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1、安全系统工程安全系统工程System Safety Engineering3. 3. 事件树分析事件树分析3.1 ETA概述概述事件树分析（事件树分析（Event Tree Analysis，ETA）是一种逻辑的演绎法，它在给定一个始发事件的情况下，分析此始发事件可能导致的各种事件序列的结果，从而定性与定量的评价系统的特性，并帮助分析人员以获得正确的决策。ETA常用于分析系统的事故和可靠性。由于其表达图形化，形状类似于树，故称为事件树。ETA是从一个初始事件开始，按顺序分析事件向前发展中各个环节成功与失败的过程和结果。3.1 ETA概述概述ppETAETA是动态的分析过程，因此通过是动态的分析
2、过程，因此通过ETAETA分析可判别事故发分析可判别事故发生的可能途径及其危害性。生的可能途径及其危害性。pp可以快速推断和找出系统的事故，并能找出避免事故发生可以快速推断和找出系统的事故，并能找出避免事故发生的途径，便于改进系统的安全状态。的途径，便于改进系统的安全状态。pp根据系统中各个要素事件的故障概率，可以概略计算出不根据系统中各个要素事件的故障概率，可以概略计算出不希望事件的发生概率；希望事件的发生概率；pp找出最严重的事故后果，为事故树分析确定顶上事件提供找出最严重的事故后果，为事故树分析确定顶上事件提供依据；依据；pp也可对已发生的事故进行原因分析。也可对已发生的事故进行原因分析
3、。3.3 ETA分析方法分析方法3.3.1 ETA3.3.1 ETA流程流程流程流程输入信息ETA过程输出信息设计知识相似设备事故数据 辨识事故情境辨识初始事件辨识枢轴事件建造事件树图评价风险记录分析过程 事故结果概率风险原因安全措施 3.4 ETA实例实例例题例题例题例题1 1：某反应器系统是放热的，为此在反应器的夹套内通入冷冻盐水以移走反应热。如果冷冻盐水流量减少会使反应器温度升高，反应速度加快，以至反应失控。在反应器上安装有温度测量控制系统，并与冷冻盐水入口阀门联接，根据温度控制冷冻盐水流量。同时安装超温报警仪，当温度超过规定值时自动报警，以便操作者及时采取措施。以冷冻盐水流量减少作为初
4、始事件；高温报警仪报警、操作者发现反应器超温、操作者恢复冷冻盐水流量和操作者紧急关闭反应器。操作者恢复冷冻盐水流量1操作者恢复冷冻盐水流量1操作者紧急关闭反应器13.4 ETA实例实例冷冻盐水冷冻盐水流量减少流量减少冷冻盐水冷冻盐水流量减少流量减少高温报警仪高温报警仪报警报警操作者发现操作者发现反应器超温反应器超温操作者恢复操作者恢复冷盐水流量冷盐水流量操作者紧急操作者紧急关闭反应器关闭反应器冷冻盐水冷冻盐水流量减少流量减少高温报警仪报警1高温报警仪报警0操作者恢复冷冻盐水流量0操作者紧急关闭反应器0操作者发现超温1操作者发现超温0操作者恢复冷冻盐水流量0紧急关闭反应器1紧急关闭反应器0结 果
5、继续运转紧急关闭紧急关闭紧急关闭紧急关闭反应失控反应失控反应失控反应失控继续运转紧急关闭紧急关闭紧急关闭紧急关闭反应失控反应失控反应失控反应失控反应失控反应失控反应失控反应失控3.4 ETA实例实例例题例题2：某厂有4台氯磺酸储罐，在检修失灵的紧急切断阀过程中氯磺酸罐发生爆炸，致使3人死亡。检修失灵的紧急切断阀的一般程序：反应罐内的氯磺酸移至其他储罐；将水徐徐注入，使残留的氯磺酸分解；氯磺酸全部分解且烟雾消失后，往罐内注水至满罐；静置一段时间后，将水排出；打开人孔盖，进入罐内检修。助燃，具强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤3.5 ETA的优点的优点事故树分析重要作用：事故树分析重要作用：能够指出
6、如何不发生事故，便于进行直观安全教育；能够指出消除事故的根本措施，改进系统的安全状况；从宏观角度分析系统可能发生的事故，掌握系统中事故发生的规律；可以找出最严重的事故后果，为确定顶上事件(事故)提供依据。3.5 ETA的优点的优点使用时应注意的问题：使用时应注意的问题：对于某些含有两种以上状态环节的系统，尽量归纳为两种状态，以符合ETA分析规律；有时为了详细分析事故规律和分析的方便，可以将两态事件变为多态事件。因为多态事件之间仍是相互排斥的，所以可以把事件树两分支变为多分支，而不改变ETA分析结果；逻辑首尾要一贯、无矛盾，有根据。4. 4. 因果分析方法因果分析方法4.1 概概 述述了解不希望
7、事了解不希望事件的全部件的全部原因原因原因原因FTAFTA是一种演绎分析方法静态微观是一种演绎分析方法静态微观将致命事件未受阻的发将致命事件未受阻的发生过程作为事件连锁序生过程作为事件连锁序列（列（后果后果后果后果）进行）进行ETAETA是一种归纳分析方法动态宏观是一种归纳分析方法动态宏观因果分析因果分析因果分析因果分析4.1 概概 述述原因-后果分析(Cause-Consequence Analysis, CCA)是一种将FTA和ETA结合在一起的分析方法，它用FTA做原因分析(Cause Analysis)，用ETA做后果分析(Consequence Analysis)，是一种演绎和归纳相
8、结合的方法。自下而上的、演绎的系统安全分析方法；可应用于：物理系统(可包括操作人员的因素)决策/管理系统常与其他安全分析方法互为补充FTAETACCA常被看做ETA的扩展4.1 概概 述述原因系统激励必然引起别的现象的事件；可以是一个期望的(导致成功)或不期望的(导致失败)的事件/条件；可以是FTA的顶上事件；常通过事件发生概率进行量化结果一系列输出的描述被原因所引起的别的现象；描述成功/失败发展的各个阶段；通过对系统的分析，列出所有可能的行为，得到事件发展的概率继继继继承承承承性性性性4.1 概概 述述基本思路：第一步：从某一初因事件作出事件树图；第二步：将事件树的初因事件和失败的环节作为事
9、故树的顶上事件，分别作出事故树图因果图（鱼刺图）；第三步：根据需要和取得的数据进行定性或定量分析，进而对整个系统的安全性评价。4.2 CCA基本理论基本理论事故是属于一定条件下可能发生，也可能不发生的随机事件。各条件间呈相互依存与制约的关系因果关系因果关系。事故的发生是由特定的因素决定的，任何特定事故都具有同时存在激发特点的若干事件和情况。事故发生5因素：人体本身；按人的意志进行的行动；潜在的危险；发生事故；人体受到伤害。社会环境和管理；人为过失所引起的危险性；物的不安全因素或状态引起的危险性；意外事件；人体受到伤害。4.2 CCA基本理论基本理论方法：方法：把系统中产生事故的原因及造成的结果
10、所构成错综复杂的因果关系，采用简明文字和线条加以全面表示的方法。工具：工具：用于表述事故发生的原因与结果关系的图形为因果分析图鱼刺图4.2 CCA基本理论基本理论绘图步骤：确定要分析的某个特定问题或事故，写在图的右边，画出主干，箭头指向右端；确定造成事故的因素分类项目，如安全管理、操作者、材料、方法、环境等等，画出大枝；事事事事故故故故环境环境环境环境操作对象操作对象操作对象操作对象安全管理安全管理安全管理安全管理操作者操作者操作者操作者大大主干主干大大大大4.2 CCA基本理论基本理论将上述项目深入发展，中枝表示对应的项目造成事故的原因，一个原因画出一个枝，文字记在中枝线的上下；将上述原因层
11、层展开，一直到不能分为止；确定预测图的主要原因，并标上符合，作为重点控制对象；注明鱼刺图名称。事事事事故故故故环境环境环境环境操作对象操作对象操作对象操作对象安全管理安全管理安全管理安全管理操作者操作者操作者操作者细枝细枝小枝小枝中枝中枝细细小小中中大大主干主干小小中中大大小小中中大大针对结果针对结果分析原因分析原因先主后次先主后次层层深入层层深入4.3 CCA应用实例应用实例例例4-1：某矿某队在平硐掘进时，用耙斗装岩机装岩。当班司机未事先检查设备就开机装岩，运行一段时间后，牵引钢丝突然断裂，且耙斗装岩机没安装护身保险杆，以致司机被断裂后弹回来的钢丝绳打中头部而身亡。(1)发生事故的主要原因
12、可以从该矿的安全管理、操作者、设备管理三大因素着手分析：耙斗装岩机缺乏安全管理操作者(司机)耙斗装岩机存在严重缺陷画出鱼头和主干4.3 CCA应用实例应用实例装装装装岩岩岩岩机机机机伤伤伤伤人人人人事事事事故故故故装岩机存在严重缺陷装岩机存在严重缺陷装岩机存在严重缺陷装岩机存在严重缺陷装岩机缺乏安全管理装岩机缺乏安全管理装岩机缺乏安全管理装岩机缺乏安全管理操作者操作者操作者操作者4.3 CCA应用实例应用实例(2) 对每个大因素深入分析，找出直接构成相应大因素的较小因素：耙斗装岩机缺乏安全管理，无健全的操作制度，设备带病作业；操作者(司机)没有经过培训就开机；司机违章作业；司机缺乏安全知识；思
13、想麻痹大意；耙斗装岩机操作严重缺陷，钢丝绳断裂；机身未安装保险杆。根据以上分析，可以画出中枝。4.3 CCA应用实例应用实例装装装装岩岩岩岩机机机机伤伤伤伤人人人人事事事事故故故故装岩机存在严重缺陷装岩机存在严重缺陷装岩机存在严重缺陷装岩机存在严重缺陷装岩机缺乏安全管理装岩机缺乏安全管理装岩机缺乏安全管理装岩机缺乏安全管理操作者操作者操作者操作者设备带病作业设备带病作业无健全操作制度无健全操作制度机身未安装保险杆机身未安装保险杆钢丝绳损伤钢丝绳损伤违章作业违章作业思想麻痹思想麻痹未培训就开机未培训就开机司机缺乏安全知识司机缺乏安全知识4.3 CCA应用实例应用实例(3) 对中枝的原因再进一步分
14、析，找出更小的因素(小枝)：没有健全的操作制度：没制定；操作制度错误(技术人员失职)设备带病作业：没检查；没及时维修违章作业：违法正确的操作规程；开机前未检查设备安全状况没培训就开机：领导失职缺乏安全知识：没有安全教育；安全教育走过场；未参加安全教育思想麻痹：操作者自身失职钢丝绳损伤：未按时检查；未及时更换(4) 对细枝中各因素再进一步分析，直至不易再分析为止。操作者操作者失职失职4.3 CCA应用实例应用实例装装装装岩岩岩岩机机机机伤伤伤伤人人人人事事事事故故故故装岩机存在严重缺陷装岩机存在严重缺陷装岩机存在严重缺陷装岩机存在严重缺陷装岩机缺乏安全管理装岩机缺乏安全管理装岩机缺乏安全管理装岩
15、机缺乏安全管理操作者操作者操作者操作者设备带病作业设备带病作业无及时维修无及时维修无检查无检查无制定无制定无健全操作制度无健全操作制度技术员失职技术员失职未定时更换未定时更换机身未安装保险杆机身未安装保险杆钢丝绳损伤钢丝绳损伤未及时检查未及时检查违法操违法操作规程作规程工人失职工人失职工人失职工人失职违章作业违章作业思想麻痹思想麻痹未培训就开机未培训就开机领导领导失职失职司机缺乏安全知识司机缺乏安全知识教育教育走过场走过场未参加未参加安全教育安全教育无安全无安全教育教育开机前未开机前未检查设备检查设备4.3 CCA应用实例应用实例例例4-2：某厂有一电机系统，应用CCA以“电机过热”为起始事件
16、、分析工厂所面临的风险。基本思路：基本思路：以事件树的起因事件和被识别为失败环节的环节时间为顶上事件绘制事故图，利用事故图定量分析方法计算出事件树的起始事件和环节事件的发生概率，进而计算事件树所归纳的各种后果的出现概率，通过后果与概率的结合得出关于系统的风险评价。4.3 CCA应用实例应用实例(1)绘制原因-后果图以电机过热为起始事件的事件树4.3 CCA应用实例应用实例直接损失是指直接烧毁或造成的财产损失。对G5还包括伤亡抚恤费停工损失是指每停工1h损失$1000，无限期停产越损失$107。起火起火人工灭火人工灭火自动灭火自动灭火火灾报警火灾报警4.3 CCA应用实例应用实例假设已知电机过热
17、后起火的条件概率：P(B0/A)=0.02；不起火概率为P(B1/A)=0.98。起始事件和其他环节事件的发生概率需要通过FTA加以确定。以这些事件为顶上事件绘制FTA，并把这些FTA与ETA连接起来，就得到原因-结果图。起火起火人工灭火人工灭火自动灭火自动灭火火灾报警火灾报警4.3 CCA应用实例应用实例4.3 CCA应用实例应用实例(2) 收集数据、计算后果事件的概率4.3 CCA应用实例应用实例利用计算FTA顶上事件发生概率的算法，可分别计算出ETA起始事件和环节事件发生概率为：4.3 CCA应用实例应用实例则5种事故的概率为：起火起火人工灭火人工灭火自动灭火自动灭火火灾报警火灾报警4.
18、3 CCA应用实例应用实例(3) 计算风险率根据各自后果事件的出现概率和所造成的损失，综合衡量电机过热带来的风险。可以直接采用后果出现的概率与后果的损失的乘积作为风险率。4.3 CCA应用实例应用实例(4) 评价以300/6个月作为安全标准，G3不可接受，需要进一步采取措施降低其风险。4.3 CCA应用实例应用实例报废巷道中瓦斯中毒、报废巷道中瓦斯中毒、窒息事故因果分析图窒息事故因果分析图4.4 预防事故的预防事故的CCA平巷、采区内运输伤人事故因果分析平巷、采区内运输伤人事故因果分析独头巷道中瓦斯中毒、窒息事故因果分析图独头巷道中瓦斯中毒、窒息事故因果分析图放炮伤人（包括炮火窒息）事故因果分
19、析图放炮伤人（包括炮火窒息）事故因果分析图4.4 预防事故的预防事故的CCA在实际使用中，也可以针对经常发生的事故，或者事故后果比较严重的典型作业，绘制成预防事故的因果分析图。这样不仅可以达到直观了解事故因素的分布和关联，还能够指出预防事故的重点因素，提醒人们做好预防措施。绘图时应当围绕分析的重点、后果(伤亡、损失)、事故次数(频率)、偶然事故的次数(频率)、安全检查指出的故障等数据，通过排列、关联、反馈和检验等方法进行分析，经过反复实践和修正后才能作成。这种鱼刺图对事故的预防会起到积极有效的作用。4.4 预防事故的预防事故的CCA根据某省“报废巷道瓦斯中毒、窒息事故”事先作出预防事故因果鱼刺
20、图；根据所制定出的因果分析图，找出重点，用椭圆标出，表明为主演预防点，要经常关心检查。4.4 预防事故的预防事故的CCA安全系统分析方法小结安全系统分析方法小结安全系统分析方法小结安全系统分析方法小结安全检查表分析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, Effects 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
21、Tree Analysis系统可靠性分析System Reliability Analysis原因-后果分析Cause-Consequence Analysis1. 安全检查表安全检查表方法：该方法是分析人员列出一些项目，识别与一般工艺设备和操作有关的已知类型的危险、设计缺陷以及事故隐患。可用于对物质、设备和操作规程的分析。应用：常常用于对熟知的工艺设计进行分析；也可用于新开发的工艺过程的早期阶段，识别和消除在类似系统中多年操作所发现的危险。完善程度：是基于经验的方法。2. 危险性预先分析危险性预先分析方法：使用非常广泛；一般用在系统设计的开始阶段，最好是在形成设计观点的时候。也用于系统运转周
22、期的其它阶段，如检修后开车、制定操作规程，技术改造之后，使用新工艺等情况。这种方法首先要把明显的或潜在的危险性查找清楚，再研究控制这些危险性的可行性以及控制措施，常用安全检查表帮助分析。应用：应用：在各种行动的最初阶段使用，它对决策者选用技术路线时有较大帮助。完善程度：依分析者的经验、水平和分析深度而定。3. 故障类型和影响分析故障类型和影响分析方法：对系统中的元件进行逐个研究，查明每一个元件的故障类型（每一个故障可能有一个或一个以上的故障类型），然后再进一步查明每个故障类型对于子系统以至系统的影响。故障模式可以单一起作用也可以组合起作用。应用：应用：广泛应用于系统、子系统、组件、程序和交接面
23、分析中。分析时要用一定的表格排列各种故障类型并准备足够的资料。完善程度：取决于.故障模式能否不遗漏地查找清楚；.每一个故障模式能够造成的影响中否清楚；.故障模式存在组合的情况。4. 危险性和可操作性研究危险性和可操作性研究方法：用系统的审查方法来审查新设计或已有工厂的生产工艺和工程总图,以评价因装置、设备的个别部分的误操作或机械故障引起的潜在危险,并评价其对整个工厂的影响。应用：应用：尤其适合于类似化学工业系统的安全分析。完善程度应全面地、系统地审查工艺过程，不放过任何可能偏离设计意图的情况, 分析其产生原因及其后果，以便有的放矢采取控制措施。5. 事件树事件树方法：选用希望或不希望的事件作为
24、开始事件，按照逻辑推理推论其发展结果。发展趋势只有两种可能，即成功或失败。把每一个结果都作为起始事件，不断交互推论下去，直到找出事件所有发展的可能结果。应用：应用：广泛应用于各种系统，能够分析出各种事件发展的可能结果。完善程度可以分析得很完全，能够作到所有事件都能进行分析而且通过分析都能看出结果。6. 事故树事故树方法：找出不希望（顶上事件）所有的基本原因事件，把它们通过逻辑推理方式用逻辑门连接起来。能清楚地表示出哪些原因事件及其组合发展成为顶上事件的动态过程。应用：广泛应用于安全系统分析，两个先决条件应用：广泛应用于安全系统分析，两个先决条件顶上事件要设得正确，并能分析到真正的原因事件；各个
25、顶上事件应独立进行分析。完善程度可进行定性也可进行定量分析。分析结果的好坏要看逻辑推理的完善与否和对基本原因事件的理解深度。在定量方面则要看原因事件发生概率的精确程度。7. 原因原因-后果分析后果分析方法：以事件树的起因事件和被识别为失败环节的环节时间为顶上事件绘制事故图，利用事故图定量分析方法计算出事件树的起始事件和环节事件的发生概率，进而计算事件树所归纳的各种后果的出现概率，通过后果与概率的结合得出关于系统的风险评价。应用：应用：主要用于全面质量管理方面，广泛用于安全工程领域的分析中。完善程度可进行定性也可进行定量分析。在定量方面则要看原因事件发生概率的精确程度。安全系统分析方法小结安全系
26、统分析方法小结各种方法带有各自特点彼此之间相互补充而不是相互比较关系比较密切的分析方法子系统危险性分析系统危险性分析险性预先分析根据逻辑方法进行分析的方法事件树分析事故树分析故障模式及影响分析如果怎么办分析方法安全检查表故障假设分析法安全系统分析方法小结安全系统分析方法小结分析方法分析方法开发开发研制研制方案方案设计设计样机样机详细详细设计设计建造建造投产投产日常日常运行运行改建改建扩建扩建事故事故调查调查拆除拆除安全检查表预先危险分析危险与可操作性研究故障类型、影响和危险度分析事故树分析事件树分析系统可靠性分析因果分析安全系统分析方法小结安全系统分析方法小结(1) 系统安全分析的目的系统安全
27、分析的目的辨识危险源辨识危险源查明系统这所有的危险源并列出清单掌握危险源可能导致的事故，列出潜在事故隐患清单；类此降低危险性的措施和需要深入研究部位的清单；将所有危险源按危险大小排序为定量的危险性分析提供数据某些方法仅能用于查明危险源，大多数方法可以用于列出潜在的事故隐患或确定降低危险性的措施，能提供定量数据的方法不多。安全系统分析方法小结安全系统分析方法小结(2) 资料的影响资料的影响资料的获取与被分析的系统所处的阶段有直接关系。在方案的设计阶段，采用危险性和可操作性研究(HAZOP)或故障类型和影响分析(FMEA)难以获取详细的资料。随着系统的发展，可获得的资料越来越多、越来越详细，可以考
28、虑采用FMEA。安全系统分析方法小结安全系统分析方法小结(3) 系统的特点系统的特点对于复杂和规模大的系统，应先选用较简捷的方法分析，然后根据危险性的大小，在选用适当的方法进行详细分析；对于某些特定的工艺过程或系统可采用与之相适应并被实践证明确实有效的方法。化工过程危险性和可操作性研究，HAZOP机械、电气系统故障类型和影响分析，FMEA考虑操作过程类型：事故的发生是由单一故障(或失误)引起HAZOP事故的发生是由许多危险源FTA、ETA安全系统分析方法小结安全系统分析方法小结(4) 系统的危险性系统的危险性系统的危险性高，通常采用预测性的方法HAZOP、FTA、ETA、FMEA危险性低，一般采用经验的、不太详细的分析方法SCL对系统危险性的认识，与系统无故障运行时间、严重事故发生次数以及系统变化情况等有关。
