安全系统工程_第七章事件树分析

《安全系统工程》第七章事件树分析西安建筑科技大学安全工程研究所《安全系统工程》2019/8/62内容提要事件树分析的基本概念事件树的建造事件树的定量分析事件树的应用《安全系统工程》掌握：事件树的编制与实施，能根据实际分析对象编制事件树理解：事件树的含义、原理和作用了解：事件树分析的注意事项本章要点《安全系统工程》事件树分析事件树分析（EventTreeAnalysis,简称ETA）是安全系统工程中最重要的分析方法之一,最初用于核电站的安全分析，它是建立在概率论和运筹学的基础之上。可以用于定性分析，也可以用于定量分析。事件树分析的理论基础是系统工程的决策论《安全系统工程》含义（是什么）事件树分析概述ETAEventTreeAnalysis含义从事件的起始状态出发，用逻辑推理的方法，设想事故发展过程；进而根据这一过程了解事故发生的原因和条件。事件树分析过程所画的树状图就称为事件树。《安全系统工程》事件树分析是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识的方法。一起事故的发生是多种原因事件相继发生的结果，其中一些事件的发生是以另一些事件首先发生为条件的。事件树以一初始事件为起点，按每一事件可能的后续事件只能取完全对立的两种状态（成功或失败，正常或故障，安全或危险等）之一的原则，逐步向结果发展，直至达到系统故障或事故为止。事件树分析概述《安全系统工程》事件树示例ABC《安全系统工程》事件树分析概述功用（做什么）3ETA的资料可作为安全教育的资料；1可预测事故及不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最佳的预防手段和方法；2事后用它分析事故原因；5可作为确定事故树顶事件的一种方法。4可定性了解整个事件的变化过程，又可定量了解事故的各种状态的发生概率；事件树与事故树《安全系统工程》事件树分析的基本原理事故树是按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识。其基本原理是：任何事物从初始原因到最终结果所经历的每一个中间环节都有成功（或正常）或失败（或失效）两种可能或分支。如果将成功记为1，并作为上分支，将失败记为0，作为下分支；然后再分别从这两种状态开始，仍按成功（记为1）或失败（记为0）两种可能分析；这样一直分析下去，直到最后结果为止，最后即形成一个水平放置的树状图。《安全系统工程》事件树分析的步骤1234确定初始事件：初始事件可以是系统或设备的故障、人失误或工艺参数偏离等可能导致事故的事件。判定安全功能（辨识中间事件）：辨识在初始事件发生时消除或减轻其影响，以维持系统的安全防护措施。发展事件树和化简事件树：从初始事件开始发展事件树。考察事件一旦发生时应最先起作用的安全功能。根据需要，标出各节点的成功与失败的概率值，进行定量计算，求出因失败造成事故的“发生概率”。（1）根据系统设计、系统危险性评价、系统运行经验或事故经验等。（2）根据系统重大故障或事故的原因分析故障树，从它的中间事件或初始事件中选择。（1）提醒操作者发生初始事件的报警系统（2）根据报警或程序要求操作者采取的措施（3）缓冲装置，如减振、压力泄放系统或排放系统（4）局限或屏蔽措施《安全系统工程》事件树的建造根据需要，也可标示出各支(成功与失败)的概率值，以便进行定量计算。实际上，画图的过程就是分析的过程。4321直至得出最后结果为止成功上支(1)，失败下支(0)从左往右画，每要素两分支从事故的初始事件开始《安全系统工程》串联系统《安全系统工程》事件树分析定量计算事件树分析定量计算就是计算每个分支发生的概率。确定每个因素的概率（可靠度）；求系统的概率。串联系统概率：若泵A和阀门B、C的概率分别为P(A)、P(B)、P(C)则系统的概率P(S)为A、B、C均处于成功状态时即(111)时的概率，即三事件的积事件概率。)(1)(:)()()()(SPSFCPBPAPSP失败概率成功概率：《安全系统工程》并联系统《安全系统工程》事件树分析定量计算并联系统概率：各元件A、B、C状态组合为正常状态(11)、(101)时的概率)(1)(:)()(1)()()()(SPSFCPBPAPBPAPSP失败概率成功概率：《安全系统工程》事件树的实例例1：水泵A与阀门B串联，用ETA分析该系统。若知A、B可靠度分别为0.98、0.95，求系统运行成功概率和失败概率。解：由图可知，水由泵A抽起，经阀门B排出，假定管道无故障，则能否顺利的运行将取决于A与B。A有二种状态，即正常能抽水，故障不能抽水。如果A正常，则看B的情况，B也是二种状态。故可得到其事件树图如下所示：AB《安全系统工程》事件树的实例例1：启动A正常0.981A故障（1-0.98）0B正常0.951B故障（1-0.95）0（11）（10）（0）系统状态S0正常S1故障S2故障各元件状态《安全系统工程》事件树的实例例1：解：P(S)＝0.98×0.95＝0.931P(S′)=1-P(S)=1-0.931=0.069或P(S′)=P(S1)+P(S2)=0.98×(1-0.95)+(1-0.98)=0.049+0.02=0.069《安全系统工程》事件树的实例例2：有一泵A与二个阀门B、C串联组成物料输送系统如图，试用ETA分析该系统并画出ET图，A、B、C的可靠度分别为0.95、0.9、0.9，求系统成功概率和失败概率。ABC《安全系统工程》事件树的实例例2：解：由题意，先绘ET图如下：启动信号P（A）=0.95P(A′)=1-0.9510P(B)=0.9P(B′)=1-0.910P(C)=0.9P(C’)=1-0.910各元件状态（111）（110）（10）（0）系统状况P(S′1)P(S′2)P(S′3)P(S)ABC《安全系统工程》事件树的实例由ET图知，只有在三个元件的所有状态都成功的状态下，它才能成功。故其成功的概率应为概率积求解。P(S)=P(A)×P(B)×P(C)=0.95×0.9×0.9=0.7695对于失败的概率，令其为P(S＇)则P(S＇)=P(S1＇)+P(S2＇)+P(S3＇)=P(A)×P(B)×P(C＇)+P(A)×P(B＇)+P(A＇)=0.95×0.9×(1-0.9)+0.95×(1-0.9)+(1-0.95)=0.2305《安全系统工程》事件树的实例例3：如下图所示，系统为一个泵和二个阀门并联的简单系统，试绘出其事件树图并求其成功及失败概率(A、B、C的可靠度分别为0.95、0.9、0.9)。ABC《安全系统工程》事件树的实例例3：解：由题意,画出ET如图:所以，P(S)=0.855+0.0855=0.9405P(S’)=0.0095+0.05=0.0595启动P（A）=0.95P(A′)=1-0.9510P(B)=0.9P(B′)=1-0.910P(C′)=1-0.90（101）（100）（0）（11）P（C）=0.90.8550.08550.00950.05《安全系统工程》例4：1981年1月，福建省某煤矿发生外源火灾，死亡28人。试编制该外源火灾伤亡事故的事件树图。事件树的实例《安全系统工程》例4：事件树的实例火灾发生及时扑灭成功1及时扑灭失败0撤离烟雾污染区成功1撤离烟雾污染区失败0撤离井下成功撤离井下失败10自救、躲避、外部救援成功自救、躲避、外部求援失败10（1）（011）（0101）（0100）（00）《安全系统工程》一、注意事项ETA的注意事项及优点逻辑思维要首尾一贯，无矛盾，有根据。应适当地选定起因事件:在选择时，重点应放在对系统的安全影响最大、发生频率最高的事件上。要注意人的不安全因素，否则会得错误结果。123《安全系统工程》ETA的注意事项及优点ETA的优点:1简单易懂，启发性强；3可以定性，也可以定量分析。2逻辑严密，判断准确，能找出事故发展规律；《安全系统工程》自动灭火事件树一仓库设有火灾检测系统和喷淋系统组成的自动灭火系统。设火灾检测系统和喷淋系统可靠度皆为0.99，应用事件树分析一旦失火时自动灭火失败的概率。《安全系统工程》提升矿车事件树一斜井提升系统，为防止跑车事故，在矿车下端安装了阻车叉，在斜井里安装了人工启动的捞车器。当提升钢丝绳或连接装置断裂时，阻车叉插入轨道枕木下阻止矿车下滑。当阻车叉失效时，人员启动捞车器拦住矿车。设钢丝绳断裂概率10-4，连接装置断裂概率10-6，阻车叉失效概率10-3，捞车器失效概率10-3，人员操作捞车器失误概率10-2。画出因钢丝绳（或连接装置）断裂引起跑车事故的事件树，计算跑车事故发生概率。