系统的可靠性与可靠度分析解析.ppt

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,关注安全 关爱生命,000000,000000,当把人的生命比作是,“,1,”,时，生活就是在,“,1,”,后面加,“,0,”,，后面加的,“,0,”,越多，说明事业越成功、家庭越幸福。倘若人的生命不存在了，后面加再多的,“,0,”,还有什么意义呢？,关注安全 关爱生命,事故的发生有原因和预兆，一次重大事故前必然孕育着许多事故苗子，消除,“,事故苗子,”,避免事故的发生。,“,事故金字塔理论,”,：,对,330,起跌倒事故分析,300,：,29,：,1,消除隐患、事故苗子，预防为主,。,300,29,1,重伤或死亡,1,起,轻伤或微伤,29,起,无伤害或事故苗子,300,起,海因里希法则,没发生事故不等于不会发生事故。根据著名的安全管理金字塔理论（海因里析法则）的概率统计，每发生,1,起死亡事故，会发生,30,起损工事故、,300,件医疗和限工事故、,3000,件未遂事故和急救箱事件、,30000,件不安全行为和导致不安全条件数。安全管理的冰山理论说的也是这个道理，冰山能浮出水面的部分只是一角而已。,海因里希法则,关注安全 关爱生命,造成生产安全事故的原因,1,.,人的因素,2.,物的因素,3.,人与物的综合因素,5,化工过程分析,5.1,系统的可靠性与可靠度分析,化工系统可靠度的定义：,在规定的条件和规定的时间内，系统完成规定功能的概率或程度，用,R,表示,(0,R1,),。,对重复性或周期性的动作：,式中,R,可靠度；,V,成功操作次数；,F,失败次数；,T,试验次数。,5.1.1,系统的可靠度,(1),串联结构,式中,R,sys,系统可靠度；,R,j,第,j,单元可靠度。,(2),并联结构,图,5.1,串联结构图,R,1,R,2,R,n,R,1,R,2,R,n,图,5.1,并联结构图,串联：组成系统的所有单元中任一单元的失效就会导致整个系统失效的逻辑关系。,并联：组成系统的所有单元都失效时系统才失效的逻辑关系。,失败次数：,F,1,=(1-,R,1,),T,F,2,=(1-,R,2,)(1-,R,1,),T,F,n,=(1-,R,n,)(1-,R,2,)(1-,R,1,),T,=,(1-,R,j,),T,(2),并联结构,R,1,R,2,R,n,图,5.1,并联结构图,解：,R,串,sys,=,R,j,=R,1,R,2,R,3,=0.75,0.875,0.4,=0.2625,例,5.1,R,1,=0.75;,R,2,=0.875;,R,3,=0.4,。分别按串联和并联计算系统的可靠度。,R,1,R,2,R,3,并联,串联,R,1,R,2,R,3,串联单元数越少,R,越大，并联单元数越多,R,越大。化工系统一般都是串联结构，在工艺设计上应尽量减少设备，流程简单，单个设备可靠性高；并考虑并联设备。,R,并,sys,=1-,(1-,R,j,),=1-(1-,R,1,)(1-,R,2,)(1-,R,3,),=0.981,确保系统有较高的可靠性,化工系统一般是有序的串联结构形式。为了确保系统有较高的可靠性，由上述分析式可见，在工艺流程的设计上应,力求设备少，流程简单，单个设备的可靠度高,；并应考虑,在可靠性低的卡脖环节考虑配置并联设备,，如果由经济合理性上进行分析，经济合理时应予以并联备用设备。这是,化工系统过程设计,可靠性设计的一般原则。,生产框图及等效图,R,11,A,1,原料,1,R,121,R,122,R,13,A,2,原料,2,R,21,R,22,R,231,R,232,R,3,R,41,R,42,产品,R,11,A,1,原料,1,R,12,R,13,A,2,原料,2,R,21,R,22,R,23,R,3,产品,R,4,R,1,原料,R,2,R,3,产品,R,4,解：,R,sys,=,R,j,=R,1,R,2,R,3,R,4,R,1,=,R,11,R,12,R,13,;,R,12,=1-(1-,R,121,)(1-,R,122,),R,1,=,R,11,1-(1-,R,121,)(1-,R,122,),R,13,R,2,=,R,21,R,22,R,23,;,R,23,=1-(1-,R,231,)(1-,R,232,),R,2,=,R,21,R,22,1-(1-,R,231,)(1-,R,232,),R,4,=1-(1-,R,41,)(1-,R,42,),求取全流程可靠度,R,sys,R,sys,=,R,1,R,2,R,3,R,4,=,R,11,1-(1-,R,121,)(1-,R,122,),R,13,R,21,R,22,1-(1-,R,231,),(1-,R,232,),R,3,1-(1-,R,41,)(1-,R,42,),5,化工过程分析,5.2,安全性及损失的预防,表,5.1 31,个工厂过程重大事故及事故原因统计,序号,事故原因,所占比例,/%,1,设备损坏,31,2,对物料的性能考虑不足,20,3,操作失误,17,4,化工过程问题,11,5,缺乏防护规程,8,6,物质移动发生事故,4,7,设计结构不合理,3,8,工厂位置不合理,4,9,工厂方案不合理,3,5.2.1,危险率分析与描述方法,事故死亡频率,(FAFR),的定义：,在某种情况下暴露或工作,10,8,小时发生死亡的数目。也可定义为,1000,人在某种环境或情况下工作,50,年，每年工作,50,周，每周工作,40,小时的死亡人数。,FAFR=5,时，相当于一个工人在某种危险性的环境或情况下，一年有,10,-4,的死亡概率。,FAFR=8,？,行业,FAFR,行业,FAFR,行业,FAFR,工厂环境,4,金属制造、造船,8,机器装备,65,服装制鞋,0.15,农业,10,家务,1,制本,1.3,采煤,40,坐火车旅行,5,木器家具,3,铁路,45,坐汽车旅行,57,表,5.2,不同行业及环境下的,FAFR,值,飞机失事的概率,5.2.1,危险率分析与描述方法,职业,死亡原因,FAFR,职业,死亡原因,FAFR,制鞋业,鼻病,(,癌,),6.5,肺病,(,癌,),男,:115,女,:205,印刷,肺、气管病,10,橡胶工人,膀胱、肾病,235,油脂业,320,炼镉工人,前列腺病,700,木工,鼻病,(,癌,),35,制镍工人,肺病,(,癌,),330,采铀业,肺病,(,癌,),70,萘胺制造,膀胱、肾病,1200,化纤制造、纺织,冠心病,150,制造、机器装配,气管病,520,烧炭,气管病,(,癌,),140,表,5.2,不同化学环境长时间停留下的,FAFR,值,续,石棉工人,石油化工行业,危险性职业病,化,工,产,品,图,（一）油气开采,石油勘探,钻井作业,井下作业,采油采气生产,油气集输,辅助生产,石油化工行业的主要生产工艺装置,（二）石油炼制,常减压装置,催化裂化装置,延迟焦化装置,蜡油加氢装置,加氢裂化装置,连续重整装置,芳烃抽提装置,加氢精制装置（航煤、柴油、汽油）,气体分馏装置,酮苯脱蜡装置,汽油吸附脱硫装置,溶剂脱沥青装置,制氢装置,糠醛装置,白土装置,酸性水汽提装置,溶剂再生装置,硫磺回收装置,（三）化工装置,乙烯裂解装置,乙二醇,/,环氧乙烷装置,环氧丙烷装置,丁二烯抽提装置,裂解汽油加氢装置,芳烃抽提装置,苯乙烯装置,苯酚丙酮装置,醚化装置,二甲苯装置,氯碱装置,丙烯腈装置,聚乙烯装置,聚丙烯装置,聚苯乙烯装置,聚氯乙烯装置,顺丁橡胶装置,丁苯橡胶,丁基橡胶,氯丁橡胶,丁腈橡胶,腈纶装置,合成氨装置,尿素装置,（四）辅助装置及公用工程设施,空分空压装置,污水处理装置,热电装置,维修车间,电仪车间,供水车间,化学水,分析化验,常减压装置工艺流程简图,原油,换热系统,电脱盐系统,闪蒸塔,常压加热炉,换热系统,换热系统,常压塔,常二线,常一线,常三线,换热系统,减压加热炉,换热系统,减压塔,减一线,减二线,减三线,减底渣油,轻烃回收,换热系统,液化气,干气,乙烯裂解装置工艺流程简图,裂解原料,裂解炉,急冷,压缩,干燥,激冷分离,热分离,甲烷氢,乙烯,丙烯,混合碳四,氢气,裂解汽油,乙烷、丙烷,1,、生产性毒物 直接接触有,300,余种，其中高毒,30,余种（硫化氢、氨、苯、丙烯腈等）。常用危险化学品有余种，具有易燃易爆、氧化、腐蚀、有毒等特性，包括石油及其制品，催化剂、添加（助）剂、溶剂，化工原料与产品三大类,2,、生产性粉尘 煤尘、电焊尘、水泥尘、催化剂尘、纤维尘等,3,、物理因素 噪声、振动、高温、低温、紫外辐射、电离辐射（种源相）、非电离辐射（工频电场、微波等）,4,、生物因素 血吸虫、其它（蚊、蚤等）,5,、心理因素 单调作业、夜班作业、脑力作业等,石油化工主要职业病危害种类,（一）职业病构成,不要忽略在某一职业人群中通常属罕见的发病率极低的肿瘤出现高发现象,。例如生产氯乙烯单体的工人发生肝血管肉瘤，接触石棉工人发生间皮瘤等,石油化工企业生产性有毒物质影响范围及暴露（接触）人群分布,急性职业中毒情况,急性硫化氢中毒作业系统统计序 号 作 业 系 统 构成比（,%,）,1,巡检,/,操作,23.13,2,检修,17.16,3,吹扫,/,清油,14.18,4,装瓶,11.94,5,管线脱水,11.19,6,排污,8.2,7,检尺,6.72,8,其它,7.46,目前已确认的,主要职业致癌物及生产过程,致癌物,致癌部位,4-,氨基联苯,膀胱,砷及其化合物,肺、皮肤、肝、血管肉瘤,石棉,胸、腹膜（间皮瘤）、肺、喉、胃肠道、肾,苯,白血病（急性非淋巴性）,联苯胺,膀胱,铍及其化合物,肺,N-N-,双（,2-,氯乙基）,-2-,萘氨,膀胱,氯甲甲醚，双氯甲醚,肺（主要为燕麦细胞）,镉及其化合物,肺、前列腺,铬酸盐，六价铬,肺,煤焦油,皮肤、阴囊、肺、膀胱,煤焦油沥青,皮肤、阴囊、肺、膀胱,环氧乙烷,血液,未处理和略处理的矿物油,皮肤、阴囊、肺,芥子气,肺,-,萘胺,膀胱,镍及其化合物,肺、鼻窦,氡及其衰变物,肺,页岩油,皮肤、阴囊,二氧化硅，结晶型,肺,煤烟灰,皮肤、肺、膀胱,含石棉纤维的滑石粉,肺、间皮瘤,紫外线辐射,皮肤,氯乙烯,肝（血管肉瘤）、脑、肺,木尘,鼻腔,生产过程,致癌部位,铝生产,肺、膀胱,金胺制造,膀胱,靴鞋制作及修理,白血病,煤气制造,肺、膀胱、皮肤、阴囊,焦炭生产,肺、肾,家具制造,鼻腔（主要腺癌）,铸铁和铸钢,肺,异丙醇制造（强酸法）,鼻窦、喉,品红制造,膀胱,油漆工（职业接触）,白血病,橡胶工业,膀胱、白血病（淋巴性）、胃、肺、皮肤、肠、前列腺、淋巴瘤,地下赤铁矿开采,肺,5.2.2,燃烧和爆炸指数,(FEI),减少危险率的第一步是分辨各种物质潜在的燃烧和爆炸趋势。燃烧和爆炸指数,(FEI),较精确地反映了物质潜在的燃烧和爆炸性能。,(1),物质因子,(MF),(2),特殊物质的危害因子,(SMH),(3),一般过程的危害因子,(GPH),(4),专门过程的危害因子,(SPH),于一个特定单元或物质的燃烧和爆炸指数,FEI,计算公式为,FEI=MF,（,1+SMH,）（,1+GPH,）（,1+SPH,）,5.3,化工过程能耗分析与评价,分析,5.3,的概念,物质的有效能，是指物质,(,物系,),所具有的能够转化有用功的那部分能量。,A,E,=(,H,-,T,0,S,)-(,H,0,-,T,0,S,0,),式中,A,E,该物质,(,物系,),在给定状态下的有效能，,kj;,H,该物质,(,物系,),在给定状态下的焓，,kJ,；,S,该物质,(,物系,),在给定状态下的熵，,kJ,；,T,0,规定的参照状态下的温度，,K,。,死态,T,0,=298.15K,；,P,=1atm,；基础浓度,(,地球,),。,乘坐飞机旅行的,FAFR,值,飞机旅行是目前世界上最安全的交通工具，它绝少发生重大事故，造成多人伤亡的事故率约为三百万分之一。也就是说，要积累三百万个航班，意味着每人每天坐一次飞机，这样飞上,8200,年，才有可能会不幸遇到一次飞行事故，三百万分之一的事故概率，说明飞机这种交通工具是最安全的，它甚至比走路和骑自行车都要安全，更不用说汽车、火车等其他交通工具了。,按,3,000,000,次航班一次事故，一次事故死,100,人，每次航班飞行,2,小时，,610,6,小时死,100,人，,FAFR=1667,表,1,为英国各类工作的危险率。,工业类型,FAFR,值劳动一亿小时的死亡率,年死亡概率每日,8,小时，每月,20,天，,每年,1920,小时,化工,3.5,6.7510,-5,英国全工业,4,7.6810,-5,钢铁,8,1.5410,-4,捕鱼,35,6.7210,-4,煤矿,40,7.6810,-4,铁路搬道员,45,8.6410,-4,建筑,67,1.2810,-3,飞机乘务员,250,4.810,-3,拳击,7000,1.3410,-1,狩猎竞赛,50000,9.610,-1,FAFR,死亡频率,FAFR,F,atal,A,ccident,F,requency,R,ates,燃烧和爆炸指数,(FEI),物质因子是表述物质在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性，是一个最基础的数值。,物质系数是由美国消防协会规定的,NF,、,NR(,分别代表物质的燃烧性和化学活性,),决定的。,这是美国道化学公司于,1964,年首次使用的一种安全评价方法，它是对化工工艺过程和生产装置的火灾、爆炸危险性进行评价及采取相应安全措施的一种方法。因火灾、爆炸是石油化工厂面临的最大危险，一旦发生往往是毁灭性的灾难，因此这种评价方法一出台就受到了国际上的广泛关注。到,1993,年已发展到第七版，而且不断地有安全专家对此法进行修订完善，目前已成为石油化工厂安全评价中广泛应用的一种方法。,火灾爆炸指数法运用了大量的实验数据和实践结果，以被评价单元中的重要,物质系数,(,MF,),为基础，用,一般工艺危险系数,(,F,1,),确定影响事故损害大小的主要因素，,特殊工艺危险系数,(,F,2,),表示影响事故发生概率的主要因素。,MF,、,F,1,、,F,2,乘积为火灾爆炸危险指数，用来确定事故的可能影响区域，估计所评价生产过程中发生事故可能造成的破坏；由物质系数,(MF),和单元工艺危险系数,(,F,3,=,F,1,F,2,),得出单元危险系数，从而计算评价单元基本最大可能财产损失，然后再对工程中拟采取的安全措施取补偿系数,(,C,),，确定发生事故时实际最大可能财产损失和停产损失。该方法的最大特点是能用经济的大小来反映生产过程中火灾爆炸性的大小和所采取安全措施的有效性。,该评价方法的目的是,：,(1),真实的量化潜在火灾、爆炸和反应性事故地预期损失；,(2),确定可能引起事故发生或事故扩大的装置；,(3),向管理部门通报潜在的火灾、爆炸危险性；,(4),使工程技术人员了解各工艺部分可能造成的损失，并帮助确定减轻潜在事故严重性和总损失的有效而又经济的途径。,燃烧和爆炸指数,(FEI),一、石棉肺。,二、恶性间皮瘤。,三、与石棉有关的肺癌（支气管癌）。,FAFR,定义为,1000,人在某种环境或情况下工作,50,年，每年工作,50,周，每周工作,40,小时的死亡人数。,FAFR=5,时，相当于一个工人在某种危险性的环境或情况下，一年有,10,-4,的死亡概率。,FAFR=8,相当于一个工人在某种危险性的环境或情况下，一年有多少的死亡概率？,39,