安全系统工程教案-昆明冶金高等专科学校 - 图文

昆明冶金高等专科学校冶金与矿业学院教案17

课程名称 《安全系统工程》 第九周 第17 次课2009年 春季学期 教师姓名 授课题目 授课地点 林 友 职 称 讲师 教 研 室 教学对象 教学方式 课堂讲授 资源工程 教学课时 安全0703班 2 第三章 事故树分析 §7 原因－后果分析 §8 作业条件危险性分析法 二号教学楼201室 本课的重点、难点： 原因－后果分析图的绘制及后果事件概率的计算；作业条件危险性分析法的分析步骤及危险性分值、危险等级的确定。 教学目标： 掌握原因－后果分析方法和作业条件危险性分析法。 主要教学内容： §7 原因－后果分析 一、原因后果分析的基本思路 1、概述 原因－后果分析（Cause-Consequence Analysis，简称CCA），是一种将事故树分析和事件树分析结合在一起的分析方法。它用事故树做原因分析（Cause Analysis），用事件树做后果分析（Consequence Analysis），是一种演绎和归纳相结合的方法。 2、基本思路 以事件树的起始事件和被识别为失败的环节事件为顶事件绘制事故树，利用事故树定量分析方法计算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出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风险的评价。 二、原因后果分析分析方法举例 【例】某工厂有一电机系统，应用CCA以“电机过热”为起始事件分析工厂所面临的风险。 其求解步骤如下： 1、绘制原因－后果图 以“电机过热”为起始事件绘制事件树如图3－29所示，图中的5种后果见表3－14。 1

图3－29 电机过热事件树 表3－14 电机过热各种后果及损失 （单位：美元） 后果 G1 G2 G3 G4 G5 说明 停产2h 停产24h 停产1个月 无限期停产 无限期停产，伤亡10人 直接损失 10 1.5×10 10 10 4×10 77643停工损失 2×10 2.4×10 7.44×10 10 10 77543总损失 3×10 3.9×10 1.744×10 2×10 5×10 677643说明：（1）直接损失是指直接烧坏或造成的财产损失。对G5还包括伤亡抚恤费，每人3×10美元； 7（2）停工损失是指每停工1h损失1000美元。无限期停产约损失10美元。 假设已知电机过热后起火的条件概率：P(B0/A)＝0.02；不起火概率：P(B1/A)＝0.98。除此之外，起始事件和其他环节事件的发生概率都需要通过FTA加以确定。以这些事件为顶事件绘制事故树，并把这些事故树与事件树连接起来就得到原因－后果图，如图3－30所示。 2

图3－30 电机过热原因－后果图 2、收集基础资料、计算后果事件的概率 收集事故树基本事件发生概率及相关数据见表3－15。 根据表3－15中的数据，利用计算事故树顶事件发生概率的算法，可分别计算出事件树起始事件和环节事件的发生概率为： P(A)＝0.092/6个月；P(C0)＝0.133/365h； P(D0)＝0.044/2190h；P(E0)＝0.065/1095h。 表3－15 基本事件发生概率及相关数据 事件树起始 或环节事件 事故树基本事件 电机故障（x1） 接线缺陷（x2） 电机过热（A） 电源故障（x3） 熔断器未断（x4） 操作人员手动灭火未成功（C0） 操作人员手动灭火失误（x5） 手动灭火器故障（x6） 基本事件发生概率或设备故障率 电机故障率λ1＝1.43×10/h（检修周期T1＝6个月＝4320h） 最大故障率P(x1)＝1－exp(-λ1T1)≈λ1T1＝0.062 P(x2)＝0.19 -5电源故障率λ3＝2.44×10/h（检修周期T3＝6个月＝4320h） 最大故障率P(x3)≈λ3T3＝0.105 -4熔断器故障率λ4＝1.62×10/h（检修周期T4＝1个月＝720h） 最大故障率P(x4)≈λ4T4＝0.117 P(x5)＝0.1 手动灭火器故障率λ6＝10/h（检修周期T6＝365h） 最大故障率P(x6)≈λ6T6＝0.037 -5自动灭火器控制系统故障率λ7＝10/h（检修周期T7＝2190h） 最大故障率P(x7)≈λ7T7＝0.022 3

-4-5自动灭火系统自动灭火器控制系统灭火未成功（D0） 故障（x7）

自动灭火器故障率λ8＝10/h（检修周期T8＝2190h） 最大故障率P(x8)≈λ8T8＝0.022 -5火灾报警器控制系统火灾报警器控制系统故障率λ9＝5×10/h（检修周期T9＝1095h） 故障（x9） 最大故障率P(x9)≈λ9T9＝0.055 火灾报警系统-5报警未成功（E0） 火灾报警器故障率λ10＝10/h（检修周期T10＝1095h） 火灾报警器故障（x10） 最大故障率P(x10)≈λ10T10＝0.011 自动灭火器故障（x8） -5则，可计算得5种后果事件的出现概率分别为： P(G1)＝P(A)P(B1/A)＝0.092×0.98＝0.090/6个月 P(G2)＝P(A)P(B0/A)P(C1)＝0.092×0.02×(1－0.133)＝0.0016/6个月 -4P(G3)＝P(A)P(B0/A)P(C0)P(D1)＝0.092×0.02×0.133×(1－0.044)＝2.3×10/6个月 P(G4)＝P(A)P(B0/A)P(C0)P(D0)P(E1)＝0.092×0.02×0.133×0.044×(1－0.065) -5＝10/6个月 P(G5)＝P(A)P(B0/A)P(C0)P(D0)P(E0)＝0.092×0.02×0.133×0.044×0.065 -7＝7×10/6个月 3、计算风险概率 根据各种后果事件的出现概率和所造成的损失综合衡量电机过热所带来的风险。这里，可直接采用后果的出现概率与后果损失（美元）的乘积作为风险率。风险率计算结果见表3－16。 表3－16 各种后果的风险率 后果 G1 G2 G3 G4 G5 累计 风险率（美元/6个月） 0.090×3×10＝270 0.0016×3.9×10＝62.4 2.3×10×1.744×10＝401 10×2×10＝200 7.0×10×5×10＝35 968美元/6个月＝1936美元/年 -77-57-46434、评价 评价可采用法默风险评价图进行。该图以事故发生概率为纵坐标，以损失价值为横坐标，用一条曲线（等风险线，作为安全标准）将坐标平面分成左右两部分，如图3－31所示。图中，等风险线的右上方是高风险区，左下方是低风险区。 在风险评价图3－31中标出电机过热各种后果事件的风险坐标（损失值，概率），可以看出如果以300美元/6个月作为安全标准，则除G3以外其他后果的风险都是可以接受的。针对G3应进一步采取措施降低其风险。 从整体考虑，如果以各种后果的风险率总和不超过1000美元/6个月作为安全标准的话，则该系统也可认为是安全的。 4

图3－31 电机过热风险评价图 §8 作业条件危险性分析法 三、作业条件危险性分析法 1、概述 美国的K·J·格雷厄姆（Keneth.J.Graham）和G·F·金尼（Gilbert.F.Kinney）研究了人们在具有潜在危险环境中作业的危险性，提出了以所评价的环境与某些作为参考环境的对比为基础，将作业条件的危险性作因变量（D），事故或危险事件发生的可能性（L）、人员或设备暴露于潜在危险环境的频率（E）及危险严重程度（C）为自变量，确定了它们之间的函数式。根据实际经验他们给出了3个自变量的各种不同情况的分数值，采取对所评价的对象根据情况进行“打分”的办法，然后根据公式计算出其危险性分数值，再在按经验将危险性分数值划分的危险程度等级表或图上，查出其危险程度的一种评价方法。这是一种简单易行的评价作业条件危险性的方法。 2、方法介绍 对于一个具有潜在危险性的作业条件，K·J·格雷厄姆和G·F·金尼认为，影响危险性的主要因素有3个：①发生事故或危险事件的可能性；②暴露于这种危险环境的情况；③事故一旦发生可能产生的后果。用公式来表示，则为： D＝L·E·C 式中 D－作业条件的危险性； L－事故或危险事件发生的可能性； E－暴露于危险环境的频率； C－发生事故或危险事件的可能结果。

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（1）发生事故或危险事件的可能性

事故或危险事件发生的可能性与其实际发生的概率相关。若用概率来表示时，绝对不可能发生的概率为0；而必然发生的事件，其概率为1。但在考察一个系统的危险性时，绝对不可能发生事故是不确切的，即概率为0的情况不确切。所以，将实际上不可能发生的情况作为“打分”的参考点，定其分数值为0.1。

此外，在实际生产条件中，事故或危险事件发生的可能性范围非常广泛，因而人为地将完全出乎意料之外、极少可能发生的情况规定为1；能预料将来某个时候会发生事故的分值规定为10；在这两者之间再根据可能性的大小相应地确定几个中间值，如将“不常见，但仍然可能”的分值定为3，“相当可能发生”的分值规定为6。同样，在0.1与1之间也插入了与某种可能性对应的分值。于是，将事故或危险事件发生可能性的分值从实际上不可能的事件为0.1，经过完全意外有极少可能的分值1，确定到完全会被预料到的分值10为止，见表3－17。

表3-17 事故或危险事件发生可能性L分值

分值 事故或危险情况发生可能性 *10 完全会被预料到 6 相当可能 3 不经常、但有可能 *1 完全意外、极少可能 0.5 可以设想，但很不可能 0.2 极不可能 *0.1 实际上不可能

注：*为“打分”的参考点。 （2）暴露于危险环境的频率

众所周知，作业人员暴露于危险作业条件的次数越多、时间越长，则受到伤害的可能性也就越大。为此，K·J·格雷厄姆和G·F·金尼规定了连续出现在潜在危险环境的暴露频率分值为10，一年仅出现几次非常稀少的暴露频率分值为1。以10和1为参考点，再在其区间根据在潜在危险作业条件中暴露情况进行划分，并对应地确定其分值。例如，每月暴露一次的分值定为2，每周一次或偶然暴露的分值为3。当然，根本不暴露的分值应为0，但这种情况实际上是不存在的，是没有意义的，因此勿需列出。关于暴露于潜在危险环境的分值见表3－18。

表3-18 人员、设备暴露于潜在事故环境的E分值

分值 出现于危险环境的频率 *10 连续暴露于潜在危险环境 6 逐日在工作时间内暴露 3 每周一次或偶然暴露 2 每月暴露一次 *

1 每年几次出现在潜在危险环境 0.5 非常罕见地暴露

注：*为“打分”的参考点。

（3）发生事故或危险事件的可能结果

造成事故或危险事件的人身伤害或物质损失可在很大范围内变化，以工伤事故而言，可从轻微伤害到许多人死亡，其范围非常宽广。因此，K·J·格雷厄姆和G·F·金尼对需要救护的轻微伤害的可能结果，分值规定为1，以此为一个基准点；而将造成许多人死亡的可能结果规定为分值100，作为另一个参考点。在两个参考点1－100之间，插入相应的中间值，列出如表3－19所示的可能结果的分值。

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表3-19 发生事故或危险事件可能结果的C分值 分值 可能结果 *100 大灾难，许多人死亡 40 灾难，数人死亡 15 非常严重，一人死亡 7 严重，严重伤害 3 重大，致残 *1 引人注目，需要救护 注：*为“打分”的参考点。 （4）危险性 确定了上述3个具有潜在危险性的作业条件的分值，并按公式进行计算，即可得危险性分值。据此，要确定其危险性程度时，则按下述标准进行评定。 由经验可知，危险性分值在20以下的环境属低危险性，一般可以被人们接受，这样的危险性比骑自行车通过拥挤的马路去上班之类的日常生活活动的危险性还要低。当危险性分值在20－70时，则需要加以注意；危险性分值在70－160的情况时，则有明显的危险，需要采取措施进行整改；同样，根据经验，当危险性分值在160－320的作业条件属高度危险的作业条件，必须立即采取措施进行整改。危险性分值在320分以上时，则表示该作业条件极其危险，应该立即停止作业直到作业条件得到改善为止，详见表3－20。 表3-20 危险性D（D=L×E×C）分值及等级 D危险程度 等级 值 >极其危险,不能断续作业 Ⅰ 0 1高度危险,需要立即整改 Ⅱ 320 7显著危险,需要整改 Ⅲ 160 2可能危险,需要注意 Ⅳ 70 <稍有危险,或许可以接受 Ⅴ 0 3、优缺点及适用范围 作业条件危险性分析法评价人们在某种具有潜在危险的作业环境中进行作业的危险程度，该法简单易行，危险程度的级别划分比较清楚、醒目。但是，由于它主要是根据经验来确定3个因素的分数值及划定危险程度等级，因此具有一定的局限性。而且它是一种作业的局部评价，故不能普遍适用。此外，在具体应用时，还可根据自己的经验、具体情况适当加以修正。 四、作业条件危险性分析方法举例 【例】某工厂冲床无红外线或光电等保护装置，而且既未设计使用安全模，也无钩、夹等辅助工具。因此，操作者在操作时可能会发生冲手事故，其危险程度评价如下： 1、确定三种因素的分值 （1）事故发生的可能性。属“相当可能”发生的一类，故L＝6； （2）在危险环境中暴露分值。操作者每周、每天都在这样的条件下进行作业，故E取6； （3）发生事故的可能结果。发生事故的可能结果处于致残、严重伤害之间，确定C值为3。 2、按公式计算 危险性分值D=L×E×C＝6×6×3＝10

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3、根据危险性分值查表确定危险等级 根据危险性分值查表得在70－160一栏内，因此为“显著危险，需要整改”。 本次 课小 结要 点 本次 课复 习思 考题 下次 课预 习要 点 本课重点介绍了原因－后果分析方法和作业条件危险性分析法的分析步骤。 1、原因－后果分析方法的目的和程序是什么？ 2、什么是作业条件危险性分析法？ 第三章 伤亡事故的统计分析 §1 伤亡事故的基本概念 8

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