安全系统工程_第七章事件树分析.ppt
安全系统工程安全系统工程安全系统工程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2021/9/241安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程2022/10/202内容提要o事件树分析的基本概念o事件树的建造o事件树的定量分析o事件树的应用2021/9/242安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程n掌握：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n理解：理解：事件树的含义、原理和作用n了解：了解：事件树分析的注意事项本章要点2021/9/243安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树分析o事件树分析（Event Tree Analysis,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。o事件树分析的理论基础是系统工程的决策论2021/9/244安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程o含义（是什么）事件树分析概述ETAETAEvent Tree Analysis含义含义含义含义从事件的从事件的起始状态起始状态出发，用逻辑推理的方出发，用逻辑推理的方法，设想事故发展过程；进而根据这一过法，设想事故发展过程；进而根据这一过程了解事故发生的程了解事故发生的原因和条件原因和条件。事件树事件树分析过程所画的树状图就称为事件树。分析过程所画的树状图就称为事件树。2021/9/245安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程o事件树分析是一种按事故发展的时间顺序事故发展的时间顺序由初初始事件始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识的方法。o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。o事件树以一初始事件初始事件为起点起点，按每一事件可能的后续事件后续事件只能取完全对立的两种状态（成功成功或失败，正常或故障，安全或危险等或失败，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系统故障或事故事故为止。事件树分析概述2021/9/246安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树示例 ABC2021/9/247安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树分析概述o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2021/9/248安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树分析的基本原理o事故树是按事故发展的时间顺序时间顺序由初始事件初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识。o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。如果将成成功记为功记为1，并作为上分支，将失败记为失败记为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。2021/9/249安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树分析的步骤1234确定初始事件：确定初始事件：初始事件可以初始事件可以是系统或设备是系统或设备的故障、人失的故障、人失误或工艺参数误或工艺参数偏离等可能导偏离等可能导致事故的事件。致事故的事件。判定安全功能判定安全功能（辨识中间事（辨识中间事件）：辨识在件）：辨识在初始事件发生初始事件发生时消除或减轻时消除或减轻其影响，以维其影响，以维持系统的安全持系统的安全防护措施。防护措施。发展事件树和发展事件树和化简事件树化简事件树：从初始事件开从初始事件开始发展事件树。始发展事件树。考察事件一旦考察事件一旦发生时应最先发生时应最先起作用的安全起作用的安全功能。功能。根据需要，根据需要，标出标出各节点的成功与各节点的成功与失败的失败的概率概率值，值，进行定量计算，进行定量计算，求求出因失败造成出因失败造成事故的事故的“发生概发生概率率”。（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2021/9/2410安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树的建造 o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直至得出最后结果为止成功上支成功上支(1)，失败下支，失败下支(0)从左往右画，每要素两分支从左往右画，每要素两分支从事故的初始事件开始从事故的初始事件开始2021/9/2411安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程串联系统2021/9/2412安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树分析定量计算o事件树分析定量计算就是计算每个分支发生的概率。o确定每个因素的概率（可靠度）；求系统的概率。o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。2021/9/2413安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程并联系统2021/9/2414安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树分析定量计算o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2021/9/2415安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树的实例o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。o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：AB2021/9/2416安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树的实例o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）系统系统状态状态S S0 0正常正常S S1 1故障故障S S2 2故障故障各元件各元件状态状态2021/9/2417安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树的实例o例1：o解：P P(S S)0.980.950.980.950.9310.931o P P(SS)=1-)=1-P P(S S)=1-0.931=0.069)=1-0.931=0.069o 或或 P P(SS)=)=P P(S S1 1)+P()+P(S S2 2)o =0.98(1-0.95)+(1-0.98)=0.98(1-0.95)+(1-0.98)o =0.049+0.02=0.049+0.02=0.0690.069 2021/9/2418安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树的实例o例2：有一泵有一泵A与二个阀门与二个阀门B、C串联组成物串联组成物料输送系统如图，试用料输送系统如图，试用ETA分析该系统并画出分析该系统并画出ET图，图，A、B、C的可靠度分别为的可靠度分别为0.95、0.9、0.9，求系统成功概率和失败概率。求系统成功概率和失败概率。ABC2021/9/2419安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树的实例o例2：o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(S1)P(S2)P(S3)P(S)ABC2021/9/2420安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树的实例o由由ETET图知，只有在三个元件的所有状态都成功的状态图知，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。下，它才能成功。故其成功的概率应为概率积求解。oP P(S S)=)=P P(A)(A)P P(B)(B)P P(C)=0.95(C)=0.950.90.90.9=0.7695 0.9=0.7695 o 对于失败的概率，令其为对于失败的概率，令其为P P(S S)o 则则P P(S S)=)=P P(S S1 1)+)+P P(S2 2)+)+P P(S S3 3)o=P P(A)(A)P P(B)(B)P P(C C)+)+P P(A)(A)P P(B B)+)+P P(A A)o =0.950.9(1-0.9)+0.95(1-0.9)+(1-0.95)=0.950.9(1-0.9)+0.95(1-0.9)+(1-0.95)o =0.2305 =0.2305 2021/9/2421安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树的实例o例3：如下图所示，系统为一个泵和二个阀如下图所示，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成功及失败概率(A(A、B B、C C的可靠度分别为的可靠度分别为0.950.95、0.90.9、0.9)0.9)。ABC2021/9/2422安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程事件树的实例o例3：o解：由题意,画出ET如图:o 所以，P(S)=0.855+0.0855=0.9405o 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）=0.90.8550.08550.00950.052021/9/2423安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程o例例4 4：o 19811981年年1 1月，福建省某煤矿发生外源火月，福建省某煤矿发生外源火灾，死亡灾，死亡2828人。试编制该外源火灾伤亡事故人。试编制该外源火灾伤亡事故的事件树图。的事件树图。事件树的实例2021/9/2424安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程o例例4 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1 0自救、躲避、外部救援成功自救、躲避、外部求援失败1 0（1）（011）（0101）（0100）（00）2021/9/2425安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程o一、注意事项一、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。1232021/9/2426安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程o ETA的注意事项及优点ETAETA的优点的优点:1简单易懂，启简单易懂，启发性强；发性强；3可以定性，也可以定性，也可以定量分析。可以定量分析。2逻辑严密，判逻辑严密，判断准确，能找断准确，能找出事故发展规出事故发展规律；律；2021/9/2427安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程自动灭火事件树自动灭火事件树o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。2021/9/2428安全系统工程安全系统工程安全系统工程安全系统工程提提 升升 矿矿 车车 事事 件件 树树 一斜井提升系一斜井提升系统统，为为防止跑防止跑车车事故，在事故，在矿车矿车下端安下端安装了阻装了阻车车叉，在斜井里安装了人工启叉，在斜井里安装了人工启动动的的捞车捞车器。当提器。当提升升钢丝绳钢丝绳或或连连接装置断裂接装置断裂时时，阻，阻车车叉插入叉插入轨轨道枕木下阻道枕木下阻止止矿车矿车下滑。当阻下滑。当阻车车叉失效叉失效时时，人，人员员启启动捞车动捞车器器拦拦住住矿矿车车。设钢丝绳设钢丝绳断裂概率断裂概率10-4，连连接装置断裂概率接装置断裂概率10-6，阻，阻车车叉失效概率叉失效概率10-3，捞车捞车器失效概率器失效概率10-3，人，人员员操作操作捞车捞车器失器失误误概率概率10-2。画出因。画出因钢丝绳钢丝绳（或（或连连接装置）断裂引接装置）断裂引起跑起跑车车事故的事件事故的事件树树，计计算跑算跑车车事故事故发发生概率。生概率。2021/9/2429
