安全系统工程-陈国华-第五章系统危险控制技术

2020/9/21第五章系统危险控制技术2020/9/22本章学习目标1.了解危险控制的基本方法和基本原则。2.掌握安全决策、固有危险控制技术和安全措施。3.熟悉灾难性事故的应急措施2020/9/23第一节危险控制的基本原则一、危险控制的目的1.降低事故发生的频率降低事故发生频率是指降低千人负伤率和死亡率以及按产品产量（或利税）计算的死亡率。2.减少事故的严重程度和每次事故的经济损失2020/9/24二、危险控制技术危险控制技术有宏观控制技术和微观控制技术。宏观控制技术是以整个系统作为控制对象，运用系统工程的原理，对危险进行控制。采用的手段主要有：法制手段，经济手段和教育手段。微观控制技术是以具体危险源为对象，以系统工程的原理为指导，对危险进行控制。所采用的手段主要是工程技术措施和管理措施，随着对象的不同，措施也不同。2020/9/25三、危险控制的原则1.闭环控制原则2.动态控制原则3.分级控制原则4.多层次控制原则2020/9/26系统输出决策控制检测输入输入法规标准安全情报目标值反馈2020/9/27公司、厅、局生产厂车间班组车间班组生产过程A生产厂车间班组车间班组生产过程B输入控制控制控制控制反馈反馈反馈反馈控制控制反馈反馈输出分级控制系统示意图2020/9/284.多层次控制原则多层次控制一般包括6个层次：根本的预防性控制补充性控制防止事故扩大的预防性控制维护性能的看着经常性控制紧急性控制(参见P167表5－1)2020/9/29第二节安全决策决策：是指人们在求生存与发展的过程中，以对事物发展规律及主客观条件的认识为依据，寻求并实现某种最佳准则和行动方案而进行的活动。包括广义的决策和狭义的决策。广义的决策包括决策准备、方案优选和方案实施等全过程。狭义的决策包括决策准备和选择两个阶段的活动。2020/9/210一、安全决策过程与决策要素1.决策过程决策是人们为实现某个准则而制定、分析、评价、选择行动方案，并组织实施的全部活动，也是提出、分析和解决问题的全部过程。主要包括5个阶段，如图5-3所示2020/9/211开始了解待解决的决策问题方案集X方案x明确目标、标明准则、辨识原理构造模型并估计参数属性值f1(x)…fn(x)决策环境和自然状态决定价值判断实施或重新评价提出问题明确目标分析、评价构造模型实施2020/9/2122.决策要素决策单元和决策者准则体系决策结构和环境决策规则2020/9/213准则体系的层次结构决策准则准则1子准则1方案1总准则层准则层准则2子准则2方案2准则2子准则2方案2子准则层方案层2020/9/2143.安全决策安全决策各个步骤的具体内容（1）确定目标：明确需要解决的问题。例如：生产安全（总目标）→预防事故发生、消除职业病、改善劳动条件。（2）确定决策方案：依据科学的决策理论，对要求达到的目标进行调查研究，进行详细的技术设计、预测分析，拟出几个可供选择的方案。（3）潜在问题或后果分析（4）实施与反馈。2020/9/215二、安全决策方法决策方法分为确定性多属性决策方法、定性与定量相结合的决策方法和模糊多属性决策方法。目前采用的决策方法有：评分法、决策树法、确定性多属性决策方法、经济技术评价法等，本节重点介绍前两种决策方法，即评分法和决策树法2020/9/2161.评分法评分法就是根据预先规定的评分标准对各方案所能达到的指标进行定量计算比较，从而达到对各个方案排序的目的。（1）评分标准。一般按5分制评分：优、良、中、差、最差。（2）评分方法。评分方法多数是采用专家打分法，即以专家根据评价目标对各个决策方案评分，然后取其平均值或除去最大，最小值后的平均值作为分值。2020/9/2171.评分法（3）评价指标体系。评价指标体系一般应包括3方面的内容：技术指标、经济指标和社会指标。（4）加权系数。由于各评价指标的重要性程度不一样，必须给每个评价指标一个加权系数。（5）计算总分。计算总分也有多种方法，见表5-3，可根据其适用范围选用，总分或有效值高者为首选方案。2020/9/2182.决策树法决策树是风险决策的基本方法之一。决策树分析方法又称概率分析决策方法。（1）决策树形。决策树的结构如图5-5所示。（2）决策步骤。首先根据决策问题绘制决策树，然后计算概率分支的概率值和相应的结果节点的收益值，再计算各概率点的收益期望值，最后确定最优方案。2020/9/219决策点决策树示意图方案分支方案节点概率分支结果节点2020/9/2202.决策树法（3）应用举例。P176（4）决策树分析的优点。1）决策树能显示出决策过程，形象具体，便于发现问题。2）决策树能把风险决策的各个环节联系成一个统一的整体，有利于决策过程中的思考，易于比较各种方案的优劣。3）决策树法既可以进行定性分析，又可以进行定量分析。2020/9/221第三节固有危险源控制技术一、固有危险源固有危险源是指生产中的事故隐患，即生产中存在的可能导致事故和损失的不安全条件，它包括物质因素和部分环境因素。按其性质不同可以分为化学、电气、机械、辐射和其他5大类2020/9/2221.化学危险源化学危险源是指在生产过程中，原材料、燃料、成品、半成品和辅助材料中所含的化学危险物质。它包括4种：（1）火灾爆炸危险源（2）工业毒害源（3）大气污染源（4）水质污染源2020/9/2232.电气危险源电气危险源指那些引起人员触电、电气火灾、电击和雷击的不安全因素。包括：（1）漏、触电危险（2）着火危险（3）电击、雷击危险（4）静电危害2020/9/2243.机械（含土木）危险源（1）重物伤害的危险（2）速度和加速度造成伤害的危险（3）冲击、震动危险（4）旋转和凸轮机构动作伤人的危险（5）切割和刺伤危险（6）高处坠落的危险（7）倒塌、下沉的危险2020/9/2254.辐射危险源（1）放射源（2）红外射线源（3）紫外射线源（4）无线电辐射源，包括射频源和微波源2020/9/2265.其他危险源（1）噪声源（2）强光源（3）高压气体（4）高温源（5）湿度（6）生物危害2020/9/227二、控制方法1、消除危险。通过合理的设计和科学的管理，尽可能从根本上消除危险、有害因素。如采用无害化工艺技术，生产中以无害物质代替有害物质，实现自动化作业，遥控技术等。2、预防(控制)危险。当消除危险、有害因素确有困难时，可采取预防性技术措施，预防危险、危害的发生。如使用安全阀、安全电压、熔断器、安全屏护,设置报警装置等2020/9/2283.防护危险（1）设备防护。包括固定防护、自动防护、连锁防护、风电闭锁、瓦斯电闭锁、遥控防护。（2）人体防护4.隔离防护在无法消除、减弱和预防危险、有害因素的情况下，应将人员与危险、有害因素隔开和将不能共存的物质分开。包括：（1）禁止入内（2）固定距离（3）安全距离。例如安全罩、安全距离、隔离操作室、事故发生时的自救措施等。2020/9/2295.保留危险保留危险仅在预计到可能会发生危险，而又没有很好的防护方法的情况下采用。这时，必须做到使其损失最小。因此，要进行一系列的计算、分析和比较，要尽可能地估计各种意外因素，再作出决定。6.转移危险对于难于消除和控制的危害，在进行各种比较、分析之后，选取转移危险的方法。2020/9/230第四节安全措施一、降低事故发生概率的措施1.提高设备的可靠性（1）提高元件的可靠性。设备的可靠性取决于组成元件的可靠性，要提高设备的可靠性，必须加强对元件的质量控制和维修检查。1）使元件的结构和性能符合设计要求和技术条件，选用可靠性高的元件代替可靠性低的元件。2）合理规定元件的使用周期，严格检查维修，定期更换或重新生产。2020/9/231（2）增加备用系统（3）利用平行冗余系统（4）对处于恶劣环境下运行的设备采取安全保护措施（5）加强预防性维修根据设备磨损理论、磨损曲线和故障浴盆曲线，对设备进行维护保养和定期更换。2020/9/232冗余：采用多个部件或多个通道来实现同一功能以达到提高系统安全性和可靠性的目的。冗余分为并联冗余；备用冗余；表决冗余；串连冗余。2020/9/233★并联冗余：是在基本系统上加上一个或多个连续的冗余单元，以提高系统的可靠性。并联冗余例如：假设单个冗余元件的可靠性0.81，两个冗余元件的可靠性为0.9639。2020/9/234★备用冗余●备用冗余由一个连续工作的主单元、若干个代用的单元和一个开关组成。●备用冗余要求设置专用的转换设备或电路来启动冗余单元并断开已发生故障的主单元。备用冗余n2020/9/235★表决冗余●原理：利用表决器对系统单元大多数输出的状态进行比较或分析，以决定各单元的输出状态。●表决冗余由奇数单元构成，以避免出现未确定结果的可能性。表决冗余2020/9/236★串联冗余串联冗余由多个单元串联组成，只有当所有单元都工作时，系统才有输出。例如：装有有毒物质的容器阀门。串联冗余2020/9/237★设备磨损与故障规律◆设备有形磨损分为三个阶段：时间累计磨损量设备磨损曲线ⅠⅡⅢ2020/9/238●第一阶段是初期磨损阶段（也称磨合磨损阶段）原因：表面碳化层，不耐磨●第二阶段是正常磨损阶段原因：马氏体，硬度高，耐磨●第三阶段是剧烈磨损阶段原因：珠光体加铁素体，硬度低，不耐磨2020/9/239◆设备故障变化●初期故障期●偶发故障期●磨损故障期2020/9/240时间故障率故障浴盆曲线ⅠⅡⅢ有效寿命偶发故障期早期故障期磨损故障期2020/9/2412.选用可靠的工艺技术，降低危险因素的感度危险因素的感度是指危险因素转化为事故的难易程度。3.提高系统抗灾能力系统的抗灾能力是指当系统受到自然灾害和外界事物干扰时，自动抵抗而不发生事故的能力，或者指系统中出现某危险事件时，系统自动将事态控制在一定范围的能力。2020/9/2424.减少人为失误：其方法主要有：(1)对人进行充分的安全知识、安全技能、安全态度等方面的教育和训练。(2)以人为中心，改善工作环境，为工人提供安全性较高的劳动生产条件。(3)提高生产过程的机械化、自动化程度。(4)优化人机环境。(5)根据工作性质进行人员选配。5.加强监督检查2020/9/243二、降低事故严重程度的措施1.限制能量或分散风险的措施1）限制能量：即将能量尽量限制在安全的范围内，使得在发生事故后，所造成的危害最小。例如：家电中照明采用36V安全电压；限制汽车行驶速度等。2）分散风险：是把大的事故损失化为小的事故损失。2020/9/244二、降低事故严重程度的措施2.防止能量逸散的措施防止能量逸散就是设法把有毒、有害、有危险的能量源储存在有限允许的范围内，而不影响其他区域的安全。3.加装缓冲能量的装置使能量释放速度减慢的装置称为能量缓冲装置。例如：安全帽，安全带，安全气囊等。2020/9/245二、降低事故严重程度的措施4.避免人身伤亡的措施避免人身伤亡的措施包括两方面的内容：1）防止发生人身伤害；如个体防护2）一旦发生人身伤害时，采取相应的急救措施。采用遥控操作、提高机械化程度、使用整体或局部的人身个体防护都是避免人身伤害的措施。2020/9/246三、加强安全管理的措施1.建立健全安全管理机构2.建立健全安全生产责任制3.编制安全技术措施计划，制定安全操作规程和安全管理制度4.加强安全监督和检查5.加强职工安全教育2020/9/247四、重大危险源的监控措施第五节灾难性事故的应急措施