安全系统工程教案昆明冶金高等专科学校

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1、昆明冶金咼等专科学校冶金与矿业学院教案仃课程名称 安全系统工程第九周 第17次课2009年春季学期教师姓名林友职称讲师教研室资源工程教学课时2授课题目第三章事故树分析 7原因后果分析 8作业条件危险性分析法教学对象安全0703班授课地点二号教学楼201室教学方式课堂讲授本课的重点、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-Consequenee Analysis ，简称 CCA,是

2、一种将事故树分析和事件树 分析结合在一起的分析方法。匕用事故树做原因分析(Cause Analysis ),用事件树做后果分析(Consequenee 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、绘制原因一后果图以“电机过热”为起

3、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起始事件(A)是誌火操作人员是舎 成功灭火目幼火火杀统 是否翊灭火仙播警(E否血)电机谕A)是僦)是伽)是(Dd否心)是Ed否(Do)否Ed图3 29电机过热事件树GiGt表3 14电机过热各种后果及损失(单位：美元)后果说明直接损失停工损失总损失G停产2h10332X 1033X 10G停产24h1.5 X 1042.4 X 1043.9 X 104G3停产1个月10657.44 X 1061.744 X 10G无限期停产1071072X 107G5无限期停产，伤亡10人4 X 1071075X 107说明：(1)直接损失是指直

4、接烧坏或造成的财产损失。对G5还包括伤亡抚恤费，每人3X 106美元；(2) 停工损失是指每停工 1h损失1000美元。无限期停产约损失107美元。假设已知电机过热后起火的条件概率：P(Bo/A) = 0.02 ;不起火概率：P(Bi/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。3酌）G.i起始事件是否起火紛成丛灭火（C），览否成为火火否成功报警（E）4图3-30电机过热原因一后果图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

5、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（Co） = 0.133/365h ;P（Do） = 0.044/2190h ; P（Eo） = 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基本事件发生概率或设备故障率电机过热（A）电机故障（Xi）电机故障率 入1= 1.43 X 10-5/h （检修周期Ti= 6个月=4320h） 最大故障率 p（X1）= 1-exp（-入 1T1）入 1= 0.062接线缺陷（X2

6、）P（X2）= 0.19电源故障（X3 ）电源故障率 入3= 2.44 X 10-5/h （检修周期 Ta= 6个月=4320h） 最大故障率 P（X3）入3丁3= 0.105熔断器未断（X4）熔断器故障率入4 = 1.62 X 10-4/h （检修周期T4 = 1个月=720h） 最大故障率 P（Xj 入4T4= 0.117操作人员手动 灭火未成功（Co ）操作人员手动灭火失 误（X5）P（xj = 0.1手动灭火器故障（X6 ）手动灭火器故障率 入6 = 10-4/h （检修周期T6= 365h） 最大故障率 P（X6）入6丁6= 0.037自动灭火系统 灭火未成功（D）自动灭火器控制系统

7、 故障（X7）自动灭火器控制系统故障率入7 = 10-5/h （检修周期T7 = 2190h）最大故障率 P（X7）入7T7 = 0.022自动灭火器故障（X8 ）自动灭火器故障率 入8 = 10-5/h （检修周期T8 = 2190h） 最大故障率 p（x8）入8T8 = 0.022火灾报警系统 报警未成功（Eg ）火灾报警器控制系统 故障（Xg）火灾报警器控制系统故障率入9】5X 10-5/h （检修周期 T, = 1095h） 最大故障率 P（Xj 入9丁9= 0.055火灾报警器故障（X1g）火灾报警器故障率 入10= 10-5/h （检修周期T1g= 1095h） 最大故障率 P（X

8、1g）入1gTig = 0.011贝叽可计算得5种后果事件的出现概率分别为：P(G) = P(A)P(B i/A) = 0.092 X 0.98 = 0.090/6 个月P(G2)= P(A)P(B 0/A)P(C i) = 0.092 X 0.02 X (1 0.133) = 0.0016/6 个月P(Gs) = P(A)P(B o/A)P(C o)P(Di) = 0.092 X 0.02 X 0.133 X (1 0.044) = 2.3 X 10-4/6 个月PG) = P(A)P(B g/A)P(C o)P(Do)P(E = 0.092 X 0.02 X 0.133 X 0.044 X

9、 (1 0.065)=10-5/6 个月P(G5) = P(A)P(B g/A)P(C g)P(Dg)P(Eg) = 0.092 X 0.02 X 0.133 X 0.044 X 0.065=7X 10-7/6 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风险率（美兀/6个月）G30.090 X 3 X 10 = 270住40.0016 X 3.9 X 10 = 62.4Gb-462.3 X 10 X 1.744 X 10

10、= 401G10-5 X 2X 107= 200G7.0 X 10-7X 5X 107 = 35累计968美兀/6个月=1936美兀/年4、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G以外其他后果的风险都是可以接受的。针对G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1

11、000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。1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

12、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：发生事故或危险事件的可能性；暴露于这种危险环境的情况；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。(1) 发生事故或危险事件的可能性事故或危

13、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

14、入了与某种可能性对应的0.1，经过完全意外分值。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分值注:*为“打分”的参考点。分值事故或危险情况发生可能性10*完全会被预料到6 V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(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，K7 格雷厄姆和 GF 金尼规定了连续出现在潜在危险环境的暴露频率

15、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

16、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。表3-19发生事故或危险事件可能结果的C分值注:*为“打分”的参考点。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(4) 危险性确定了

17、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

18、3- 20。表3-20 危险性D( D=LX EX C)分值及等级值D危险程度等级0极其危险，不能断续作业I1320高度危险，需要立即整改n7160显著危险，需要整改出270可能危险，需要注意IV0稍有危险，或许可以接受V3、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

19、】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=LX EX C= 6 X 6 X 3= 103、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 占 八、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。本次 课复 习思 考题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？下次 课预 习要占八、第三章伤亡事故的统计分析 1伤亡事故的基本概念10