环境子系统。安全系统工程研究内容：系统安全分析，系统安全评价，系统危险控制技术系统安全分析：使用系统工程的原理和方法辨别、分析系统中存在的危险因素，并根据实际需要对其进行定性、定量描述的一种技术方法。注意：根据系统的特点、分析的要求和目的，采取不同的分析方法。使用现有分析方法不能死板硬套。不能局限于分析方法的应用。系统安全评价理解系统中的潜在危险和薄弱环节，最终确定系统的安全状况；系统危险控制技术：从系统的完整性、相关性、有序性出发，对系统实施全面、全过程的安全管理，实现对系统的安全目标控制。安全系统工程研究方法：从系统

3、整体性出发的研究方法。本质安全法。人机匹配法。安全经济方法。系统安全管理方法安全系统工程的优点：通过分析可以了解到系统的薄弱环节、危险性及可能导致事故的条件。通过分析和利用优化技术，可以找到子系统间达到最佳配合的最适方法，以期用最少的投资达到最佳的安全效果。安全系统的方法，不仅适用于工程，而且适用于管理。可促进各项标准的制定和有关可靠性数据的收集。可以迅速提高劳动保护者及安全人员的管理水平。第二章系统安全分析一、系统安全分析概述含义：从系统安全角度对系统中的危险因素进行分析，主要分析导致系统故障或事故的各种因素及其相关关系目的：为了保证系统安全运行，查明系统中的危险因素，以便采取相应措施消除系

4、统故障或事故。内容：对系统中存在的各种危险源及其相互关系进行调查和分析。对于系统有关的环境、设备、人员及其他相关因素进行调查和分析。对于能够利用适当的设备、规程、工艺或材料，控制或根除某种特殊危险源的措施进行分析。调查和分析危险源的控制措施及实施这些措施的最好办法。调查和分析不能根除的危险源失去或减少控制可能出现的后果。调查和分析一旦危险源失去控制，为防止伤害和损失应当采取的安全防护措施。分析方法：安全检查表分析（Safety Checklist Analysis）预先危险分析（Preliminary Hazard Analysis）故障类型、影响和危险度分析（Failure Modes，Ef

5、fects and Criticality Analysis）危险和可操作性研究（Hazard and Operability Analysis）事件树分析（Event Tree Analysis）事故树分析（Fault Tree Analysis）系统可靠性分析（System Reliability Analysis）原因后果分析（Cause-Consequence Analysis）分析方法的选择：分析的目的资料的影响系统的特点系统的危险性分析者所掌握的知识和经验，完成期限，经费状况等考虑系统所处的寿命阶段二、安全检查：运用常规、例行的安全管理工作，及时发现不安全状态及不安全行为的有效途径

6、，也是消除事故隐患、防止伤亡事故发生的重要手段。对于新建、改建、扩建项目的劳动安全卫生设施必须与主体工程“同时设计、同时施工、同时投入生产和使用”的“三同时”制度和在处理安全与生产的关系上，应坚持“同时计划、同时布置、同时检查、同时总结、同时评比”的“五同时”原则。安全检查表：根据有关安全规范标准制度及其他系统分析方法分析的结果;系统对一个生产系统或设备进行科学分析，找出各种不安全因素，并以提问方式把找出的不安全因素指定为检查项目，为便于检查和避免遗漏，将检查项目按系统和子系统编织成表格。安全检查表分析法的核心是安全检查表的编制和实施。编制依据：有关法律、法规、标准、规程、规范及规定。本单位的

7、经验。国内外事故案例。系统安全分析的结果。编制方法：首先要确定检查对象和目的。剖切系统。分析可能的危险性。制定检查表。特点：通过预先对检查对象进行详细调查研究和全面分析，所制定出来的安全检查表比较系统、完整，能包括控制事故发生的各种因素。可避免检查过程中的走过场和盲目性，从而提高安全检查工作的效果和质量。安全检查表是根据有关法规、安全规程和标准制定的。因此，检查目的明确、内容具体，易于实现安全要求。对所拟定的检查项目进行逐项检查的过程，也是对系统危险源辨识、评价的过程。技能准确地检查出隐患，又能得到确切的结论，从而保证了有关法律法规的全面落实。检查表是与有关责任人紧密联系的，所以易于推行安全生

8、产责任制。检查后能够做到事故清、责任明、整改措施落实快。检查表是通过问答的形式进行检查的过程，所以使用起来简单易行，易于安全管理人员和广大职工掌握和接受，可经常自我检查。三、预先危险分析：一般指一个系统或子系统运转活动之前，对系统存在的危险源出现条件及可能造成的结果，进行宏观概略分析的方法。目的：识别出系统可能存在的危险源。识别出危险源可能导致的危害后果，并根据风险程度对其分级。确定风险控制措施危险源：导致事故的根源。包括潜在危险性、存在状态和触发因素。辨识危险源首先要考虑的就是系统存在的能够致害的能量（包括致害物质）。辨识危险源时必须明确危险源的存在状态，以及是否采取了有效的约束措施。导致事

9、故发生的重要外因，需要在危险源辨识的过程中加以明确，以便为指定防范措施提供依据。风险：特定危害性事件的可能性及其后果的结合。风险控制需要从降低事故发生的可能性和减低事故后果的严重程度两方面入手。预先危险分析的步骤：准备阶段。审查阶段。结果汇总阶段。四、故障类型、影响和危险度分析：根据实际需要、分析的水平，把系统分割成子系统或近一步分割成元件。然后逐个分析元件可能发生的故障以及故障呈现的状态（即故障类型），进一步分析故障类型对子系统以及整个系统产生的影响，最后采取措施解决。故障（Failure）：元件，子系统或者系统在规定期限内和运行条件下未按设计要求完成规定功能或功能下降。故障类型（Failu

10、re Mode）：故障的表现形态。故障检测机制（Detection Mechanism）：由操作人员在正常操作过程中或由维修人员在检修活动中发现故障的手法或手段。故障原因（Failure Cause）：导致系统、产品故障的原因。故障影响（Failure Effect）：某种故障类型对系统、子系统、单元的操作、功能或状态所造成的影响。故障严重度（Severity）：考虑故障所能导致的最严重的潜在后果，并以伤害程度、财产损失或系统永久破坏加以度量。严重度分级（Severity Classification）：轻微的，临界的，严重的，致命的。FMEA程序：熟悉系统。确定分析层次。（分析目的&系统复杂

11、程度）绘制系统功能框图和可靠性框图。列出所有故障类型并分析其影响。分析故障原因及故障检测方法。确定故障等级。FMECA是在FEMA的基础上，将识别出的故障模式按照其影响的严重程度和发生的概率进行综合评价。FMECA的目的是给出某种故障类型的发生概率及故障严重度的综合度量。它包括故障类型和影响分析FMEA。危险度分析CA。危险度分析的目的在于评价每种故障类型的危害程度。通常采用概率严重度来评价故障类型的危害度。美国杜邦公司把概率划分为6个等级，危险程度划分为3个等级。（非常容易发生，容易发生，偶尔发生，不常发生，几乎不发生，很难发生：【】）（大：危险。中：临界。小：安全。）五、危险和可操作性研究

12、：是一种基于“引导词”的，由于专业人员组成的研究组通过一系列的会议来实施，对系统工艺和操作过程中可能导致有害结果的各种偏差加以系统识别的定性分析方法。基本概念术语：工艺参数（Processing Parameter）意图（Intention）偏离（Deviation）原因（Cause）后果（Results）引导词（Guide-Words）操作步骤（Operation Steps）安全防护（Security Protection）对策措施（Counter-measures）分析步骤：成立研究组。搜集系统资料。分解系统。选择研究节点。明确节点功能。应用引导词。提出措施。选择下一研究节点，重复58步

13、，直到所有节点分析完毕。编写HAZOP报告。六、事件树分析：是从一个起始事件开始，按事件的发展顺序考虑各个环节事件成功或失败，预测各种可能结果的归纳分析方法。决策：未解决当前或未来可能发生的问题，选择最佳方案的一种过程。ETA基本程序：确定系统及其构成因素。确定可能导致系统故障（事故）的起始事件。建造事件树。进行定量分析。七、事故树分析：从一个可能的时间开始，自上而下，一层一层的找顶事件的直接原因是件和间接原因事件，直到基本原因事件，并用逻辑图把这些事件之间的逻辑关系表达出来。步骤：准备阶段：确定所要分析的系统，合理确定系统的边界条件。熟悉系统。调查系统发生的事故。编制事故树：确定事故树的顶事

14、件。调查事故原因。编制事故树。事故树定性分析事故树定量分析事故树分析结果总结与应用。事故树构成：1. 事件及事件符号：结果事件（顶事件&中间事件）基本事件（基本原因事件&省略事件）特殊事件（开关事件&条件事件）2. 逻辑门：与门。或门。非门。特殊门（表决门异或门禁门条件与门条件或门）。3. 转移符号：事故树编制：确定顶事件应优先考虑风险大的事故事件。确切描述顶事件。确定边界条件的规则。循序渐进的规则。不允许门与门直接相连的规则。编制过程中及编成后，需及时进行合理的简化。事故树定性分析：结构函数：用来描述系统状态的函数。割集：指事故树某些基本事件构成的集合，且集合当中的事件都发生，顶事件必然发生

15、。最小割集：指某个割集中除去一个基本事件就不是割集，则称该割集为最小割集。计算方法：布尔代数法行列法（福塞尔法）：“或门”使割集的数量增加，而不改变割集内所含事件的数量；“与门”使割集内所含事件数量增加，而不改变割集数量布尔代数法求最小割集用行列法求最小割集一二三四五TG1G2X1G2X1X4X1X4X1X4X1G4X1X2X3X1X2X3X1X3X5X3X5G3G2X3X5X4X3X4X5X3X5G4X2X3X5X3X5径集：指事故树中某些基本事件的合集，当这些基本事件都不发生时，顶事件必不发生。最小径集：是指如果在某个径集任意去掉一个基本事件，它就不再是径集，则称这个径集为交最小径集。计算

16、方法：对偶树法布尔代数法行列法对偶树法求最小径集布尔代数法求最小径集用行列法求最小径集一二三TG1X1X3X1X3X1X5X1X5G2X4X3X3X4X4G5X2X4X5故事故树的最小径集为最小割集在事故树分析中的应用：表示系统的危险性。表示顶事件发生的原因组合。为降低系统的危险性提出控制方向和预防措施。利用最小割集可以判定事故树中基本事件的结构重要度和方便地计算顶事件发生的概率。最小径集在事故树分析中的应用：表示系统的安全性。依据最小径集可选取确保系统安全的最佳方案。利用最小径集同样可以判定事故树中基本事件的结构重要度和计算顶事件发生的概率。事故树定量分析：结构重要度：是指事故树结构中各基本

17、事件的重要程度。概率重要度：是指顶事件发生概率对基本时间发生概率的变化率。临界重要度：是指基本时间发生概率的相对变化率与顶事件发生概率的相对变化率的比值。顶事件概率P(T)近似计算近似计算式为：P(T)F1P(T)F1-F2P(T)F1-F2+F3最小割集近似法 最小径集近似法近似计算式为：P(T)1S1P(T)1S1S2即：S1P(T)1S1S2S1S2S3P(T)S1S2S3S4平均近似法（略）独立事件近似法（略）八、系统可靠性分析：基本概念可靠性：是指系统，设备或元件等在规定时间内，规定的条件下，完成规定功能的能力。可靠度：是指系统，设备或元件等在预期的使用周期（规定时间）内和规定的条件

18、下，完成其对定功能的概率。维修度：是指系统在发生故障后在维修容许时间内完成维修的概率。有效度：是指对于可修复系统在规定的使用条件和时间内能够保证正常使用状态的概率。可靠度、维修度和有效度的常用度量指标：平均无故障时间(MTTF)：它是指系统又开始工作到发生故障前连续正常工作的平均时间，通常用来衡量不可修复系统的可靠度。平均故障间隔时间(MTBF)：它是指可修复系统发生了故障后经修理后仍能正常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时间。平均故障修复时间(MTTR)：它是指可修复系统出现故障到恢复正常工作平均所需的时间。可靠度函数与故障率（见附页）系统可靠度计算（见附页）人的工作可靠度预测：差错分类：

19、未履行职能。错误地履行职能。执行未赋予的分外职能。按错误程序执行职能。执行职能时间不对。人的差错概率（HEP）：HEP = e / E由此，人的工作可靠度为：RM = 1 HEP = 1 e / E式中，e为某项工作（作业对象）中发生的差错数；E为某项工作（作业对象）中可能发生差错的机会数。计算的e和E可由以下途径取得：收集紧急状态时的全部运转记录。收集全部正常业务、保养、校正、定期检验、启动停止时人的差错记录，引起差错的具体条件。收集模拟的正常业务、非正常业务方面的人的差错的潜在来源。专家的经验判断。计算人的工作可靠度的差错概率法：明确系统故障的判定基准。进行作业分析，评价基本动作间的相互关

20、系。估计人的差错概率。求系统故障率，评价人的差错对系统故障的影响。重复前四步工作，改进人机系统的特征值，直到达到可容许的范围。九、 原因后果分析：（略）第三章系统安全预测技术预测：是指运用各种知识和科学手段，分析研究历史资料，对安全生产的发展趋势或可能的结果进行事先的推测和估计。预测由部分组成：预测信息，预测分析，预测技术和预测结果。预测的程序：第一阶段：确定预测目标和任务：确定预测目的。制定预测计划。确定预测时间。第二阶段：输入信息阶段：收集预测资料。检验现有资料。第三阶段：预测处理阶段：选择预测方法。建立预测模型。进行推理和计算。第四阶段：输出结果阶段：预测结果的鉴定。修正预测结果。预测的

21、基本原则：连贯原则、系统原则、实事求是原则、大量观察原则。预测方法：定性分析、定量分析、定时分析、定比分析、评价分析预测方法分类：经验推断法、时间序列预测法、计量模型预测法经验推断法：特尔斐预测法：确定预测目标。成立管理小组。选择专家。设计评估意见征询表。专家征询和轮间信息反馈。特点：匿名性。反馈性。预测结果的统计特性时间序列预测法：利用观察或记录到的一组按时间序列排列起来的数字序列，分析它们变化方向和程度，从而对下一时期或以后若干时期可能达到的水平进行推测。滑动平均法（略）指数滑动平均法（略）计量模型预测法：利用一系列的方程式的计算，根据主要影响因素的变化趋势对预测对象的未来状况进行推测。回

22、归分析法：一元线性回归（略）马尔柯夫链预测法：矩阵运算（略）灰色预测法：一介微分方程GM（1，1）（略）第四章系统安全评价一、安全评价法风险：是特定的危害时间的可能性及其后果的组合。安全评价：就是对系统中存在的安全因素来进行定性定量分析，通过与评价标准的比较得出的系统的危险程度，并提出改进措施。安全标准：经定量化的风险率或受害是否达到要求的安全程度，需要一个界限，目的或要求进行比较，这个标准称为安全标准。安全评价原理：系统工程原理。类推和概率推断原则。惯性原理。安全评价程序：安全评价方法分类：按评指标的量化程度。按评价对象进行整合二、 概率评价法：（略）三、 指数评价法：、美国道化学公司火灾爆

23、炸指数评价法：道七版选择工艺（评价）单元：潜在化学能。工艺单元中危险物质的数量。资金密度（每平米美元数）。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。确定物质系数（MF）计算一般工艺危险系数（F1）计算特殊工艺危险系数（F2）确定单元危险系数（F3）：F3 = F1F2计算火灾、爆炸指数（F&EI）：F&EI = MFF3确定暴露面积：R = F&EI0.84确定暴露区域内财产的更换价值：更换价值 = 原来成本0.82价格增长系数危害系数的确定：由（纵）F3和（横）MF的坐标图确定计算最大可能财产损失（基本MPPD）：基本MPPD =【】【】安全措施补偿系数（

24、C）的计算：工艺控制（C1）物质隔离（C2）防火措施（C3）C = C1C2C3确定实际最大可能财产损失（实际MPPD）：实际MPPD = 基本MPPD【】最大可能工作日损失（MPDO）上限70%斜线：lgY = 1.550233+0.598416lgX正常值的斜线：lgY = 1.325132+0.592471lgX上限70%斜线：lgY = 1.045515+0.610426lgX停产损失（BI）估算：BI =（MPDO / 30）VPM0.7式中，VPM月产值0.7固定成本和利润美国道化学公司火灾爆炸指数评价法的评价的基本程序如图所示：、英国帝国化学公司蒙特法扩充内容：增加了毒物的概念和

25、计算。发展了某些补偿系数。增加了几个特殊工程类型的危险性。能对较广范围内的工程及储存设备进行研究改进和扩充后的蒙特法（Mond）评价的基本程序如图所示：其评价步骤可归纳为如下五个方面：确定需要评价的单元计算道氏综合指数D式中，B物质系数，也写作MF，一般由物质的燃烧热值计算得来的；M特殊物质危险值，即SMHP一般工艺危险值，即GPHS特殊工艺危险值，即SPH计算综合危险指数R采取安全措施后对综合危险性重新进行评价在设计中采取的安全措施分为降低事故率和降低严重度两种。采取措施主要有改进容器设计（K1）、加强工艺过程的控制（K2）、安全态度教育（K3）、防火措施（K4）、隔离危险的装置（K5）、消

26、防（K6）等。计算抵消后的危险性等级R2的公式为：式中，K为各项抵消系数改进工艺，对危险性项目采取适当的保护和预防措施四、单元危险性快速排序法单元划分：供料部分；反应部分；蒸馏部分；收集部分；破碎部分；泄料部分；骤冷部分；加热制冷部分；压缩部分；洗涤部分；过滤部分；造粒塔；火炬系统；回收部分；存储装置的每个罐、储罐、大容器；存储用袋、瓶、桶盛装的危险物质的场所。确定物质系数和毒性系数计算一般工艺危险性系数GPH放热反应；吸热反应；存储和运输；封闭单元；其他方面：用袋、瓶、桶盛装的危险物质，使用离心机，在敞口容器中批量混合，同一容器用于一种反应等取0.50计算特殊工艺危险性系数SPH工艺温度；负

27、压；在爆炸范围内或爆炸极限附近操作；操作压力；低温；危险物质的数量；腐蚀；接头或密封处泄露计算火灾、爆炸指数火灾爆炸指数F：毒性指标T：式中，Tn物质毒性系数TS考虑有毒物质（MAC值）的系数评价危险等级五、生产设备安全评价方法设备安全评价要点操作运转环境维护维修六、 安全管理评价定义：评价企业的安全管理体系及管理工作的有效性和可靠性，评价企业预防事故发生的组织措施的完善性，评价企业管理者和操作者素质的高低及对不安全行为的可控程度。内容：现代安全管理方法的应用；种安全教育形式；规划计划与安全工作目标；职能部门安全指标分解；各级人员安全生产责任制；安全生产规章制度；各工种操作规程；安全档案；安全

28、管理图表；“三同时”审批项目；事故处理“四不放过”；安全工作“五同时”；安全措施费用；安全机构与人员配备；评价方法：结合评价对象（企业）的具体情况，确定上述评价内容中各条款所占的权重。对照有关标准、规范、安全法规、文件等进行检查表式的对照检查，然后打分。在此基础上对各个评审专家的打分结果进行汇总，然后给出最后的评价结果。七、系统安全综合评价法概述：关于系统安全水平的综合评价，方法众多，可以归纳为如下图表：评价模式（略）评价标准（略）第五章系统危险控制技术含义：通过对系统进行全面评价和事故测测，根据评价和预测的结果，对事故隐患采取针对性的限制措施和控制事故发生的对策。一、 危险控制的基本原则危险

29、控制的目的：在现有技术水平上以最少的消耗，达到最优的安全水平；降低事故发生频率；减少事故的严重程度和每次事故的经济损失。危险控制技术：宏观控制技术和微观控制技术危险控制的原则：闭环控制原则动态控制原则分级控制原则多层次控制原则（根本的预防性控制、补充性控制、防止事故扩大的预防性控制、维护性能的控制、经常性控制以及紧急性控制）二、 安全决策决策：人们在求生存与发展的过程中，以对事物发展规律及主客观条件的认识为依据，寻求并实现某种最佳准则和行动方案而进行的活动。价值：客体对于主体需要的某种满足。比较特性可度量性。效用：原意是人们从商品消费中得到的满足。现代效用理论中，效用是价值的定量表述。准则：与

30、标准同意，是衡量、判断事物价值的标准，是事物对主体的有效性的标度，是比较评价的基准。属性：凡能表示客体性质、功能、行为等，并因此使其与其他客体相似或相异的一切均是其属性。决策的目标：主体对客体的需求在观念上的反映，是决策者关于被研究问题（客体）所希望达到的状态、所追求的方向的陈述，属于主观范畴。指标：也常称作目标，常指能数量化的准则，它反应实际存在的事物的数量概念和具体数值，既包括准则的名称，也包括准则的数值。决策的分类：确定型决策非确定型决策确定型决策：是一种已知的完全确定的自然状态下，选择满足目标要求的最优方案。非确定型决策：当决策问题有两种以上的自然状态，那种可能发生是不确定的，在此情况

31、下的决策称为非确定型决策。（风险型决策完全不确定型决策）决策过程：决策要素：决策单元和决策者；准则（指标）体系；决策结构和环境；决策规则；安全决策：确定目标；确定决策方案；潜在问题或后果分析；实施与反馈；安全决策方法：评分法；决策树法；确定性多属性决策方法；经济技术评价法；评分法：（评分标准；评分方法；评价指标体系；加权系数；计算总分）决策树法：（决策树形；决策步骤）三、固有危险源控制技术固有危险源：是指生产中的事故隐患，即生产中存在的可能导致事故和损失的不安全条件，它包括物质因素和部分环境因素。分类：化学；电气；机械（含土木）；辐射；其他；控制方法：消除危险；控制危险；防护危险；隔离防护；保

32、留危险；转移危险；四、安全措施降低事故发生概率的措施：提高设备的可靠性；选用可靠的工艺技术；提高系统抗灾能力；减少人为损失；加强监督检查；降低事故严重度的措施：限制能量或分散风险的措施；防止能量逸散的措施；加装缓冲能量的装置；避免人身伤亡的措施；加强安全管理的措施：建立健全安全管理机构；建立健全安全生产责任制；编制安全技术措施计划，制定安全操作规程；加强安全监督和检查；加强职工安全教育；重大危险源的监控措施：国外重大工业危险源监控状况；我国城市重大危险源监控管理体系与政策分析；重大危险源的识别和定级；重大危险源单元定级：由半数致死半径R0.5的长度来确定（半数致死半径R0.5：是根据爆炸燃烧中

33、毒时主要对人体之害因素（如爆炸的冲击波超压，燃烧的辐射热量，热通量和急性中毒的毒负荷）形成50%死亡的概率所覆盖区域的半径来确定。）；企业重大危险源的评估；五、灾难性事故的应急措施：灾难性事故定义：指人们生产，生产活动中突然发生的违反人们意志的迫使其活动暂时或永久停止，并造成大量人员伤亡经济损失或环境污染的意外事故。特点：普遍性、随机性、必然性、因果相关性、突变性、潜伏性、危害性、广泛的社会性等。灾难性事故的分类：重大伤亡事故、特大伤亡事故、特别重大伤亡事故；事故的应急救援及要求：生产安全事故的应急救援体系；生产安全事故的应急救援组织；生产安全事故的抢救；灾难性事故的应急处理：制定应急计划的目的；制定应急计划的要求；应急计划的内容；灾难性事故的应急管理；