預先危險性分析

第四章系統(tǒng)安全分析

系統(tǒng)安全分析（Systemsafetyanalysis）是從安全角度對系統(tǒng)中的危險因素進行分析,主要分析導致系統(tǒng)故障或事故的各種因素及其相關關系。一、概述

危險危害因素辨識方法(一)直觀經(jīng)驗法這種方法適用于有可供參考的先例，有以往經(jīng)驗可以借鑒的危險危害因素辨識過程，不能應用在沒有參考先例的新系統(tǒng)中。

（二）系統(tǒng)安全分析方法系統(tǒng)安全分析方法常用于復雜系統(tǒng)、沒有事故經(jīng)驗的新開發(fā)系統(tǒng)。1.1系統(tǒng)安全分析的內容

(1)對可能出現(xiàn)的初始的、誘發(fā)的及直接引起事故的各種危險因素及其相互關系進行調查和分析；

(2)對與系統(tǒng)有關的環(huán)境條件、設備、人員及其他有關因素進行調查和分析；

(3)對能夠利用適當?shù)脑O備、規(guī)程、工藝或材料控制或根除某種特殊危險因素的措施進行分析；

(4)對可能出現(xiàn)的危險因素的控制措施及實施這些措施的最好方法進行調查和分析；

(5)對不能根除的危險因素失去或減少控制可能出現(xiàn)的后果進行調查和分析；

(6)對危險因素一旦失去控制,為防止傷害和損害的安全防護措施進行調查和分析。

1.2系統(tǒng)安全分析方法在危險因素辨識中得到廣泛應用的系統(tǒng)安全分析方法主要有以下幾種:

(l)安全檢查表法

(2)預先危險性分析

(3)故障類型和影響分析

(4)危險性和可操作性研究

(5)事件樹分析

(6)事故樹分析

(7)因果分析預先危險性分析安全檢查表故障模式及影響分析可操作性研究事故樹分析事件樹分析可靠性工程因果分析

歸納法（個別→一般）

演繹法（一般→個別）

危險性預先分析安全檢查表危險性和可操作性研究共同原內分析故障模式影響分析事故樹分析事件樹分析原因后果分析可靠性性工程定性分析方法定量分析方法動態(tài)分析就是指對系統(tǒng)事故危險的分析能夠反映出事故過程和環(huán)境變化的特點。主要有事件樹分析、因果分析法。靜態(tài)分析就是指對系統(tǒng)事故危險的分析不能反映出事故過程和環(huán)境變化的特點。除動態(tài)分析法的所有分析法。

(1)安全檢查表法安全檢查表法(scL)是將一系列分析項目列出檢查表進行分析以確定系統(tǒng)的狀態(tài)，這些項目包括工藝、設備、操作、管理、儲運等各個環(huán)節(jié)。通常用于檢查各種規(guī)范、標準的執(zhí)行情況。此方法簡單、易行、直觀，可對系統(tǒng)進行快速分析，也可對系統(tǒng)進行較深層次的分析。

(2)預先危險分析法預先危險分析法(PHA)在系統(tǒng)設計之韌，對系統(tǒng)進行初步定性評價的一種分析方法。

(3)故障類型及影響分析法

以硬件為對象，對系統(tǒng)中的元件進行逐個研究，查明每個元件的故障模式，然后再進—步查明每個故障模式對子系統(tǒng)以至系統(tǒng)的影響。本方法易于理解，不用數(shù)學，是廣泛采用的標準化方法。但一般用于考慮非危險性失效，費時較多，而且一般不能考慮人、環(huán)境相部件之間相互關系等因素。主要用于設計階段的安全分析。（4）事故樹分析（FTA）

由不希望事件（頂上事件）開始，找出引起頂上事件的各種失效的事件及其組合。最適合于找出各種失效事件之間的關系，即尋找系統(tǒng)失效的可能方式。本法可包含人、環(huán)境和部件之間相互作用等因素，加上簡明、形象化的特點，因此，已成為安全系統(tǒng)工程的主要分析方法，但需要一定的數(shù)學知識。（5）事件樹分析（ETA）

由初始（希望或不希望）的事件出發(fā)，按照邏輯推理推論其發(fā)展過程及結果，即由此引起的不同事件鏈。本法廣泛用于各種系統(tǒng)，能夠分析出各種事件發(fā)展的可能結果，是一種動態(tài)的宏觀分析方法，但不能分析平行產(chǎn)生的后果，不適用于詳細分析。

（6）危險性和可操作性研究研究工藝狀態(tài)參數(shù)的變動。以及操作控制中偏差的影響及其發(fā)生的原因。其特點是出中間的狀態(tài)參數(shù)的偏差開始，分別向下找原因，向上判明其后果．因此．是故障模式及影響分析和事故樹分析方法的引伸，具有二者的優(yōu)點，適用于流體或能量的流動情況分析，特別是大型化化工企業(yè)。（7）因果分析本法是事件樹分析和事故樹分析方法的結合，從某一初始條件出發(fā)．向前用事件樹(后果樹)分析．向后用事故樹分析．兼有二者的優(yōu)缺點，本法很靈活．可以包羅一切可能性．易于文件化?？梢院喢鞯乇硎疽蚬P系。（8）可靠性工程可靠性工程的任務是研究系統(tǒng)或設備在設計、生產(chǎn)和使用的各個階段．定性定量分析、控制、評價和改善系統(tǒng)或設備的可靠性。因此，安全性和系統(tǒng)可靠性是緊密相關的，是故障模式及影響分忻和事故樹分析方法的理論基礎。方法目的編制和使用方法適用范圍效果優(yōu)缺點安全檢查表檢查系統(tǒng)是否符合標準要求有經(jīng)驗和專業(yè)知識人員協(xié)同編制，經(jīng)常使用各類系統(tǒng)的設計、驗收、運行、管理、事故調查定性，辨識危險性并使系統(tǒng)保持與標準規(guī)定一致，若檢查項目賦值，可用于定量簡便、易于掌握、編制檢查表難度及工作量大方法目的編制和使用方法適用范圍效果優(yōu)缺點預先危險性分析(PHA)開發(fā)階段，早期辨識出危險性，避免失誤分析原材料、工藝、設備設施等發(fā)生危險的可能性及后果，按規(guī)定表格填入開發(fā)時分析原材料、工藝、主要設備設施，以及能量失控時出現(xiàn)的危險得出供設計考慮的危險性一覽表簡便易行，受分級評價人員主觀因素影響方法目的編制和使用方法適用范圍效果優(yōu)缺點故障類型和影響分級(FMEA)辨識單個故障類型造成的事故后果將系統(tǒng)分解，求出零部件發(fā)生各種故障類型時，對系統(tǒng)或子系統(tǒng)產(chǎn)生的影響主要用于設備和機器故障的分析，也可用于連續(xù)生產(chǎn)工藝定性并可進一步定量，找出故障類型對系統(tǒng)的影響較復雜、詳盡受分級評價人員主觀因素影響方法目的編制和使用方法適用范圍應用條件優(yōu)缺點事件樹(ETA)辨識初始事件發(fā)展成為事故的各種過程及后果各事件發(fā)展階段均有成功和失敗的兩種可能，由初始條件經(jīng)過各事件、階段一直分析出事件發(fā)展的最后結果各類局部工藝過程、生產(chǎn)設備、裝置事故分析熟悉系統(tǒng)、元素間的因果關系、有各事件發(fā)生概率數(shù)據(jù)簡便、易行、受分析評價人員主觀因素影響評價方法目標編制和使用方法適用范圍應用條件優(yōu)缺點事故樹(FTA)事故原因事故概率演繹法，由事故和基本事件邏輯推斷事故原因，由基本事件概率計算事故概率宇航、核電、工藝、設備等復雜系統(tǒng)事故分析熟練掌握方法和事故、基本事件間的聯(lián)系，有基本事件概率數(shù)據(jù)復雜、工作量大、精確。故障樹編制有誤易失真方法目的編制和使用方法適用范圍效果優(yōu)缺點危險性與可操作性研究辨識靜態(tài)和動態(tài)過程中的危險性用引導詞對工藝過程參數(shù)進行檢驗，分析可能出現(xiàn)的危險性，并提出改進方法對新技術新工藝尚無經(jīng)驗，此時辨識危險性特別有用。定性、并能發(fā)現(xiàn)新的危險性簡便、易行，受分析評價人員主觀因素影響

1.3系統(tǒng)安全分析方法的選擇分析方法開發(fā)研制方案設計樣機詳細設計建造投產(chǎn)日常運行改建擴建事故調查拆除檢查表

√√√√√√

√預先危險性分析√√√√

√

危險性與可操作性研究

√√

√√√

故障類型和影響分析

√√

√√√

事故樹分析

√√√

√√√

事件樹分析

√

√√√

因果分析

√√

√√√

方法選用原則：

首先可進行初步的、定性的綜合分析，如用危險性預先分析、安全檢查表等，得出定性的概念，然后根據(jù)危險性大小，再進行詳細的分析。

根據(jù)分析對象和要求的不同，選用相應的分析方法。如分析對象是硬件(如設備等)，可選用故障模式及影響分析、致命度分析或事故樹分析，如是工藝流程中的工藝狀態(tài)參數(shù)變化，則選用危險性和可操作性研究。

如果對新建或改造的項目或限定的目標進行分析，可選用靜態(tài)分析法；如果對運動狀態(tài)和過程進行分析，則可選用動態(tài)分析方法。如果對系統(tǒng)需要精確評價，則可選用定量分析方法，如事故樹分析、事件樹分析、原因—后果分析、致命度分析等方法。應該注意，在做安全分析時，使用單一方法往往不能得到滿意的結果、需要用其他方法彌補其不足。第一節(jié)預先危險性分析

PreliminaryHazardAnalysis

（PHA）它主要用于某一項工程的設計、施工、生產(chǎn)之前，對系統(tǒng)存在的危險性類別，出現(xiàn)條件，可能導致事故的后果作一概略分析的方法。因其特點是把分析工作做在行動之前，故稱為“預先”分析。預先危險分析也稱初始危險分析，指的是在一個系統(tǒng)或子系統(tǒng)（包括設計、施工、生產(chǎn)）運轉活動之前，對系統(tǒng)存在的危險類別、出現(xiàn)條件及可能造成的結果，作宏觀的概略的分析。一、預先危險性分析的目的1、識別危險，確定安全性關鍵部位；2、評價各種危險的程度；3、確定安全性設計準則，提出消除或控制危險的措施?？傊淠康氖峭ㄟ^預先對系統(tǒng)存在的危險性分析、評價、分級，而后根據(jù)其危險性的大小，在設計、施工或生產(chǎn)中采取恰當?shù)目刂拼胧?，避免事故的發(fā)生。

預先危險分析還可提供下述信息：1、為制（修）定安全工作計劃提供信息；2、確定安全性工作安排的優(yōu)先順序；3、確定進行安全性試驗的范圍；4、確定進一步分析的范圍，特別是為故障樹分析確定不希望發(fā)生的事件；5、編寫初始危險分析報告，作為分析結果的書面記錄；6、確定系統(tǒng)或設備安全要求，編制系統(tǒng)或設備的性能及設計說明書。二、PHA的內容和步驟由于初始危險分析從壽命周期的早期階段開始，因此，分析中的信息僅是一般性的，不會太詳細。這些初始信息應能指出潛在的危險及其影響，以提醒設計師們要通過設計加以糾正。其分析的內容至少應包括以下幾個方面：1）審查相應的安全性歷史資料；危險性預先分析的內容2）列出主要能源的類型，并調查各種能源，確定其控制措施；3）確定系統(tǒng)或設備必須遵循有關的人員安全、環(huán)境安全和有毒物質的安全要求及其它有關的規(guī)定；4）提出糾正措施建議，在完成識別危險、評價危險的嚴重程度及可能性之后，還應提出如何控制危險的建議。

危險性預先分析所需資料1、各種設計方案的系統(tǒng)和分系統(tǒng)部件的設計圖紙和資料；2、在系統(tǒng)預期的壽命期內，系統(tǒng)各組成部分的活動、功能和工作順序的功能流程圖及有關資料；3、在預期的試驗、制造、儲存、修理、使用等活動中與安全要求有關的背景材料。危險性預先分析的步驟1．對所要分析的系統(tǒng)的生產(chǎn)目的、工藝過程以及操作條件和周圍環(huán)境作較充分的調查了解。2．調查、了解和收集過去的經(jīng)驗以及同類生產(chǎn)中發(fā)生過的事故，查明分析對象可能出現(xiàn)的，造成系統(tǒng)損害，尤其是人員傷害的危險性。（按系統(tǒng)和子系統(tǒng)一步步找）危險性預先分析的步驟3．調查、確認危險源所謂危險源是指系統(tǒng)中存在的可能導致事故發(fā)生的危險根源。危險源的確認可用安全檢查表法、經(jīng)驗判斷或技術判斷。4．識別危險轉化條件研究危險因素轉變?yōu)槭鹿薁顟B(tài)的觸發(fā)條件，即哪些條件存在可以使危險因素轉化為事故。危險性預先分析的步驟5．進行危險性分級即把預計到的潛在事故劃分為危險等級，劃分的目的是為了分清輕重緩急，即等級高的作為重點控制的對象。通常分為4個等級Ⅰ級：安全的（可忽視的）——不會造成人員傷亡和系統(tǒng)的損壞（物質損失）；

危險性預先分析的步驟Ⅱ級：臨界（極限）——處于事故的邊緣狀態(tài)，暫時還不會造成人員傷亡和系統(tǒng)的損失或降低系統(tǒng)性能，應予以排除和控制。Ⅲ：危險的——會造成人員傷亡或系統(tǒng)損壞的，要立即采取措施。Ⅳ：災難性的（破壞）——造成人員重大傷亡及系統(tǒng)嚴重損壞的災難性事故。危險性預先分析的步驟６．制定預防危險措施找出消除或控制危險的可能方法，在危險不能控制的情況下，分析最好的預防損失方法，如隔離、個體防護、救護等７．指定需要和負責改進措施的部門、人員和完成日期。

第35頁

預先危險分析程序

三、危險性預先分析表格危險性預先分析表格簡要形式：危險因素觸發(fā)事件現(xiàn)象事故原因事故結果危險等級防治對策四危險性的辨識

危險源泛指系統(tǒng)中可導致事故發(fā)生的物的危險狀態(tài)、人的不安全行為及管理上的缺陷。從本質上講就是存在能量、有害物質和能量、有害物質失去控制而導致的意外釋放或有害物質的泄露、散發(fā)兩方面因素。PHA中必須考慮的項目

1．危險物品，例如：燃料、激光、炸藥、有毒物、有危險的建筑材料、放射性物質等；2．系統(tǒng)部件間接口的安全性，例如：材料相容性、電磁干擾、意外觸發(fā)、火災或爆炸的發(fā)生和蔓延、硬件和軟件控制（包括軟件對系統(tǒng)或分系統(tǒng)安全的影響）等；PHA中必須考慮的項目3．確定控制可靠性的關鍵軟件命令和響應，例如：錯誤命令、不適時的命令或響應、或由訂購方指定的不希望事件等；4．與安全有關的設備、保險裝置和應急裝置等，例如：聯(lián)鎖裝置、硬件或軟件故障安全設計、分系統(tǒng)保護、滅火系統(tǒng)、人員防護設備、通風裝置、噪聲或輻射屏蔽等；PHA中必須考慮的項目5．包括生產(chǎn)環(huán)境在內的環(huán)境約束條件，如：墜落、沖擊、振動、極限、溫度、噪聲、接觸有毒物、靜電放電、雷擊、電磁環(huán)境影響、電離和非電離輻射等；6．操作、試驗、維修和應急規(guī)程等。物的危險源的基本分類

危險源按其性質的不同，可分為化學、電氣、機械（含土木）、輻射和其他幾大類危險源。化學危險源

指的是在生產(chǎn)過程中，原材料、燃料、成品、半成品和輔助材料中所含的化學的危險物質。通常分為4個小類：（1）火災爆炸危險源通常分為7個小類：物的危險源的基本分類①爆炸性物品：起爆藥、炸藥、煙火等。這類物品具有爆炸性，在常溫下就有緩慢分解的趨向，受熱、摩擦、沖擊作用或與某點物質接觸后，能發(fā)生劇烈的化學反應而爆炸。②易燃和可燃液體：汽油、苯、酒精、丙酮、煤油、松節(jié)油等（閃點在45℃以下），又如苯油，硝基苯、重油、植物油等（閃點在45℃以上）。這類物質易揮發(fā)，能引起火災和爆炸。

物的危險源的基本分類③易燃和助燃氣體：如氫、CH4、丙烷、乙稀等。這類物品受熱，受沖擊或遇到火花能發(fā)生燃燒和爆炸，特別是處在壓縮狀態(tài)下，爆炸危險性更大。Ο2是助燃氣體。④遇水燃燒的物品：如金屬鈉、碳化鈉（電石），鋅粉、生石灰等。物的危險源的基本分類⑤自燃物品：如黃磷、硝化纖維片、油布、油紙、粉煤等。這類物品不需外來著火源，而由于本身所受空氣氧化或外界溫、濕度的影響，溫度升高達到自燃點而自行燃燒。⑥易燃固體和可燃固體。⑦氧化劑這類物品本身不燃燒，但有很強的氧化能力，與某些危險物品接觸時，能促使危險物品分解，進而引起燃燒和爆炸。

物的危險源的基本分類（2）工業(yè)毒害源工業(yè)毒害源是指在工業(yè)生產(chǎn)中能導致職業(yè)病，中毒窒息的有毒有害物質，窒息性氣體，刺激性氣體，有害粉塵，腐蝕性物質和劇毒物。如硫化氫、CO、二氧化硅粉塵、石棉粉塵等。（3）大氣污染源大氣污染源是指造成大氣污染的工業(yè)性煙塵和粉塵。物的危險源的基本分類（4）水質污染源水質污染源是指造成水質污染的工業(yè)廢棄物和藥劑。

2．電氣危險源指的是那些引起人員觸電、電氣火災、雷擊等不安全因素。短路、電弧、電火花、過熱、絕緣損壞、過載控制失靈、靜電、漏電、缺少必需的安全防護等。物的危險源的基本分類

3．機械（含土木）危險源（1）重物傷害的危險：礦山頂板冒落、建筑物坍塌等。（2）速度和加速度造成傷害的危險源包括設備的往復運動、物體的位移、運輸車輛和起重提升設備的運行造成的傷害危險。

（3）沖擊、振動危險包括各種沖壓、剪切、軋制設備和設備中有沖撞危險的部分。

物的危險源的基本分類（4）旋轉和凸輪機構動作傷人危險。（5）切割和刺傷（6）高處墜落的危險：（具有位能而缺乏有效防護的地點）例如：處理溜煤井堵塞，作業(yè)人員墜落傷害。4．輻射危險源

α、β、γ、x射線、紅外線、紫外線、放射元素射頻及微波等。物的危險源的基本分類5．引燃引爆危險源物理熱、燃燒熱、輻射熱、沖擊和摩擦熱。

6．其他危險源噪音、強光、壓力、吸力、潮濕等。人的因素人是操作機器的主人，但人的可靠性極低，往往由于生理和心理狀態(tài)造成誤操作而發(fā)生事故。通常從操作的角度上分析，有以下幾點：不正確行為，不安全行為，錯誤行為，嚴重錯誤行為，極端錯誤行為。外力因素

外力包括人為力和自然力兩個方面。人為力系指受外界發(fā)生事故的波及，例如受到外廠爆炸造成的沖擊波、爆破碎片的襲擊等。自然力是指地震、洪水、雷擊、颶風等。

五、危險源的控制

事故預防對策的基本要求（1）預防生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的危險和有害因素；（2）排除工作場所的危險和有害因素；（3）處置危險和有害物并減低到國家規(guī)定的限值內；（4）預防生產(chǎn)裝置失靈和操作失誤產(chǎn)生的危險和有害因素；（5）發(fā)生意外事故時能為遇險人員提供自救條件的要求。選擇事故預防對策（1）直接安全技術措施生產(chǎn)設備本身，應具有本質安全性能，保證不出現(xiàn)任何事故和危害。（2）間接安全技術措施若不能或不完全能實現(xiàn)直接安全技術措施時，必須為生產(chǎn)設備設計出一種或多種安全防護裝置，最大限度地預防、控制事故或危害的發(fā)生。選擇事故預防對策（3）指示性安全技術措施間接安全技術措施也無法實現(xiàn)時須采用檢測報警裝置、警示樗等措施，警告、提醒作業(yè)人員注意，以便采取相應的對策或緊急撤離危險場所。（4）若間接、指示性安全技術措施仍然不能避免事故、危害發(fā)生，則應采用安全操作規(guī)程，安全教育、培訓和個人防護用品等來預防、減弱系統(tǒng)的危險、危害程度。

選擇事故預防對策的原則按事故預防對策等級順序的要求，設計時應遵循以下具體原則：（1）消除：通過合理的設計和科學的管理，盡可能從根本上消除危險、有害因素；如采用無害工藝技術、生產(chǎn)中以無害物質代替有害物質、實現(xiàn)自動化作業(yè)、遙控技術等。（2）預防：當消除危險、有害因素有困難時，可采取預防性措施，預防危險、危害發(fā)生，如使用安全閥、安全屏護、漏電保護裝置、安全電壓、熔斷器、防爆膜、事故排風裝置等。

選擇事故預防對策的原則（3）減弱：在無法消除危險、有害因素和難以預防的情況下，可采取減少危險、危害的措施，如局部通風排毒裝置、生產(chǎn)中以低毒性物質代替高毒性物質、降溫措施、避雷裝置、消除靜電裝置、減振裝置、消聲裝置等。（4）隔離：在無法消除、預防、減弱的情況下，應將人員與危險、有害因素隔開和疳不能共存的物質分開，如遙控作業(yè)、安全罩；防護屏、隔離操作室、安全距離、事故發(fā)生時的自救裝置（如防毒服、各類防毒面具）等。

選擇事故預防對策的原則（5）連鎖：當操作者失誤或設備運行一旦達到危險狀態(tài)時，應通過連鎖裝置終止危險、危害發(fā)生。（6）警告：在易發(fā)生故障和危險性較大的地方，配置醒目的安全色、安全標志；必要時，設置聲、光或聲光組合報警裝置。

建筑工地上述建筑工地的主要危害主要危害直接致因電鋸切割噪聲電鋸切割電鋸切割飛出物沒有防護罩手工攪拌水泥使手燒傷沒有戴手套水泥粉塵危害沒有戴口罩太陽光的紫外線危害沒有穿工作服室外高溫作業(yè)強太陽光下作業(yè)模板垛倒塌隨意碼放模板電危害現(xiàn)場隨意使用電氣設備隨意放置廢物作業(yè)不規(guī)范廚房上述廚房的主要危害主要危害直接后果電危害電傷、引火源搬運重物扭傷、砸傷排油煙機噪聲聽力損壞高溫物體燙傷燙傷火焰?zhèn)齻止で懈钋袀竺自趶N房的火災火災傷害作業(yè)空間不足相互影響實例：在一些實際系統(tǒng)（工業(yè)或民用）設計中，經(jīng)常需要應用到石油液化氣作為燃料或原料。在實際生產(chǎn)活動中石油液化氣引起的火災和爆炸事故時有發(fā)生。以石油液化氣火災和爆炸事故為例，進行預先危險性分析。事故現(xiàn)象危險因素觸發(fā)事件事故原因事故后果危險等級防治措施火災液化氣外溢高溫故障泄漏、運行泄漏、明火、火花、高溫物質泄液遇明火、火花或高溫物質石油液化氣損失、人員傷亡、系統(tǒng)嚴重損壞、嚴重的經(jīng)濟損失Ⅳ控制消除火源、保證質量、加強管理、按規(guī)定操作、保證安全設施齊全完好、防止泄漏爆炸高溫高壓液化氣外溢儲罐遇明火、火花或高溫物質Ⅳ例2高爐拆裝工程預先危險性分析在鋼鐵廠需要定期進行高爐大修。鞍山鋼鐵公司針對高爐拆裝工程進行預先危害分析。其中，把危險性分為發(fā)生事故可能性和后果嚴重程度兩欄。下表高爐拆裝工程預先危害分析(部分)

施工階段危害發(fā)生可能性危害嚴重度預防措施拆除階段1.人員高處墜落2.高處脫落構件擊傷人員3.爆破拆除基礎傷人DBCIIII～IIIII1.設安全網(wǎng),加強個體防護2.劃出危險區(qū)域并設立明顯標志3.正確布孔、合理裝藥、定時爆破,設爆破信號及警戒土建階段1.塌方2.腳手架火災ADII～IIIII1.階段性放坡,監(jiān)控裂隙2.嚴禁明火安裝階段1.高處墜落2.