系统的可靠性与可靠度分析课件.ppt

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1、系统的可靠性与可靠度分析1第1页，此课件共36页哦关注安全关注安全 关爱生命关爱生命 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，消除子，消除“事故苗子事故苗子”避免事故的发生。避免事故的发生。“事故金字塔理论事故金字塔理论”：对对330起跌倒事故分析起跌倒事故分析 300：29：1消除隐患、事故苗子，预防为主。300291重伤或死亡重伤或死亡1起起轻伤或微伤轻伤或微伤29起起无伤害或事故苗子无伤害或事故苗子300起起海海因因里里希希法法则则第2页，此课件共36页哦没发生事故不等于不会发生事故。根据没发生事故不等于不会

2、发生事故。根据著名的安全管理金字塔理论（海因里析法著名的安全管理金字塔理论（海因里析法则）的概率统计，每发生则）的概率统计，每发生1 1起死亡事故，会起死亡事故，会发生发生3030起损工事故、起损工事故、300300件医疗和限工事件医疗和限工事故、故、30003000件未遂事故和急救箱事件、件未遂事故和急救箱事件、3000030000件不安全行为和导致不安全条件数。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，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。冰山能浮出水面的部分只是一角而已。海因里希法则海因里希法则第3页，此课件共36页哦关注安全关注

3、安全 关爱生命关爱生命造成生产安全事故的原因v1.人的因素v2.物的因素v3.人与物的综合因素第4页，此课件共36页哦5 化工过程分析化工过程分析5.1 系统的可靠性与可靠度分析系统的可靠性与可靠度分析化工系统可靠度的定义：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，用概率或程度，用R表示表示(0R1)。对重复性或周期性的动作：对重复性或周期性的动作：式中式中 R可靠度；可靠度；V成功操作次数；成功操作次数；F失败次数；失败次数；T试验次数。试验次数。第5页，此课件共36页哦5.1.1 系统的可靠度系统的可靠度(

4、1)串联结构串联结构式中式中 Rsys系统可靠度；系统可靠度；Rj第第 j 单元可靠度。单元可靠度。(2)并联结构并联结构图图5.1 串联结构图串联结构图R1R2RnR1R2Rn图图5.1 并联结构图并联结构图串联串联：组成系统的所有单元中任一：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单元的失效就会导致整个系统失效的逻辑关系。逻辑关系。并联并联：组成系统的所有单元都失效时系：组成系统的所有单元都失效时系统才失效的逻辑关系。统才失效的逻辑关系。第6页，此课件共36页哦失败次数：失败次数：F1=(1-R1)T F2=(1-R2)(1-R1)T Fn=(1-Rn)(1-R2)(1-R

5、1)T =(1-Rj)T(2)并联结构并联结构R1R2Rn图图5.1 并联结构图并联结构图第7页，此课件共36页哦 解：解：R串串sys=Rj =R1R2R3 =0.750.8750.4 =0.2625例例 5.1 R1=0.75;R2=0.875;R3=0.4。分别按串联和并联计算系统的可。分别按串联和并联计算系统的可靠度。靠度。R1R2R3并联并联串联串联R1R2R3串联单元数越少串联单元数越少R 越大，并联单元数越多越大，并联单元数越多R 越大。化越大。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

6、联设设备，流程简单，单个设备可靠性高；并考虑并联设备。备。R并并sys=1-(1-Rj)=1-(1-R1)(1-R2)(1-R3)=0.981第8页，此课件共36页哦确保系统有较高的可靠性化化工工系系统统一一般般是是有有序序的的串串联联结结构构形形式式。为为了了确确保保系系统统有有较较高高的的可可靠靠性性，由由上上述述分分析析式式可可见见，在在工工艺艺流流程程的的设设计计上上应应力力求求设设备备少少，流流程程简简单单，单单个个设设备备的的可可靠靠度度高高；并并应应考考虑虑在在可可靠靠性性低低的的卡卡脖脖环环节节考考虑虑配配置置并并联联设设备备，如如果果由由经经济济合合理理性性上上进进行行分分析

7、析，经经济济合合理理时时应应予予以以并并联联备备用用设设备备。这是这是化工系统过程设计化工系统过程设计可靠性设计的一般原则。可靠性设计的一般原则。第9页，此课件共36页哦生产框图及等效图生产框图及等效图R11A1原料原料1R121R122R13A2原料原料2R21R22R231R232R3R41R42产品产品R11A1原料原料1R12R13A2原料原料2R21R22R23R3产品产品R4R1原料原料R2R3产品产品R4第10页，此课件共36页哦 解：解：Rsys=Rj=R1R2R3R4v R1=R11R12R13 ;R12=1-(1-R121)(1-R122)v R1=R111-(1-R121

8、)(1-R122)R13v R2=R21R22R23 ;R23=1-(1-R231)(1-R232)v R2=R21R221-(1-R231)(1-R232)v R4=1-(1-R41)(1-R42)求取全流程可靠度求取全流程可靠度RsysRsys=R1R2R3R4 =R111-(1-R121)(1-R122)R13R21R221-(1-R231)(1-R232)R31-(1-R41)(1-R42)第11页，此课件共36页哦5 化工过程分析化工过程分析5.2 安全性及损失的预防安全性及损失的预防表表5.1 31个工厂过程重大事故及事故原因统计个工厂过程重大事故及事故原因统计序号序号事故原因事故

9、原因所占比例所占比例/%1设备损坏设备损坏312对物料的性能考虑不足对物料的性能考虑不足203操作失误操作失误174化工过程问题化工过程问题115缺乏防护规程缺乏防护规程86物质移动发生事故物质移动发生事故47设计结构不合理设计结构不合理38工厂位置不合理工厂位置不合理49工厂方案不合理工厂方案不合理3第12页，此课件共36页哦5.2.1 危险率分析与描述方法危险率分析与描述方法事故死亡频率事故死亡频率(FAFR)的定义：的定义：在某种情况下暴露或工作在某种情况下暴露或工作108小时发生死亡的数目。也可定义为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人在某种环境或情况下工作

10、50年，每年工作年，每年工作50周，每周工作周，每周工作40小小时的死亡人数。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。的死亡概率。FAFR=8？行业行业FAFR行业行业FAFR行业行业FAFR工厂环境工厂环境4金属制造、造船金属制造、造船8机器装备机器装备65服装制鞋服装制鞋0.15农业农业10家务家务1制本制本1.3采煤采煤40坐火车旅行坐火车旅行5木器家具木器家具3铁路铁路45坐汽车旅行坐汽车旅行57表表5.2 不同行业及环境下的不同行业及环境下的FAFR值值飞机失事的概率飞机失事

11、的概率第13页，此课件共36页哦5.2.1 危险率分析与描述方法危险率分析与描述方法职业职业死亡原因死亡原因FAFR职业职业死亡原因死亡原因FAFR制鞋业制鞋业鼻病鼻病(癌癌)6.5肺病肺病(癌癌)男男:115女女:205印刷印刷肺、气管病肺、气管病10橡胶工人橡胶工人膀胱、肾病膀胱、肾病235油脂业油脂业320炼镉工人炼镉工人前列腺病前列腺病700木工木工鼻病鼻病(癌癌)35制镍工人制镍工人肺病肺病(癌癌)330采铀业采铀业肺病肺病(癌癌)70萘胺制造萘胺制造膀胱、肾病膀胱、肾病1200化纤制造、化纤制造、纺织纺织冠心病冠心病150制造、机制造、机器装配器装配气管病气管病520烧炭烧炭气管病

12、气管病(癌癌)140 表表5.2 不同化学环境长时间停留下的不同化学环境长时间停留下的FAFR值值 续续石棉工人石棉工人第14页，此课件共36页哦石油化工行业石油化工行业危险性职业病危险性职业病第15页，此课件共36页哦化工产品图第16页，此课件共36页哦（一）油气开采v石油勘探石油勘探v钻井作业钻井作业v井下作业井下作业v采油采气生产采油采气生产v油气集输油气集输v辅助生产辅助生产石油化工行业的主要生产工艺装置石油化工行业的主要生产工艺装置第17页，此课件共36页哦（二）石油炼制（二）石油炼制v常减压装置v催化裂化装置v延迟焦化装置v蜡油加氢装置v加氢裂化装置v连续重整装置v芳烃抽提装置v加

13、氢精制装置（航煤、柴油、汽油）v气体分馏装置v酮苯脱蜡装置v 汽油吸附脱硫装置v 溶剂脱沥青装置v 制氢装置v 糠醛装置v 白土装置v 酸性水汽提装置v 溶剂再生装置v 硫磺回收装置 第18页，此课件共36页哦（三）化工装置（三）化工装置v乙烯裂解装置v乙二醇/环氧乙烷装置v环氧丙烷装置v丁二烯抽提装置v裂解汽油加氢装置v芳烃抽提装置v苯乙烯装置v苯酚丙酮装置v醚化装置v二甲苯装置v氯碱装置v丙烯腈装置v聚乙烯装置v聚丙烯装置v聚苯乙烯装置v聚氯乙烯装置v顺丁橡胶装置v丁苯橡胶v丁基橡胶v氯丁橡胶v丁腈橡胶v腈纶装置v合成氨装置v尿素装置 第19页，此课件共36页哦（四）辅助装置及公用工程设施

14、（四）辅助装置及公用工程设施v空分空压装置空分空压装置v污水处理装置污水处理装置v热电装置热电装置v维修车间维修车间v电仪车间电仪车间v供水车间供水车间v化学水化学水v分析化验分析化验第20页，此课件共36页哦常减压装置工艺流程简图常减压装置工艺流程简图常减压装置工艺流程简图常减压装置工艺流程简图第21页，此课件共36页哦乙烯裂解装置工艺流程简图乙烯裂解装置工艺流程简图第22页，此课件共36页哦1 1、生产性毒物生产性毒物生产性毒物生产性毒物 直接接触有直接接触有300300余种，其中高毒余种，其中高毒3030余种余种（硫化氢、氨、苯、丙烯腈等）。常用危险化学品有（硫化氢、氨、苯、丙烯腈等）。

15、常用危险化学品有余种，具有易燃易爆、氧化、腐蚀、有毒等特余种，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剂，化工原料与产品三大类2 2、生产性粉尘生产性粉尘生产性粉尘生产性粉尘 煤尘、电焊尘、水泥尘、催化剂尘、煤尘、电焊尘、水泥尘、催化剂尘、纤维尘等纤维尘等 3 3、物理因素物理因素物理因素物理因素 噪声、振动、高温、低温、紫外辐射、电噪声、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、微波离辐射（种源相）、非电离辐射（工频电场、微波等）等）4 4、生物因素生物因

16、素生物因素生物因素 血吸虫、其它（蚊、蚤等）血吸虫、其它（蚊、蚤等）5 5、心理因素心理因素心理因素心理因素 单调作业、夜班作业、脑力作业等单调作业、夜班作业、脑力作业等石油化工主要职业病危害种类石油化工主要职业病危害种类第23页，此课件共36页哦（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肿瘤出现高发现象。例如生产氯乙烯单体的工人发生肝。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血管肉瘤，接触石棉工人发生间皮瘤等第24页，此课件共36页哦 石油化工企业生产性有毒物质影响范围及暴露石油化工

17、企业生产性有毒物质影响范围及暴露（接触）人群分布（接触）人群分布 第25页，此课件共36页哦急性职业中毒情况急性职业中毒情况第26页，此课件共36页哦急性硫化氢中毒作业系统统计急性硫化氢中毒作业系统统计序序 号号 作作 业业 系系 统统 构成比（构成比（%）1 1 巡检巡检/操作操作 23.1323.132 2 检修检修 17.1617.163 3 吹扫吹扫/清油清油 14.1814.184 4 装瓶装瓶 11.9411.945 5 管线脱水管线脱水 11.1911.19 6 6 排污排污 8.28.27 7 检尺检尺 6.726.728 8 其它其它 7.467.46第27页，此课件共36页

18、哦目前已确认的目前已确认的主要职业致癌物及生产过程主要职业致癌物及生产过程 致癌物致癌物致癌部位致癌部位4-4-氨基联苯氨基联苯膀胱膀胱砷及其化合物砷及其化合物 肺、皮肤、肝、血管肉肺、皮肤、肝、血管肉瘤瘤石棉石棉 胸、腹膜（间皮瘤）、肺、胸、腹膜（间皮瘤）、肺、喉、胃肠道、肾喉、胃肠道、肾苯苯白血病（急性非淋巴性）白血病（急性非淋巴性）联苯胺联苯胺 膀胱膀胱 铍及其化合物铍及其化合物 肺肺 N-N-N-N-双（双（2-2-氯乙基）氯乙基）-2-2-萘氨萘氨 膀胱膀胱 氯甲甲醚，双氯甲醚氯甲甲醚，双氯甲醚 肺（主要为燕麦细胞）肺（主要为燕麦细胞）镉及其化合物镉及其化合物 肺、前列腺肺、前列腺

19、第28页，此课件共36页哦铬酸盐，六价铬铬酸盐，六价铬肺肺煤焦油煤焦油 皮肤、阴囊、肺、膀胱皮肤、阴囊、肺、膀胱 煤焦油沥青煤焦油沥青 皮肤、阴囊、肺、膀胱皮肤、阴囊、肺、膀胱 环氧乙烷环氧乙烷 血液血液 未处理和略处理的矿物油未处理和略处理的矿物油 皮肤、阴囊、肺皮肤、阴囊、肺 芥子气芥子气 肺肺-萘胺萘胺 膀胱膀胱 镍及其化合物镍及其化合物 肺、鼻窦肺、鼻窦 氡及其衰变物氡及其衰变物 肺肺 页岩油页岩油 皮肤、阴囊皮肤、阴囊 二氧化硅，结晶型二氧化硅，结晶型 肺肺 煤烟灰煤烟灰 皮肤、肺、膀胱皮肤、肺、膀胱 含石棉纤维的滑石粉含石棉纤维的滑石粉 肺、间皮瘤肺、间皮瘤 紫外线辐射紫外线辐射

20、皮肤皮肤 氯乙烯氯乙烯 肝（血管肉瘤）、脑、肺肝（血管肉瘤）、脑、肺 木尘木尘 鼻腔鼻腔 第29页，此课件共36页哦生产过程生产过程致癌部位致癌部位铝生产铝生产 肺、膀胱肺、膀胱 金胺制造金胺制造膀胱膀胱 靴鞋制作及修理靴鞋制作及修理 白血病白血病 煤气制造煤气制造 肺、膀胱、皮肤、阴囊肺、膀胱、皮肤、阴囊 焦炭生产焦炭生产 肺、肾肺、肾 家具制造家具制造 鼻腔（主要腺癌）鼻腔（主要腺癌）铸铁和铸钢铸铁和铸钢 肺肺 异丙醇制造（强酸法）异丙醇制造（强酸法）鼻窦、喉鼻窦、喉 品红制造品红制造 膀胱膀胱 油漆工（职业接触）油漆工（职业接触）白血病白血病 橡胶工业橡胶工业 膀胱、白血病（淋巴性）、胃

21、、肺、膀胱、白血病（淋巴性）、胃、肺、皮肤、肠、前列腺、淋巴瘤皮肤、肠、前列腺、淋巴瘤 地下赤铁矿开采地下赤铁矿开采 肺肺 第30页，此课件共36页哦5.2.2 燃烧和爆炸指数燃烧和爆炸指数(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。燃烧和爆炸指数和爆炸趋势。燃烧和爆炸指数(FEI)较精确地反映了较精确地反映了物质潜在的燃烧和爆炸性能。物质潜在的燃烧和爆炸性能。(1)物质因子物质因子(MF)(2)特殊物质的危害因子特殊物质的危害因子(SMH)(3)一般过程的危害因子一般过程的危害因子(GPH)(4)专门过程的危害因子专门过程的危害因

22、子(SPH)于一个特定单元或物质的燃烧和爆炸指数于一个特定单元或物质的燃烧和爆炸指数FEI计算公式为计算公式为FEI=MF（1+SMH）（）（1+GPH）（）（1+SPH）第31页，此课件共36页哦5.3 化工过程能耗分析与评价化工过程能耗分析与评价 分析分析 5.3 的概念的概念物质的有效能，是指物质物质的有效能，是指物质(物系物系)所具有的能够转化所具有的能够转化有用功的那部分能量。有用功的那部分能量。AE=(H-T0S)-(H0-T0S0)式中式中 AE该物质该物质(物系物系)在给定状态下的有效能，在给定状态下的有效能，kj;H该物质该物质(物系物系)在给定状态下的焓，在给定状态下的焓，

23、kJ；S该物质该物质(物系物系)在给定状态下的熵，在给定状态下的熵，kJ；T0规定的参照状态下的温度，规定的参照状态下的温度，K。死态死态T0=298.15K；P=1atm；基础浓度；基础浓度(地球地球)。第32页，此课件共36页哦乘坐飞机旅行的乘坐飞机旅行的FAFR值值 飞机旅行是目前世界上最安全的交通工具，它绝少发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。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，这样飞上次飞机，这样飞上820

24、0年，才有可能会不幸遇到一次飞年，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，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。更不用说汽车、火车等其他交通工具了。按按3,000,000次航班一次事故，一次事故死次航班一次事故，一次事故死100人，每人，每次航班飞行次航班飞行2小时，小时，6106小时死小时死100人，人，FAFR=1667第33页，此课件共36页哦表表1 1 为英国各类工作的危险率。为英国各类工作的危险率。工业类型工业类

25、型FAFR值劳动一亿小值劳动一亿小时的死亡率时的死亡率年死亡概率每日年死亡概率每日8小小时，每月时，每月20天，天，每年每年1920小时小时化工化工3.56.7510-5英国全工业英国全工业47.6810-5钢铁钢铁81.5410-4捕鱼捕鱼356.7210-4煤矿煤矿407.6810-4铁路搬道员铁路搬道员458.6410-4建筑建筑671.2810-3飞机乘务员飞机乘务员2504.810-3拳击拳击70001.3410-1狩猎竞赛狩猎竞赛500009.610-1第34页，此课件共36页哦FAFR死亡频率死亡频率FAFR Fatal Accident Frequency Rates 第35页，此课件共36页哦燃烧和爆炸指数燃烧和爆炸指数(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、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。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物质系数是由美国消防协会规定的NF、NR(分别代表分别代表物质的燃烧性和化学活性物质的燃烧性和化学活性)决定的。决定的。第36页，此课件共36页哦