《安全系统工程》PPT幻灯片

《《安全系统工程》PPT幻灯片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《安全系统工程》PPT幻灯片（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,事故树分析方法的优点,（1）FTA是一种图形演绎方法，在事故树图形下，可以表达单元故障与系统事故之间的逻辑关系，便于找出系统的薄弱环节； （2）FTA能对导致灾害或功能事故的各种因素及其逻辑关系做出全面、简洁和形象的描述，为改进设计、制定安全技术措施提供依据； （3）FTA可以弄清各种因素对事故发生影响的途径和程度，因而许多问题在分析过程就可发现或解决； （4） 利用事故树模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率。,2,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,二、事故树分析的程序,3,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,三、事故树分析的符号及其意义,矩形符号。

2、用它表示顶上事件或中间事件。将事件扼要记入矩形框内。 圆形符号。它表示基本(原因)事件，可以是人的差错，也可以是设备、机械故障、环境因素等。,1）事件及事件符号,4,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,菱形符号。它表示省略事件，即表示事前不能分 析，或者没有再分析下去的必要的事件。,屋形符号。它表示正常事件，是系统在正常状态下发生的正常事件。,椭圆形符号。它表示条件事件，除此以外还需附加的条件。,5,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,2）逻辑门符号,逻辑门是连接各事件并表示其逻辑关系的符号,（1）与门,与门可以连接数个输入事件，表示仅当所有输入事件 B1、B2都发生时，输出事件A才发生。,6

3、,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,（2）或门,或门可以连接数个输入事件，表示至少有一个输入事件B1或B2发生时，输出事件A就发生。,7,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,（3）条件门,条件与门,条件或门,条件门的例子,a,a,8,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,达到爆炸极限1.4%7.6%,油气聚集,油库爆炸,火源,条件与门的例子,9,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,+,应力超过钢瓶强度极限,在阳光下曝晒,氧气瓶超压爆炸,与火源接近,接近热源,条件或门的例子,10,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,转移符号的作用是表示部分事故树图的转入和转出，当事故树规模很大或整个事故树中多处

4、包含有相同的部分树图时，为化简整个树图，便可使用转入和转出符号。,3）转移符号,（1）转出符号,A,（2）转入符号,A,表示这部分树由此处转移至他处（在三角形内标出向何处转移）,表示在别处的部分树，由该处转入（在三角形内标出从何处转入）,11,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,第二节事故树的编制,1）优先考虑风险较大的事故事件作为顶上事件 2）合理确定边界条件 3）保持门的完整性（逐级进行，不许跳跃） 4）明确给出顶事件的定义 5）编制过程和结束后，需及时进行简化,编制规则,12,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,1.选好顶上事件 对安全构成威胁的事件-造成人员伤亡，导致设备财产的重大损失

5、（火灾、爆炸、中毒、严重污染等）； 妨碍完成任务的事件-系统停工，或丧失大部分功能； 严重影响经济效益的事件-通讯线路中断、交通停顿等妨碍提高直接收益的因素。,事故树的编制,13,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,2.建造方法与过程,直接原因事件可以从以下三个方面考虑： 机械（电器）设备故障或损坏； 人的差错（操作、管理、指挥）； 环境不良。,14,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,例：对油库静电爆炸进行事故分析。,汽油、柴油作为燃料在生产过程中被大量使用，由于汽油和柴油的闪点很低，爆炸极限又处于低值范围，所以油料一旦泄漏碰到火源，或挥发后与空气混合到一定比例遇到火源，就会发生燃烧爆炸事故

6、。 火源种类较多，有明火、撞击火花、雷击火花和静电火花等。,15,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,步骤：逐级分析 1. 确定顶上事件-油库静电爆炸； 2. 调查爆炸的直接原因事件、事件的性质和逻辑关系。直接原因事件：“静电火花”和“油气达到可燃浓度”。这两个事件不仅要同时发生，而且必须在“油气浓度达到爆炸极限”时，爆炸事件才会发生，因此，用“条件与”门连接；,3. “静电火花”的直接原因：“油库静电放电”和“人体静电放电”，其中有一个发生，则“静电火花”事件就会发生，用“或”门连接。,16,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,4. “油气达到可燃浓度” 的直接原因：“油气存在”和“库区内通

7、风不良” 。前者是一个正常状态下的正常功能事件，用房形符号。后者为基本事件，两者只有同时发生，“油气达到可燃浓度” 事件才能发生，故用与门连接。 5. “油库静电放电”的直接原因：“静电积累”和“接触不良”两者是“与”门关系。,6. “人体静电放电”的直接原因：“化纤品与人体摩擦”和“作业中与导体接近”，两者“与”门关系。,17,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,7. “静电积累”的直接原因：“油液流速高”、“管道内碧粗糙”、“高速抽水”、“油液冲击金属容器”、“飞溅油液与空气摩擦”、“油面有金属漂浮物”和“测量操作失误”。其中有一个发生，就会发生“静电积累”，因此，用“或”门连接。,8.

8、“接地不良”的直接原因：“未设防静电接地装置”、“接地电阻不符合要求”和“接地线损坏”，三者为“或”门关系。 9. “测量操作失误”的直接原因：“器具不符和标准”和“静置时间不够”两者为“或”门关系。,18,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,将以上分析整理后，将油库静电爆炸事故树图 绘制如下：,19,达到爆炸极限,油气达到可燃浓度,油库静电爆炸,静电火花,+,油库静电放电,人体静电放电,库区内 通风不良,油气 存在,化纤品与 人体摩擦,作业中与 人体接近,静电积累,接地不良,+,+,油液 流速高,高速 抽水,管道 内壁粗糙,油液冲击 金属容器,测量操作失误,器具不 符合标准,静置时间 不够,

9、未设防静电 接地装置,接地电阻 不符合要求,接地线 损坏,油库静电爆炸事故树,达到爆炸极限,油库静电爆炸,静电火花,达到爆炸极限,油库静电爆炸,20,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,蒸汽锅炉缺水爆炸事故树分析,21,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,22,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,第三节 事故树的数学描述,一、布尔代数以及概率论的基本知识,1）逻辑加 给定两个命题A、B，对它们进行逻辑运算后构成的新命题为S，若A、B两者有一个成立或同时成立，S就成立；否则S不成立。则这种A、B间的逻辑运算叫做逻辑加，也叫“或”运算。构成的新命题S，叫做A、B的逻辑和。记作AB=S或记作A+B=

10、S。均读作“A+B”。逻辑加相当于集合运算中的“并集”。 根据逻辑加的定义可知： 111；101；011；000。,23,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,2）逻辑乘 给定两个命题A、B，对它们进行逻辑运算后构成新的命题P。若A、B同时成立，P就成立，否则P不成立。则这种A、B间的逻辑运算，叫做逻辑乘，也叫“与”运算。构成的新命题P叫做A、B的逻辑积。记作AB=P，或记作AB=P，也可记作AB=P，均读作A乘B。逻辑乘相当于集合运算中的“交集”。 根据逻辑乘的定义可知： 111；100：010：000。,24,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,3）逻辑非 给定一个命题A，对它进行逻辑运算后

11、，构成新的命题为F，若A成立，F就不成立；若A不成立，F就成立。这种对A所进行的逻辑运算，叫做命题A的逻辑非，构成的新命题F叫做命题A的逻辑非。A的逻辑非记作“-”，读作“A非”。逻辑非相当于集合运算的求“补集”。 A的对立事件。 根据逻辑非的定义，可以知道： 10； 01；11；00,25,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,定理1：AA (对合律) 定理2：ABBA，ABBA (交换律) 定理3：A(BC) (AB)C， A(BC) (AB)C (结合律) 定理4：ABC(AB)(AC) A(BC) ABAC (分配律) 定理5：AAA，AAA (等幂律) 定理6：A + A = 1； A

12、 A = 0（互补律） 定理7：AABA，A(AB) A (吸收律),26,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,二、事故树的结构函数 假定系统由n个单元组成，且下列二值变量xi对应于各单元的状态为：,27,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,同样，系统的状态变量用y表示，则：,Y取决于单元状态（X），因此，y是（X）的函数，记为：,28,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,三、简单系统的结构函数,1.与门的结构函数,逻辑式,代数式,29,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,2.或门的结构函数,逻辑式,代数式,30,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,与门的结构函数决定于基本事件 中的最小状态值

13、 或门的结构函数决定于基本事件 中的最大状态值,上式表明:,31,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,32,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,上图所示的事故树的结构函数为：,用代数算式表示为：,33,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,五、事故树的结构函数运算举例,34,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,X1-无断屑装置 X2-刀具角度不合理 X3-无消屑工具,X4-未用清屑工具 X5-躲避不及,X6-车屑甩出 X7-车头旋转,35,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,事故树的结构函数为：,36,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,第四节 事故树的定性分析,分析目的： 查明系统由初始状态发

14、展到事故状态的途径，并求出能引起发生顶上事件的最少事件的组合，为改善系统安全提供相应的对策。,37,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,特别是在事故树的不同部位存在有相同的进本事件时，必须用布尔代数进行整理化简，然后才能进行定性、定量分析，否则就可能造成分析错误。 如下例所示。,一、利用布尔代数化简事故树,38,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,如下图的事故树示意图，设顶上事件为T，中间事件为Mi，基本事件为x1，x2，x3，若其发生概率均为0.1，即q1=q2=q3=0.1，求顶上事件的发生概率。,39,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,根据事故树的逻辑关系，可写出其结构式如下：,按独立

15、事件的概率和与积的计算公式，顶上事件的发生概率为 QT=1-(1-q1)(1-q2)q1q3 =1-(1-0.1)(1-0.1)0.10.1 =0.0019,40,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,上例中基本事件x1有重复，需要利用布尔代数对上述结构式进行整理、化简，则：,T=(x1+x2)x1x3 =x1x3x1+x1x3x2 (分配律) =x1x1x3+x1x2x3 (交换律) =x1x3+x1x2x3 (等幂律) = x1x3 (吸收律) 故其顶上事件发生的正确概率为Qq1q20.01,41,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,练习1：化简下列事故树并做出等效图,42,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,T=X1X2,43,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,44,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,T=X1X2+X2X3X4 +X1X4,45,郑州大学工程力学系,安全工程专业课,二、最小割集与最小径集,割集与最小割集 割集定义： 事故树中某些基本事件的集合，当这些基