第7章化工过程分析,安全工程与生态工业系统第二节安全性与损失的预防7.2.3故障树分析(FaultTreeAnalysis，FTA)故障树图(FTD)故障树和可靠性框图(RBD－ReliabilityBlockDiagrams)故障树分析法是以一种逻辑树的形式，定量地分析故障产生的内部关系。我们以一个自动聚合的反应过程（流程见图5.2）为例，讨论这一分析方法。进入该过程反应器的单体和溶剂的流速由包括有流量计，控制器和控制阀的控制系统来调节。反应器的温度靠冷却水夹套维持，而冷却水的流速是由热电偶、控制器和流量控制阀组成的控制系统来调节。这一系统最大的灾难是反应的失控，引起反应失控的原因如下：1．流入反应器的单体相对于溶剂的比例过大，反应过失控；2．反应温度过高，反应不均失控。图给出了系统初始的故障树的图。图的顶部是反应失控的损失，引起反应失控的原因紧接写在它的下面，层层给出它们的因果关系。下面给出图中几个主要符号的说明：故障树分析中常用符号故障树分析中常用符号故障树分析的基本程序6.画出故障树：从顶上事件起，逐级找出直接原因的事件，直至所要分析的深度，按其逻辑关系，画出故障树。7.分析：按故障树结构进行简化，确定各基本事件的结构重要度。8.事故发生概率：确定所有事故发生概率，标在故障树上，并进而求出顶上事件(事故)的发生概率。9.比较：比较分可维修系统和不可维修系统进行讨论，前者要进行对比，后者求出顶上事件发生概率即可。10.分析：原则上是上述10个步骤，在分析时可视具体问题灵活掌握，如果故障树规模很大，可借助计算机进行。目前我国故障树分析一般都考虑到第7步进行定性分析为止，也能取得较好效果。自动聚合的反应过程原因事件系统初始的故障树图图给出了系统初始的故障树的图。图的顶部是反应失控的损失，引起反应失控的原因紧接写在它的下面，层层给出它们的因果关系。下面给出图中几个主要符号的说明：*..输出（故障）事件发生的条件是所有的输入都发生了故障事件，相当并联式事故。*+只要任何一个输入发生事故，都会引起输出发生故障事件相当串联式事故。每一组元有三种故障的模式：P第一种故障的模式：因组元不能执行其设计功能而失效。S第二种故障的模式：由于外界的环境使某组元不能正常工作。◇指令错误模式：系统过载或输入了错误的信号引起组元发生故障。这是第三种模式。对于化工过程失效速率的数据在文献中已开始有所记载，但是还没有较完全的数据库可供查阅。图给出了该系统组元失效的平均速率，并注出了第一、第二类故障速率。与每一组元的失效模式相联系的可靠性,就是组元不失效的概率，Buttham曾用下式描述：第二步是将可靠性数据用于故障树分析：对于情况+：对于情况+：R.图中数据即按上式计算得到的。最后可求出这个系统的可靠性为0.00136，换算为比损失频率为6.6次故障/年。对于本例系统，假定工作者在危险区附近的时间几率是25%；在10次反应温度失控情况下又可能遇到一次死亡机会，所以操作者一年中死亡几率为：此数据说明该设计的死亡几率大于规定值3.5×10-7次（死亡）/年。说明该设计不安全，必须加上保护性控制措施提高安全性增加安全措施改进后的催化聚合反应系统流程示意图改进后系统的故障树图图5给出了第二次改进后流程与效果。设计必须一次次改进至合乎安全标准为止。由图可见逐步增加控制措施第二次改进后系统可靠度为0.999，死亡率下降至2.2×10-5次/年，但仍高于安全要求值，仍需改进。故障树分析法的优点故障树分析法的缺点故障树分析法的应用范围第三节风险性分析与系统安全评估基本要求：1.掌握重大危险源辨识与分析技术，并能熟练应用；2.掌握系统评估与分析方法，并能熟练应用；3.能够依据系统分析的基本原理和基本思路,研究和开发新的分析方法。1．系统风险性分析的内容从安全角度对系统中的危险因素进行分析,主要分析导致系统故障或事故的各种因素及其相关关系,通常包括如下内容:(1)对可能出现的初始的、诱发的及直接引起事故的各种危险因素及其相互关系进行调查和分析(2)对与系统有关的环境条件、设备、人员及其他有关因素进行调查和分析(3)对能够利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险因素的措施进行分析(4)对可能出现的危险因素的控制措施及实施这些措施的最好方法进行调查和分析(5)对不能根除的危险因素失去或减少控制可能出现的后果进行调查和分析(6)对危险因素一旦失去控制,为防止伤害和损害的安全防护措施进行调查和分析2.在危险因素辨识中得到广泛应用的系统分析方法主要有以下几种:(l)安全检查表法(2)预先危险性分析(3)故障类型和影响分析(4)危险性和可操作性研究(5)事件树分析(6)事故树分析(7)因果