安全评价理论与方法 第4章

2.半定量分级方法
1）评点法
（1）评点法之一 ①按下式计算Cs值
cs 5 c1c2 c3 c4 c5
式中 Cs——故障等级价值；C1——故障影响大小，损 失严重程度；C2——故障影响的范围；C3——故障频率；C4— —防止故障的难易；C5——是否为新设计的工艺。
②C1～C5的取值范围
C1～C5的取值范围均为1～10。
可靠性框图：是研究如何保证系统正常运行的一种系
统图，而不是按系统的结构顺序绘制的结构图。一般情况
同上
2
为了准确地进行预先危险性分析，对表1有关
栏目的含义及其相互关系进一步予以说明：
危险因素：在一定条件下能够导致事故发生的
潜在因素。它是“事故情况”的原因。一般情况下，
它不能单独引起事故发生。
触发事件：促使形成危险因素的原因事件。促 使某一危险因素形成，可以有若干触发事件，它与 事故情况没有直接关系。
4.2.3 PHA的优缺点
优点：见课本。四点。
缺点：不能进行定量分析和评价。
4.2.4 PHA步骤和危险等级的划分
4.2.4.1 分析步骤
1）PHA所需资料
装置设计标准，设备说明，材料说明等；其
他相同或相似装置可靠的资料，或即使工艺过程
不同但使用相同的设备和物料；从不同渠道汲取 相关经验，包括相似设备的危险性分析和操作经 验等。
表4-3-2 Ci取值表
评价因素（Ci） 故障影响大小 （C1） 造成生命损失 造成相当程度的损失 元件功能有损失 无功能损失 对系统造成2处以上重大影响 对系统造成1处以上重大影响 对系统无过大影响 容易发生 能够发生 不大发生 不能防止 能够防止 易于防止 内容相当新的设计 内容和过去相类似的设计 内容和过去一样的设计 内 容 Ci值 5.0 3.0 1.0 0.5 2.0 1.0 0.5 1.5 1.0 0.7 1.3 1.0 0.7 1.2 1.0 0.8
（2）辨识危险因素。根据上面介绍的危险因素的 辨识方法，查找能够造成人员伤亡、财产损失和系统 完不成任务的危险因素。
（3）找出危险因素形成的原因事件，即所谓“触 发事件”。
（4）确定由危险因素发展为事故的客观条件，即 表5-3中的“形成事故的原因事件”。
（5）确定危险因素的危险等级。 （6）根据危险等级，决定应采取的安全措施。
Analysis，FMEA）是安全系统工程的重要分析方法之
一，主要应用于系统的安全设计。它是采用系统分
割的方法，根据需要将系统划分为子系统或元件， 然后逐个分析各种潜在的故障类型，原因及对子系 统乃至整个系统产生的用影响，以便制定措施加以 消除和控制。
据统计，由于系统的设计不周而造成的事故占事故总数
表1 热水器预先危险性分析 系统名称：热水器
危险 因素 水压高 水温高 煤气 触发 事件 煤气连续燃烧 同上 火嘴熄灭，煤气阀 开，煤气泄露 同上 排气口关闭 火嘴附近 有可燃物 排气口关闭 现象 有气泡 产生 同上 煤气充 满 同上 充满一 氧化碳 火嘴附 近着火 排气口 附 近着火 事故的 原因事件 安全阀 不动作 同上 火花 事故 情况 热水器 爆炸 水过热 爆炸 火灾 煤气 中毒 同上 火灾 结果 伤亡 损失 烫伤 伤亡 损失 伤亡 同上 伤亡 损失 同上 危险 等级 3 2 3 措 施
3）绘制系统功能框图或可靠性框图
绘制这两种图的目的，是要从系统功能和可靠性方面
弄清系统的构成情况，并以此作为故障类型和影响分析的 出发点。
功能框图：各子系统及其所包含功能件的功能以及相
互关系的框图。一个系统可以由若干个功能不同的子系统 组成（如动力、传动、工作、控制等子系统），一个子系 统又是由更小的子系统或元件组成的。为了便于分析，要 绘制各子系统及其所包含功能件的功能以及相互关系的框 图，即功能框图。
段和施工、生产运行、维修等）之前，对系统可
能存在的危险类别、发生条件和事故后果等进行 的概略分析。它是一种定性分析、评价系统内危 险因素的危险程度的方法。
• •
目的：尽量防止采取不安全的技术路线，避免使 用危险性物质、工艺和设备； 如果必须使用，也可以从设计和工艺上考虑采取 安全防护措施，使这些危险性不致发展成为事故。
4 定性安全评价方法
内 蒙 古 科 技 大 学
安全工程系
二○○九年九月
内容提要
4.1 安全检查表法
4.2
4.3 4.4
危险性预先分析
故障类型和影响分析 危险性和可操作性研究
4.2 预先危险性分析
4.2.1概 念
预先危险性分析(Priliminary
PHA)
Hazard Ana1ysis，缩写为
是在一项工程活动（包括系统设计、审查阶
对系统影响程度 （C2） 发生频率 （C3） 防止故障的难易程度 （C4） 是否新设计的工艺 （C5）
（2）评点法之二 ①按下式计算Cs值
cs
c
i 1
5
i
②C1～C5的确定 Ci值如表4-3-2所示。 ③故障等级划分 故障等级划分仍然按表4-3-1进行。 2）风险矩阵法 综合故障发生的可能性和故障发生后引起的后果（严重度）—— 风险率，确定故障等级。 严重度和故障概率等级划分均见课本，如表4-18和表4-19所示。 风险率矩阵如图4-9所示。
4.3.2 故障类型和故障等级
4.3.2.1 基本概念
故障：元件、子系统或系统在运行时达不到设计规定的 要求，因而完不成规定的任务或完成的不好，称为故障。 故障类型：元件、子系统或系统所发生故障的形式。例 如，一个阀门发生故障，可能有四种故障类型：内漏、外 漏、打不开、关不严等。 故障等级：根据故障类型对子系统或系统影响程度的不 同而划分的等级称故障等级。划分故障等级主要是为了分 别轻重缓急采取相应措施。
2）阶段 预先危险性分析包括准备、审查和结果汇总三
个阶段。
(1) 准备阶段 系统进行分析之前,要收集有关资料和其他类似 系统以及使用类似设备、工艺物质的系统的资料。 对于所分析系统,要弄清其功能、构造,为实现其功 能所采用的工艺过程,以及选用的设备、物质、材料 等。
(2) 审查阶段 通过对方案设计、主要工艺和设备的安全审查,辨
的25～30%左右，而要实现系统安全的第一步就是搞好系统
安全设什。 1957年该法开始在美国飞机发动机设计中使用。航空航 天局和陆军在进行工程项目招标时，都要求承包方提供 FMEA分析资料，目前已在核工业、机械、仪器仪表、动力 等工业部门得到广泛应用。许多国家已制订相应技术标准。 国际电工委员会（IEC）可靠性专业委员会向世界推荐的第 一个标准就是故障类型和影响分析。
识其中主要的危险因素,也包括审查设计规范和采取的消
除、控制危险源的措施。
审查内容包括6个方面，见课本。 (3) 结果汇总阶段 按照检查表格汇总分析结果。典型的结果汇总表包 括主要事故及其产生原因、可能的后果、危险性级别,以 及应采取的相应措施等。
4.2.4.2 危险等级的划分
• 危险性查出后，为了按照轻重缓急采取安全防护措施，对预计 到的危险因素加以控制，就要按其形成事故的可能性和损失的严重程 度确定危险等级。 一般划分为下列四个等级（经常用罗马数字标识）： Ⅰ级 安全的（可忽视的），尚不能造成事故，不会造成人员 伤亡和系统损坏（物质损坏）。 Ⅱ级 临界的，处于事故的边缘状态，暂时还不会造成人员伤 亡和财产损失，应当予以排除或采取控制措施。 Ⅲ级 危险的，必然会造成人员伤亡和财产损失，要立即采取 措施。 Ⅳ级 灾难的（破坏性的），造成人员伤亡。重伤及系统严重 损坏，造成灾难性事故，必须立即予以排除。
• • • • •
4.2.5 PHA表格
见课本表4-9。
4.2.6 PHA实例
空气压缩机危险性预先分析。见课本。
补充内容：PHA分析程序
进行危险性预先分析，大体分以下六个步骤
（1）熟悉系统。在对系统进行危险性分析之前， 首先要对系统的目的、工艺流程、操作运行条件、周 围环境作充分的调查了解。在此基础上，请熟悉系统 的有关人员进行充分的讨论研究，根据过去的经验、 资料以及同类系统过去发生过的事故信息，分析对象 系统是否也会出现类似情况和可能发生的事故。
•
4.2.2 PHA的内容
•
• •
1、识别危险的设备、零部件，并分析其发生的可能性条件；
2、分析系统中各子系统、各元件的交接面及其相互关系与影响； 3、分析原材料、产品、特别是有害物质的性能与贮运；
•
• • •
4、分析工艺过程及其工艺参数或状态参数；
5、人、机关系（操作、维修等）； 6、环境条件； 7、用于保证安全的设备、防护装置等。
•
•Hale Waihona Puke •特点：把分析工作做在行动之前，避免由于考虑 不周而造成损失。
重点：放在系统的主要危险源上，并提出控制这 些危险的措施。 适用性：当生产系统处于新开发阶段，或者采用 新操作方法，接触新危险物质。工具和设备时，使用该 法很合适。
例如： • 印度博帕尔事件，因毒气泄漏造成几千人死亡、几 十万人中毒的严重后果，除了其它原因以外，将存在剧 毒物质的农药厂设计在人口稠密区是一个重大失误。如 果在工厂选址时考虑了这一点，就不会造成这么惨重的 损失！ 我国马鞍山钢铁公司、上海天原化工厂等许多企业， 在生产运行和系统大修之前运用PHA取得的经验证明， 它是一种在安全管理工作中非常有效的危险性辨识与分 析技术。
4.3.4 制表
见课本。表4-20——表4-22。
4.3.5 分析步骤
1）熟悉系统 分析之前首先要熟悉系统的有关资料，了解系统组成情况，系统、 子系统、元件的功能及其相互关系，系统的工作原理、工艺流程及有 关参数等。 2）确定分析深度 根据分析目的确定系统的分析深度。 用于系统的安全设计，应进行详细分析，直至元件； 用于系统的安全管理，则允许分析得粗一些，可以把某些功能件 （由若干元件组成的、具有独立功能的组合部分）视为元件分析，如 泵、电机、贮罐等。 按照分析目的满足深度要求，既可避免分析时漏掉重要的故障类 型，得不到有用的数据，又可防止分析工作过于繁琐。
装爆破板，定期 检查安全阀 同上 火源和煤气阀装联锁， 定期检查，通风， 气体检测器 同上 一氧化碳检测器， 警报器，通风 火嘴附近应有耐火构 造，定期检查 排气口装联锁，温度过 高时煤气阀关闭，排气 口附近应为耐火构造
毒气 燃烧不 完全 火嘴 着火
人在室内 同上 火嘴引燃
2 2 3
排气口 高温
火嘴连续 燃烧
4.3.2.2 故障分类
故障类型及故障发生的原因，见课本表4-13。
4.3.3.3故障类型分级方法
1.定性分级方法
通过直接判断法，从严重程度考虑来确定故障等级的。 一般，故障类型可以划分为四个等级： Ⅰ级 致命的 可能造成死亡或系统损失。 Ⅱ级 严重的 可能造成重伤，严重的职业病或主系统 损坏。 Ⅲ级 临界的 可造成轻伤、轻度职业病或次要系统损 坏。 Ⅳ级 可忽略的 不会造成伤害和职业病，系统不会损 坏。
分析实例
1）家用热水器预先危险性分析
以家用热水器为例进行预先危险性分析。热
水器（见图1）用煤气加热，装有温度和煤气开关
连锁系统，当水温超过规定温度时，连锁动作将
煤气阀关小。如果发生故障，则由泄压安全阀放
出热水，防止发生事故，其预先危险性分析如表1
所示。
图1 热水器装置示意图 1-煤气阀；2-煤气；3-调节装置；4一温度比较器；5-泄压安全阀； 6一热水阀；7一废气；8一进水；9-逆止阀；10一空气入口
现象：危险因素的表现现象。这是为 了发现危险因素而提供的线索。 形成事故的原因事件：它是指危险因 素形成事故的条件。也就是说，危险因素 和形成事故的原因事件都存在的情况下才 会发生事故。
4.3
4.3.1 概述
故障类型和影响分析
故障类型和影响分析（Failure Modes and Effects
③C1～C5数值的确定方法 可请三五位有经验的专家座谈讨论，也可采用函调法确定。 具体地说，它们的确定方法有： a. 专家座谈会方法；b. 特尔菲方法 ④故障等级划分 最后，根据Cs值的大小，按下表将故障划分为四个等级。
表4-3-1 故障等级划分表
故障等级 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 致命 严重 临界 可忽略 Cs值 7～10 4～7 2～4 ＜2 内容 完不成任务，人员伤亡 大部分任务完不成 一部分任务完不成 无影响 应采取的措施 变更设计 重新讨论设计，也可变更设计 不必变更设计 无