危險性分析方法

1、第八章 危險性分析方法辨別危險、分析可能發(fā)生的事故及其影響后果的過程就是危險性分析。危險性分析是為防止危險造成事故所采取的手段，其作用是為制定防止事故發(fā)生的對策提供依據(jù)。危險性分析需要運用系統(tǒng)工程的原理和方法。危險性分析有定性分析和定量分析兩種類型：定性分析：找出系統(tǒng)存在的危險因素，分析危險在什么情況下能發(fā)生事故，以及對系統(tǒng)安全影響的大小，提出針對性的安全措施控制危險。定性分析不對各種危險因素作定量評價，本章主要介紹定性危險性分析方法。定量分析：在定性分析的基礎上，進一步研究事故或故障與其影響因素之間的數(shù)量關(guān)系，以數(shù)量大小評定系統(tǒng)的安全可靠性。在第八章介紹。8.1 危險、危害因素8.1.1 危

2、險因素與危害因素危險因素是指突發(fā)性造成人身傷亡和財產(chǎn)損失的因素。危險因素強調(diào)突發(fā)性和瞬間作用；危害因素是指可能造成人身傷害、職業(yè)病、財產(chǎn)損失和作業(yè)環(huán)境破壞的因素。危害因素強調(diào)在一定時間范圍內(nèi)的積累作用。危險因素和危害因素二者有時難以區(qū)分，故有時統(tǒng)稱為危險因素，更多的是并稱為危險、危害因素。8.1.2 危險、危害因素分類根據(jù)GB/T 1381692生產(chǎn)過程危險和危害因素分類與代碼的規(guī)定，按導致事故和職業(yè)危害的直接原因，將生產(chǎn)過程中的危險、危害因素分為6類：1、物理性危險、危害因素（1）設備、設施缺陷如強度不夠、剛度不夠、運動件外露、制動器缺陷、外形缺陷等。（2）防護缺陷如無防護、防護不當、防護距

3、離不夠、防護設施缺陷等。（3）電危害（4）噪聲危害（5）振動危害（6）電磁輻射如電離輻射：X射線、高能電子束等；非電離輻射：激光、紫外線等。（7）運動物危害如固體拋射物、液體飛濺物、氣流沖擊、巖土滑動等。（8）明火（9）能造成灼傷的高溫物質(zhì)（10）能造成凍傷的低溫物質(zhì)（11）粉塵與氣溶膠（不包括爆炸性、有毒性粉塵與氣溶膠）（12）作用環(huán)境不良如采光照明不良、安全過道缺陷、通風不良、氣溫過高或過低、空氣質(zhì)量差等。（13）信號缺陷如無信號設施、信號不清、信號失準、信號選用不當?shù)?。?4）標志缺陷如無標志、標志不清、標志不規(guī)范、標準位置不當?shù)?。?5）其他物理危險和危害因素2、化學危險和危害因素（1

4、）易燃易爆性物質(zhì)有易燃易爆性氣體、液體和固體、易燃易爆性粉塵與氣溶膠、以及其他易燃易爆性物質(zhì)。如環(huán)氧乙烷、甲醇、氯酸鈉、煤粉塵等。（2）自燃性物質(zhì)如黃磷、二乙基鋅、油紙、油布等。（3）有毒性物質(zhì)如三氧化二砷、氯化汞、氰化鈉、四乙基鉛等。（4）腐蝕性物質(zhì)如硫酸、燒堿、氫氟酸、雙氧水、二氧化氮等。（5）其他化學性危險、危害因素3、生物性危險、危害因素（略）4、心理、生理性危險、危害因素（略）5、行為性危險、危害因素（1）指揮錯誤（2）操作失誤（3）監(jiān)護失誤（4）其他錯誤（5）其他行為性危險、危害因素6、其他危險、危害因素（略） 8.2 安全檢查表8.2.1 概述1.安全檢查表安全檢查表(SCL，S

5、afety Check List)是一種針對檢查對象設計的安全狀態(tài)檢查表，其中詳細列出了檢查對象、檢查項目（內(nèi)容）、檢查結(jié)果等，能夠直觀地反映檢查對象的安全狀態(tài)，是進行安全檢查和診斷的清單。對于比較復雜的系統(tǒng)，在編制安全檢查表時，通常是將系統(tǒng)分割成若干個子系統(tǒng)，按子系統(tǒng)編制安全檢查表。安全檢查表是最早開發(fā)的一種系統(tǒng)危險性分析方法，也是最基礎、最簡便的識別危險的方法。該法應用最多且廣泛。在我國目前安全檢查表不僅用于定性危險性分析，有的還對檢查項目給予量化，用于系統(tǒng)的安全評價。2.安全檢查表的優(yōu)點：（1）安全檢查是進行安全管理的重要手段，安全檢查表是由各種專業(yè)人員事先經(jīng)過充分的分析和討論,集中了大

6、家的智慧和經(jīng)驗而編制出來的，按照安全檢查表進行檢查就會避免傳統(tǒng)安全檢查時的一些弊端，能全面找出生產(chǎn)裝置的危險因素和薄弱環(huán)節(jié)；（2）安全檢查表簡明易懂，易于掌握，實施方便；（3）安全檢查表應用范圍廣,項目的設計、施工、驗收,機械設備的設計、制造,運行裝置的日常操作、作業(yè)環(huán)境、運行狀態(tài)及組織管理等各個方面都可應用；（4）編制安全檢查表的依據(jù)之一是有關(guān)安全的規(guī)程、規(guī)范和標準。（5）安全檢查表還可對系統(tǒng)進行安全性評價。8.2.2 安全檢查表編制的步驟和依據(jù)1、編制的步驟：先組成一個由工藝、設備、操作及管理人員的編制小組，并大致按以下幾步開展工作：(1)熟悉系統(tǒng)：詳細了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、工藝流程、操作

7、條件、布置和已有的安全衛(wèi)生設施等。(2)搜集有關(guān)安全的法規(guī)、標準和制度及同類系統(tǒng)的事故資料，作為編制安全檢查表的依據(jù)。(3)按功能或結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)劃分成若干個子系統(tǒng)或單元，逐個分析潛在的危險因素。(4)確定安全檢查表的檢查內(nèi)容和要點，并按照一定的格式列成表。2、編制的依據(jù)：(1) 有關(guān)的規(guī)程、規(guī)范、標準和規(guī)定；(2) 國內(nèi)外事故案例；(3) 本單位經(jīng)驗；(4) 其他分析方法的結(jié)果。8.2.3 安全檢查表的種類和內(nèi)容安全檢查表根據(jù)檢查的對象和目的可分為五種類型，每種類型包括的主要內(nèi)容如下：(1)設計審查用安全檢查表供設計人員對工程項目安全設計和安監(jiān)人員安全審查時使用，也作為“三同時”審查的依據(jù)。其主

8、要內(nèi)容含總圖配置、工藝裝置布置、安全裝置與設施、消防設施、工業(yè)衛(wèi)生措施、危險物品的儲存和運輸?shù)确矫妗?2)廠級安全檢查表主要用于全廠性的安全檢查和安監(jiān)部門日常安全檢查。內(nèi)容主要包括廠區(qū)各生產(chǎn)工藝和裝置的安全性、重點部位、安全裝置與設施、危險品的貯存和使用、消防通道與設施、操作管理與遵章守紀等。(3)車間安全檢查表用于車間定期和預防性安全檢查。內(nèi)容主要有工藝安全、設備狀況、產(chǎn)品和原料的合理存放、通風照明、噪聲振動、安全裝置、消防設施、防護用具、安全標志及操作安全等。(4)工段及崗位安全檢查表主要用于班組日常安全檢查、自查互查和安全教育。內(nèi)容主要根據(jù)崗位的工藝與設施、危險部位、防災控制要點等確定。

9、重點是防止操作失誤、內(nèi)容具體、簡明易行。(5)專業(yè)性安全檢查表用于專業(yè)性安全檢查或特種設備安全檢查。內(nèi)容要符合各專業(yè)安全技術(shù)要求。如鍋爐壓力容器、特種作業(yè)人員的安全技術(shù)考核等。8.2.4 編制和使用安全檢查表應注意的問題（1）檢查內(nèi)容盡可能系統(tǒng)而完整，對導致事故的關(guān)鍵因素不能漏掉，應突出重點。(2) 各類檢查表因適用對象不同，檢查內(nèi)容應有所側(cè)重。(3) 凡重點危險部位應單獨編制檢查表，對能導致事故的所有危險因素都要列出。(4) 每項檢查內(nèi)容要定義明確、便于操作。(5) 安全檢查表要根據(jù)工藝或設備的變更而及時修改，適應生產(chǎn)實際的需要。(6) 對查出的問題要及時反饋到有關(guān)部門并落實整改措施。每一個

10、環(huán)節(jié)實施人員都要簽字，責任明確。8.2.5 安全檢查表的格式安全檢查表的格式應根據(jù)檢查項目而設計，不可能完全一致。1、用于定性危險性分析的檢查表一般包括：類別、項目內(nèi)容、檢查結(jié)果、檢查日期和檢查者等；檢查內(nèi)容要求一般采用提問式，結(jié)果用“是”或“否”表示；也可用肯定式。2、用于安全評價的檢查表應考慮檢查評分的需要設置相應欄目。兩種安全檢查表的具體形式示例詳見表7.1和表7.2，供參考。8.3 危險和操作性研究 8.3.1 概述危險和操作性研究(HAZOP，Hazard and Operability Studies)是查明生產(chǎn)裝置和工藝過程中工藝參數(shù)及操作控制中可能出現(xiàn)的偏差；針對偏差，找出原因

11、，分析后果，提出對策的一種分析方法。此法特別適用于化工裝置設計審查和運行過程中危險性分析。8.3.2 分析步驟(1)建立研究小組：含設備、工藝、儀表、安全、操作等工程技術(shù)人員。(2)資料準備：含設計說明書、工藝流程圖、平面布置圖、設備結(jié)構(gòu)圖，以及各種參數(shù)的控制和管路系統(tǒng)圖，有關(guān)規(guī)程和事故案例。(3)將系統(tǒng)劃分成若干個部分：明確各部分功能及正常的參數(shù)和狀態(tài)。（4）分析偏差：從某一個部分開始，以正常的工藝參數(shù)和操作條件為標準，逐項分析可能發(fā)生的各種偏差，找出原因及可能產(chǎn)生的后果，并確定防范措施。（5）結(jié)果整理：整個系統(tǒng)分析完畢后，對提出的安全措施進行歸納和整理，以供設計人員修改設計或有關(guān)部門參考。

12、將分析的結(jié)果直接填入表7.6所示的表格內(nèi)。為了使分析有一定的范圍，防止遺漏和過多提問，方法中規(guī)定了七個引導詞，按引導詞逐個找出偏差。引導詞的名稱和含義見表7.5。8.3.3 應用舉例某反應器系統(tǒng)如圖7.1所示。由于反應是放熱的，在反應器外面安裝了夾套冷卻水系統(tǒng)。當冷卻能力下降時，反應器溫度會增加，從而導致反應速度加快，壓力增加。若壓力超過反應器的承受能力就會發(fā)生爆炸。為控制反應溫度，在反應器上安裝了溫度測量儀并與冷卻水進口閥門聯(lián)接，根據(jù)溫度控制冷卻水流量。該系統(tǒng)在反應中的安全性主要取決于溫度的控制，而溫度又與冷卻水流量有關(guān)，因此冷卻水流量的控制是至關(guān)重要的。下面用引導詞對冷卻水流量進行危險和操

13、作性研究（HAZOP），結(jié)果見表7.6。 通過研究，對這個反應器系統(tǒng)應增加如下幾項安全措施：(1)安裝高溫報警系統(tǒng)，以便溫度超過規(guī)定值時能提醒操作者。(2)安裝高溫緊急關(guān)閉系統(tǒng)當反應溫度過高時，自動關(guān)閉整個過程。(3)在冷卻水進水管和出水管上分別安裝止逆閥，防止物料漏入夾套時污染水源。(4)確保冷卻水水源，防止污染和供應中斷。(5)安裝冷卻水流量計和低流量報警器，當冷卻水流量小于規(guī)定值時能及時報警。 另外，在管理方面也要加強，如定期檢查設備，保持完好，無滲漏。對工人加強安全教育，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程等。 8.4 故障類型和影響分析8.4.1 概述故障類型和影響分析(FMEA，F(xiàn)ailure Mod

14、es and Effects Analysis)是系統(tǒng)危險性分析的重要方法之一。故障類型和影響分析采用系統(tǒng)分割的方法，根據(jù)需要將系統(tǒng)劃分成子系統(tǒng)或元件，然后逐個分析各種潛在的故障類型、原因及對于系統(tǒng)乃至整個系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，以便制定措施加以消除和控制。對可能造成人員傷亡或重大財產(chǎn)損失的故障類型，進一步分析致命影響的概率和等級，稱致命度分析(CA，Criticality Analysis)。故障類型和影響分析是定性找出危險因素，而致命度分析則是定量分析，兩者結(jié)合起來稱故障類型影響和致命度分析(FMECA)。故障不同于事故，它是指元件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)在運行時達不到設計規(guī)定的要求，因而完不成規(guī)定的任務或

15、完成得不好。 故障不一定都能引起事故。故障類型是故障呈現(xiàn)的狀態(tài)。例如，閥門發(fā)生的故障類型可能有內(nèi)漏、外漏、打不開、關(guān)不緊四種。8.4.2 分析步驟(1)熟悉系統(tǒng) 首先要收集與系統(tǒng)有關(guān)的各種資料，如設計說明書、設備圖紙、工藝流程及各種規(guī)范、標準等，了解各部分的功能和相互關(guān)系。(2)確定分析的深度 系統(tǒng)是由若干個子系統(tǒng)組成，子系統(tǒng)又可逐層向下劃分至元件。分析到哪一層應事先明確，一般根據(jù)分析目的而定。(3)繪制邏輯圖 根據(jù)系統(tǒng)、子系統(tǒng)、元件之間的邏輯關(guān)系繪制成框圖。邏輯圖不同于流程圖，除包括各個系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系，還應標明各部分之間并聯(lián)或串聯(lián)關(guān)系。幾個元件共同完成一項功能時用串聯(lián)表示，繁雜回路則用并聯(lián)

16、表示。(4)分析故障類型和影響 按照邏輯框圖，以表格的方式詳細查明子系統(tǒng)或元件可能出現(xiàn)的故障類型、產(chǎn)生的原因，并進一步分析對子系統(tǒng)、系統(tǒng)以及人員的影響，然后根據(jù)故障類型的影響程度劃分等級，以便分別輕重緩急采取安全措施。故障類型等級的劃分方法有多種，大多根據(jù)故障類型的影響后果劃分。表7.7所示的是故障類型的一種分級方法，稱直接判斷法。還有用風險率(或危險度)分級，即綜合考慮故障發(fā)生的可能性及造成后果嚴重度兩個方面的因素來確定故障等級。其方法是把故障概率和嚴重度都劃分成幾個等級，然后做出矩陣圖。這里介紹的是把故障概率和嚴重度都劃分為4個等級，劃分原則見表7.8和表7.9。故障概率和嚴重度等級確定后

17、，以故障概率為縱坐標，嚴重度為橫坐標，畫出如圖7.2所示的風險率矩陣圖。沿矩陣原點到右上角，畫一條對角線，以對角線為軸線，軸線兩邊是對稱的。處在右上角方塊內(nèi)的故障類型風險率最大，這是因為該處故障類型發(fā)生的概率高且后果嚴重。依次左移，風險率逐漸降低，因為它們的故障概率雖然高，但嚴重度卻逐漸降低；同樣從右上方依次下移，風險率也逐漸降低，因為盡管故障嚴重度高，概率則依次下降。如果知道了某一故障類型的概率和嚴重度等級，填入矩陣圖中，就可以確定它的風險率或等級。（風險率 = 故障類型的概率×嚴重度） (5)結(jié)果匯總 故障類型和影響分析完成以后，對系統(tǒng)影響大的故障要匯總列表，詳細分析并制定安全措

18、施加以控制。對危險性特別大的故障類型盡可能作致命度分析。致命度分析是用下式(71)計算致命度指數(shù)Cr，它表示元件運行100萬小時(次)發(fā)生致命故障的次數(shù)。 （71）式中： J元件致命故障類型序數(shù)，J；1，2，n；n元件致命故障類型個數(shù)；KA運行強度修正系數(shù)，實際運行強度與實驗室測定G時運行強度之比；KB環(huán)境修正系數(shù)；G元件的故障率；t完成一次任務，元件運行時間(小時或周期)；G中第j個故障類型所占的比率；發(fā)生故障時造成致命影響的概率。8.5 預先危險性分析8.5.1 概述1.預先危險性分析預先危險性分析(PHA，Preliminary Hazard Analysis)是指在一項工程活動之前(包

19、括設計、施工、生產(chǎn)和維修等)，對系統(tǒng)存在的各種危險因素、出現(xiàn)的條件以及導致事故的后果進行宏觀的、概略的分析，以便提出安全防范措施。預先危險性分析一般是作為定性分析手段。2.預先危險性分析的作用與優(yōu)點（1）防范與未然，可以根據(jù)預先分析的結(jié)果制定防范措施；（2）一般采用預先危險性分析表進行分析，方法簡單容易掌握；（3）既要找出危險因素出現(xiàn)的條件，也要分析危險轉(zhuǎn)變成事故的原因，可以使安全措施全面和具體。8.5.2 分析步驟(1)熟悉系統(tǒng)在危險性分析之前，必須先對系統(tǒng)的生產(chǎn)目的、工藝流程、操作條件、設備結(jié)構(gòu)、環(huán)境狀況，同類裝置或設備發(fā)生事故的資料，進行廣泛地搜集并熟悉和掌握。(2)識別危險找出系統(tǒng)存在

20、的各種潛在危險因素?？蓪⑾到y(tǒng)劃分成若干個子系統(tǒng)，按子系統(tǒng)進行查找。(3)分析觸發(fā)事件觸發(fā)事件亦即危險因素顯現(xiàn)的條件事件。(4)找出形成事故的原因事件危險因素出現(xiàn)以后要發(fā)展為事故還需要一定的條件，這就是事故的原因事件。(5)確定事故情況和后果危險因素查出以后，能導致什么樣的事故，造成怎樣的破壞后果，需進行推測。（6）劃分危險因素的危險等級系統(tǒng)或子系統(tǒng)查出的危險因素可能有很多，為了使采取安全措施時有輕重緩急、先后次序，對這些危險因素按造成后果的嚴重程度劃分成四個危險等級，劃分的原則見表7.4。(7)制定安全措施針對危險因素出現(xiàn)條件及形成事故的原因制定相應的安全措施。為了便于分析和查找，將分析項目列

21、成表格，逐項進行。8.5.3 分析舉例表7.3是某單位對無水氟化氫生產(chǎn)系統(tǒng)中的成品儲存包裝單元預先危險性分析的結(jié)果。該單元是將制得的純品無水氟化氫經(jīng)冷凝器冷凝后儲存在儲罐內(nèi)。為了保持氟化氫呈液體狀態(tài)，儲罐外面裝有夾層，通過循環(huán)冷凍鹽水降溫來保證。儲罐內(nèi)的氟化氫當有需求使用時，通過管道充裝到氣瓶內(nèi)。瓶內(nèi)充裝液體的量用磅稱計量。8.6 事故樹分析簡介8.6.1概述1.事故樹分析的基本概念（1）事故樹分析事故樹分析（FTA, Fault Tree Analysis），又稱故障樹分析，是從結(jié)果到原因，逐級找出與事故（或故障）有關(guān)的各種因素之間因果關(guān)系及邏輯關(guān)系的分析方法。事故與故障（英文都是Fault

22、）雖然不是同一概念，但二者的分析方法相同，事故樹以事故為頂上事件，而故障樹以故障為頂上事件。（2）事故樹分析的表達形式事故樹分析是以圖形來表明“系統(tǒng)是怎樣失效的”，它包括了人、機、環(huán)境等各種影響因素對系統(tǒng)失效的作用，系統(tǒng)是通過什么途徑發(fā)生失效的，以及各種中間事件的相互關(guān)系。參見下面事故樹分析圖7.3。一個系統(tǒng)的事故樹分析圖包括的內(nèi)容有：a）系統(tǒng)可能發(fā)生的事故；b）系統(tǒng)內(nèi)導致事故的全部因素（人、機兩方面的危險因素）；各子系統(tǒng)事件及各因素之間的邏輯關(guān)系，用專門符號標出。事故樹是將最不希望發(fā)生的事故放在圖的最上面（稱為頂上事件），按照系統(tǒng)構(gòu)成要素之間的關(guān)系，逐層向下分析與事故有關(guān)的原因。這些原因可能

23、是其他一些原因的結(jié)果，稱為中間原因事件（或中間事件），接著再往下分析，直到找出不能進一步往下分析的原因為止，這些原因稱為基本原因事件（或基本事件）。由于圖中各因果關(guān)系用不同的邏輯門連接起來，得到的圖形就象倒立的一棵樹。（3）事故樹分析是一種系統(tǒng)分析事故樹分析法是系統(tǒng)分析方法中的演繹法，要運用這種分析方法需要具有基本的系統(tǒng)科學觀念、必要的系統(tǒng)工程知識和工程數(shù)學知識。2.事故樹分析產(chǎn)生的背景事故樹分析法是20世紀60年代初美國貝爾電話公司在研究民兵式導彈發(fā)射控制系統(tǒng)的安全性時開發(fā)出來的。導彈發(fā)射控制系統(tǒng)有三個不希望發(fā)生的事故：即疏忽的程序發(fā)射，發(fā)動機偶爾點火以及帶故障發(fā)射。人們發(fā)現(xiàn)，僅對這三個不希望發(fā)生的事故進行仔細的分析就能對整個復雜系統(tǒng)的可靠性作出完全評價。后來波音公司對該分析方法又進行了重大改進，并應用于新型飛機的設計，取得了成功。1974年美國原子能委員會利用事故樹分析法對核電站的危險性進行了評價，并發(fā)表了著名的拉斯姆遜報告，引起世界各國關(guān)注。現(xiàn)許多國家都在研究和應用這一方法。3.事故樹分析的特點（1）事故樹分析是一種圖形演繹法，是對引起事故的原因在一定條件下的邏輯推理，能夠形象地說明事故是怎樣發(fā)生的。（2）事故樹把系統(tǒng)的事故（頂事件）與組成系統(tǒng)部件的失效有機地聯(lián)系在一起，通過事故樹可以找出與事故有關(guān)的全部