系統(tǒng)的可靠性與可靠度分析

1、關(guān)注安全 關(guān)愛(ài)生命,當(dāng)把人的生命比作是“1”時(shí)，生活就是在“1”后面加“0”，后面加的“0”越多，說(shuō)明事業(yè)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”還有什么意義呢？,關(guān)注安全 關(guān)愛(ài)生命,事故的發(fā)生有原因和預(yù)兆，一次重大事故前必然孕育著許多事故苗子，消除“事故苗子”避免事故的發(fā)生。 “事故金字塔理論” ： 對(duì)330起跌倒事故分析

2、 300：29：1,消除隱患、事故苗子，預(yù)防為主。,,重傷或死亡1起,,,輕傷或微傷29起,無(wú)傷害或事故苗子300起,海因里希法則,沒(méi)發(fā)生事故不等于不會(huì)發(fā)生事故。根據(jù)著名的安全管理金字塔理論（海因里析法則）的概率統(tǒng)計(jì)，每發(fā)生1起死亡事故，會(huì)發(fā)生30起損工事故、300件醫(yī)療和限工事故、3000件未遂事故和急救箱事件、30000件不安全行為和導(dǎo)致不安全條件數(shù)。安全管理的冰山理

3、論說(shuō)的也是這個(gè)道理，冰山能浮出水面的部分只是一角而已。,海因里希法則,關(guān)注安全 關(guān)愛(ài)生命,造成生產(chǎn)安全事故的原因,1. 人的因素2. 物的因素3. 人與物的綜合因素,5 化工過(guò)程分析,5 .1 系統(tǒng)的可靠性與可靠度分析,化工系統(tǒng)可靠度的定義：在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)完成規(guī)定功能的概率或程度，用R表示 (0<R<1)。對(duì)重復(fù)性或周期性的動(dòng)作：,式中 R—可靠度； V—成功操作次數(shù)；

4、 F—失敗次數(shù)； T—試驗(yàn)次數(shù)。,5 .1.1 系統(tǒng)的可靠度,(1) 串聯(lián)結(jié)構(gòu),式中 Rsys—系統(tǒng)可靠度； Rj—第 j 單元可靠度。,(2) 并聯(lián)結(jié)構(gòu),串聯(lián) ：組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元的失效就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效的邏輯關(guān)系。,并聯(lián) ：組成系統(tǒng)的所有單元都失效時(shí)系統(tǒng)才失效的邏輯關(guān)系。,失敗次數(shù)： F1=(1-R1)T F2=(1-R2

5、)(1-R1)T … Fn=(1-Rn) …(1-R2)(1-R1)T =Π(1-Rj)T,(2) 并聯(lián)結(jié)構(gòu),解：R串sys=ΠRj =R1R2R3 =0.75×0.875×0.4 =0.2625,例 5.1 R

6、1=0.75; R2=0.875; R3=0.4。分別按串聯(lián)和并聯(lián)計(jì)算系統(tǒng)的可靠度。,串聯(lián)單元數(shù)越少R 越大，并聯(lián)單元數(shù)越多R 越大。化工系統(tǒng)一般都是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，在工藝設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量減少設(shè)備，流程簡(jiǎn)單，單個(gè)設(shè)備可靠性高；并考慮并聯(lián)設(shè)備。,R并sys=1-Π(1-Rj) =1-(1-R1)(1-R2)(1-R3) =0.981,確保系統(tǒng)有較高的可靠性,化工系統(tǒng)一

7、般是有序的串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式。為了確保系統(tǒng)有較高的可靠性，由上述分析式可見(jiàn)，在工藝流程的設(shè)計(jì)上應(yīng)力求設(shè)備少，流程簡(jiǎn)單，單個(gè)設(shè)備的可靠度高；并應(yīng)考慮在可靠性低的卡脖環(huán)節(jié)考慮配置并聯(lián)設(shè)備，如果由經(jīng)濟(jì)合理性上進(jìn)行分析，經(jīng)濟(jì)合理時(shí)應(yīng)予以并聯(lián)備用設(shè)備。這是化工系統(tǒng)過(guò)程設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)的一般原則。,生產(chǎn)框圖及等效圖,解：Rsys=ΠRj=R1R2R3R4 R1=R11R12R13 ; R12= 1-(1-R121)(1-R122)

8、R1=R11[1-(1-R121)(1-R122)]R13 R2=R21R22R23 ; R23= 1-(1-R231)(1-R232) R2=R21R22[1-(1-R231)(1-R232)] R4=1-(1-R41)(1-R42),求取全流程可靠度Rsys,Rsys=R1R2R3R4 =R11[1-(1-R121)(1-R122)]R13R21R22[1-(1-R231)

9、 (1-R232)]R3[1-(1-R41)(1-R42)],5 化工過(guò)程分析,5 .2 安全性及損失的預(yù)防,表5.1 31個(gè)工廠過(guò)程重大事故及事故原因統(tǒng)計(jì),5 .2.1 危險(xiǎn)率分析與描述方法,事故死亡頻率(FAFR)的定義：在某種情況下暴露或工作108小時(shí)發(fā)生死亡的數(shù)目。也可定義為1000人在某種環(huán)境或情況下工作50年，每年工作50周，每周工作40小時(shí)的死亡人數(shù)。FAFR=5時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)工人在某種危險(xiǎn)性的環(huán)境或情況下，一年

10、有10-4的死亡概率。 FAFR=8 ？,表5.2 不同行業(yè)及環(huán)境下的FAFR值,飛機(jī)失事的概率,5 .2.1 危險(xiǎn)率分析與描述方法,表5.2 不同化學(xué)環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間停留下的FAFR值 續(xù),石棉工人,石油化工行業(yè)危險(xiǎn)性職業(yè)病,化工產(chǎn)品圖,（一）油氣開(kāi)采,石油勘探鉆井作業(yè)井下作業(yè)采油采氣生產(chǎn)油氣集輸輔助生產(chǎn),石油化工行業(yè)的主要生產(chǎn)工藝裝置,（二）石油煉制,常減壓裝置催化裂化裝置延遲焦化裝置蠟油

11、加氫裝置加氫裂化裝置連續(xù)重整裝置芳烴抽提裝置加氫精制裝置（航煤、柴油、汽油）氣體分餾裝置酮苯脫蠟裝置,汽油吸附脫硫裝置 溶劑脫瀝青裝置 制氫裝置 糠醛裝置 白土裝置 酸性水汽提裝置 溶劑再生裝置 硫磺回收裝置… …,（三）化工裝置,乙烯裂解裝置乙二醇/環(huán)氧乙烷裝置環(huán)氧丙烷裝置丁二烯抽提裝置裂解汽油加氫裝置芳烴抽提裝置苯乙烯裝置苯酚丙酮裝置醚化裝置二甲苯裝置氯堿裝置丙烯腈裝置,聚乙烯裝置

12、聚丙烯裝置聚苯乙烯裝置聚氯乙烯裝置順丁橡膠裝置丁苯橡膠丁基橡膠氯丁橡膠丁腈橡膠腈綸裝置合成氨裝置尿素裝置 …,（四）輔助裝置及公用工程設(shè)施,空分空壓裝置污水處理裝置熱電裝置維修車間電儀車間供水車間化學(xué)水分析化驗(yàn)……,常減壓裝置工藝流程簡(jiǎn)圖,乙烯裂解裝置工藝流程簡(jiǎn)圖,1、生產(chǎn)性毒物 直接接觸有300余種，其中高毒30余種（硫化氫、氨、苯、丙烯腈等）。常用危險(xiǎn)化學(xué)品有３００余種，具有易燃易爆、氧化、腐

13、蝕、有毒等特性，包括石油及其制品，催化劑、添加（助）劑、溶劑，化工原料與產(chǎn)品三大類2、生產(chǎn)性粉塵 煤塵、電焊塵、水泥塵、催化劑塵、纖維塵等 3、物理因素 噪聲、振動(dòng)、高溫、低溫、紫外輻射、電離輻射（２４種源相）、非電離輻射（工頻電場(chǎng)、微波等）4、生物因素 血吸蟲(chóng)、其它（蚊、蚤等）5、心理因素 單調(diào)作業(yè)、夜班作業(yè)、腦力作業(yè)等,石油化工主要職業(yè)病危害種類,（一）職業(yè)病構(gòu)成,不要忽略在某一職業(yè)人群中通常屬罕見(jiàn)的發(fā)病率極低的腫瘤出現(xiàn)

14、高發(fā)現(xiàn)象。例如生產(chǎn)氯乙烯單體的工人發(fā)生肝血管肉瘤，接觸石棉工人發(fā)生間皮瘤等,,石油化工企業(yè)生產(chǎn)性有毒物質(zhì)影響范圍及暴露（接觸）人群分布,,,急性職業(yè)中毒情況,急性硫化氫中毒作業(yè)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)　　　序 號(hào) 作 業(yè) 系 統(tǒng) 構(gòu)成比（%）　　　　　1 巡檢/操作 　　　　　23.13　　　　　2 檢修

15、 17.16　　　　　3 吹掃/清油 14.18　　　　　4 裝瓶 11.94　　　　　5 管線脫水 11.19　　　　 6

16、 排污 8.2　　　　　7 檢尺 6.72　　　　　8 其它 7.46,目前已確認(rèn)的主要職業(yè)致癌物及生產(chǎn)過(guò)程,5 .2.2 燃燒和爆炸指數(shù)(FEI),減少危險(xiǎn)率的第一

17、步是分辨各種物質(zhì)潛在的燃燒和爆炸趨勢(shì)。燃燒和爆炸指數(shù)(FEI)較精確地反映了物質(zhì)潛在的燃燒和爆炸性能。(1) 物質(zhì)因子(MF)(2) 特殊物質(zhì)的危害因子(SMH)(3) 一般過(guò)程的危害因子(GPH)(4) 專門(mén)過(guò)程的危害因子(SPH),于一個(gè)特定單元或物質(zhì)的燃燒和爆炸指數(shù)FEI計(jì)算公式為FEI=MF（1+SMH）（1+GPH）（1+SPH）,5.3 化工過(guò)程能耗分析與評(píng)價(jià)—— 分析,5 .3 的

18、概念,—物質(zhì)的有效能，是指物質(zhì)(物系)所具有的能夠轉(zhuǎn)化有用功的那部分能量。 AE=(H-T0S)-( H0-T0S0),式中 AE—該物質(zhì)(物系)在給定狀態(tài)下的有效能，kj; H—該物質(zhì)(物系)在給定狀態(tài)下的焓，kJ； S—該物質(zhì)(物系)在給定狀態(tài)下的熵，kJ ； T0—規(guī)定的參照狀態(tài)下的溫度，K。死態(tài)—T0=298.15K；P=1a

19、tm；基礎(chǔ)濃度(地球)。,乘坐飛機(jī)旅行的FAFR值,飛機(jī)旅行是目前世界上最安全的交通工具，它絕少發(fā)生重大事故，造成多人傷亡的事故率約為三百萬(wàn)分之一。也就是說(shuō)，要積累三百萬(wàn)個(gè)航班，意味著每人每天坐一次飛機(jī)，這樣飛上8200年，才有可能會(huì)不幸遇到一次飛行事故，三百萬(wàn)分之一的事故概率，說(shuō)明飛機(jī)這種交通工具是最安全的，它甚至比走路和騎自行車都要安全，更不用說(shuō)汽車、火車等其他交通工具了。按3,000,000次航班一次事故，一次事故死100人，每

20、次航班飛行2小時(shí)，6×106小時(shí)死100人，F(xiàn)AFR=1667,,表1 為英國(guó)各類工作的危險(xiǎn)率。,,FAFR死亡頻率,FAFR ——Fatal Accident Frequency Rates,,燃燒和爆炸指數(shù)(FEI),物質(zhì)因子是表述物質(zhì)在燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸時(shí)釋放能量大小的內(nèi)在特性，是一個(gè)最基礎(chǔ)的數(shù)值。物質(zhì)系數(shù)是由美國(guó)消防協(xié)會(huì)規(guī)定的NF、NR(分別代表物質(zhì)的燃燒性和化學(xué)活性)決定的。,,這是美國(guó)道化學(xué)公司于

21、1964年首次使用的一種安全評(píng)價(jià)方法，它是對(duì)化工工藝過(guò)程和生產(chǎn)裝置的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)及采取相應(yīng)安全措施的一種方法。因火災(zāi)、爆炸是石油化工廠面臨的最大危險(xiǎn)，一旦發(fā)生往往是毀滅性的災(zāi)難，因此這種評(píng)價(jià)方法一出臺(tái)就受到了國(guó)際上的廣泛關(guān)注。到1993年已發(fā)展到第七版，而且不斷地有安全專家對(duì)此法進(jìn)行修訂完善，目前已成為石油化工廠安全評(píng)價(jià)中廣泛應(yīng)用的一種方法。火災(zāi)爆炸指數(shù)法運(yùn)用了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)踐結(jié)果，以被評(píng)價(jià)單元中的重要物質(zhì)系數(shù)(MF)

22、為基礎(chǔ)，用一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F1)確定影響事故損害大小的主要因素，特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F2)表示影響事故發(fā)生概率的主要因素。MF、F1、F2乘積為火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)，用來(lái)確定事故的可能影響區(qū)域，估計(jì)所評(píng)價(jià)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生事故可能造成的破壞；由物質(zhì)系數(shù)(MF) 和單元工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F3=F1×F2)得出單元危險(xiǎn)系數(shù)，從而計(jì)算評(píng)價(jià)單元基本最大可能財(cái)產(chǎn)損失，然后再對(duì)工程中擬采取的安全措施取補(bǔ)償系數(shù)(C)，確定發(fā)生事故時(shí)實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失

23、和停產(chǎn)損失。該方法的最大特點(diǎn)是能用經(jīng)濟(jì)的大小來(lái)反映生產(chǎn)過(guò)程中火災(zāi)爆炸性的大小和所采取安全措施的有效性。該評(píng)價(jià)方法的目的是：(1) 真實(shí)的量化潛在火災(zāi)、爆炸和反應(yīng)性事故地預(yù)期損失；(2)確定可能引起事故發(fā)生或事故擴(kuò)大的裝置；(3)向管理部門(mén)通報(bào)潛在的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性；(4)使工程技術(shù)人員了解各工藝部分可能造成的損失，并幫助確定減輕潛在事故嚴(yán)重性和總損失的有效而又經(jīng)濟(jì)的途徑。,燃燒和爆炸指數(shù)(FEI),,,FAFR定義為1000人在某種環(huán)