《安全系统工程第三版徐志胜版》课后答案.docx
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《安全系统工程第三版徐志胜版》课后答案
第一章课后习题解答
1、关于安全的定义很多，请思考什么是安全？
答：
安全是指免遭不可接受危险的伤害。
它是一种使伤害或损害的风险限制处于可以接受的水平的状态。
2、系统、安全系统、安全系统工程的定义是什么？
请辨析三者间的区别和联系。
答：
系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。
安全系统是以人为中心，由安全工程、卫生工程技术、安全管理、人机工程等几部分组成，以消除伤害、疾病、损失，实现安全生产为目的的有机整体，它是生产系统的一个重要组成部分。
安全系统工程是指应用系统工程的基本原理和方法，辨识、分析、评价、排除和控制系统中的各种危险，对工艺过程、设备、生产周期和资金等因素进行分析评价和综合处理，使系统可能发生的事故得到控制，并使系统安全性达到最佳状态的一门综合性技术科学。
区别与联系：
系统涵盖的范畴比安全系统广，安全系统是系统的一部分，它又由多个子系统组成。
而安全系统工程是进行安全系统分析的技术手段，它通过应用系统工程的原理和方法对安全系统进行分析和控制，使得系统安全性达到最佳状态。
3、安全系统工程是以安全科学和系统科学为基础理论的综合性学科，请问你认为安全系统工程的应遵循的基本观点有哪些。
答：
全局的观点、总体最优化的观点、实践性的观点、综合性的观点、定性和定量相结合的观点
4、安全系统工程的基本方法是什么？
答：
从系统整体出发的研究方法、本质安全方法、人—机匹配法、安全经济方法、系统安全管理方法
5、请简述安全系统工程的主要研究内容。
答：
系统安全分析：
充分认识系统的危险性
系统安全评价：
理解系统中的潜在危险和薄弱环节，最终确定系统的安全状况。
安全决策与控制：
根据评价结果，对照已经确定的安全目标，对系统进行调整，对薄弱环节和危险因素增加有效的安全措施，最后使系统的安全性达到安全目标所需求的水平。
第二章课后习题解答
1、安全检查表的优点有哪些?
其适用范围如何?
答：
（1）优点：
1 系统化、科学化，为事故树的绘制和分析，做好准备
2 容易得出正确的评估结果
3 充分认识各种影响事故发生的因素的危险程度（或重要程度）
4 按照原因事件的重要／顺序排列，有问有答，通俗易懂
5 易于分清责任。
还可以提出对改进措施的要求，并进行检验
6 符合我国现阶段的实际情况，为安全预测和决策提供坚实的基础
（2）适用范围：
安全检查表适用于对系统生命周期的各个阶段进行安全分析，适用范围涉及生产、工艺、规程、管理等多方面，对检查内容的列举过程即为危险辨识的过程。
该方法适用范围较广，分析精度相对较低，且检查表的质量受编制人员的知识水平和经验影响，生产中安全检查表需要在实践中不断修改完善。
2、使用预先危险分析法应注意哪些问题?
预先危险分析一般以表格形式列出，请编制PHA的典型格式表
。
答：
1 采取设计人员、操作人员和安技干部三结合的形式进行预先危险性分析；
2 对系统进行分解，按系统、子系统、系统元一步一步地进行。
突出重点，防止漏项；
3 采用迭代和抽象方法进行试析，准确分析出危险因素。
同时注意突出主要危险因素分析；
4 在可能条件下，最好事先准备一个检查表，指出查找危险性的范围。
PHA工作的典型格式表
地区（单元）:
会议日期:
图号:
小组成员:
危险/意外事故
阶 段
原 因
危险等级
对 策
事故名称
危险发生的阶段，如生产、试验、运输、维修、运行等
产生危害的原因
对人员及设备的危害
消除、减少或控制危险的措施
3、什么是故障类型与影响分析?
试采用“乘积评点法”对起重机防止过卷装置和钢丝绳两组系统进行FMECA分析。
答：
故障类型及影响分析（FailureModesandEffectsAanlysis，简称FMEA），是安全系统工程中重要分析方法之一。
它采取系统分割的概念，根据实际需要把系统分割成子系统，或进一步分割成元件。
然后对系统的各个组成部分进行逐个分析，寻求各组成部分中可能发生的故障、故障因素以及可能出现的事故，可能造成的人员伤亡的事故后果，查明各种故障类型对整个系统的影响，并提出防止或消除事故的措施。
4、HAZOP分析的适用条件如何？
试用HAZOP法对图2-8的反应器及产品输出单元进行分析。
答：
适用条件是，HAZOP分析必须由不同专业人员分组完成。
按照HAZOP分析法，首先根据工厂生产工艺划分工艺单元如下:
①物料A存储输送单元，即从盛有物料A的供料罐到反应器之间的管道，包括泵A;②物料B存储输送单元，即从盛有物料B的供料罐到反应器之间的管道，包括泵B;③反应器及产品输出单元，即反应器及相应物料或产品输出管道。
此处对上述①工艺单元进行HAZOP分析，见表2-26。
对关键工艺单元，由引导词进行引导，形成偏差，分析偏差可能产生的原因、可能导致的后果，进而提出安全措施建议。
对于其他工艺单元
，亦可采用类似方法进行分析，直至对该生产系统的所有部分都分析完毕，并对结果进行整理和记录。
5、在JHA分析中，通常把正常的工作分解为若干步骤，对每一步骤的危害进行辨识，本章列出了辨识清单的部分内容，在此基础上，你是否有新的分类方法对辨识内容进行归类？
答：
作业危险分析，可从三个角度对便是内容进行分类，人---机体----环境。
人的方面主要是，操作员本身的身体素质和心理条件，是否先前有疾病或者心脏病等，操作员操作过程中是否严格按规范进行作业，是否存在懒惰和侥幸心理。
机体的方面来说，主要是机器、设备的可靠性，在操作过程中是否有机器部件和小零件脱落等，还有就是机器的高温和高有压可能带来危险。
环境的方面来说，在操作员状态很好和机器可靠性很高的前提下，操作时有无自然的灾害出现，比如地震，暴风等，或者周围存在可能随时导致事故发生的危险品，给作业带来威胁。
6、某废气洗涤系统如图2-13所示，废气中主要危险有害气体包括：
HCL气体、CO气体。
洗涤流程如下：
为了稀释废气中CO气体和HCL气体的浓度，在洗涤废气之前先向废气中通入一定量的氮气，然后再进行洗涤。
首先NaOH溶液反应器，会吸收混气中的HCL气体，HCL气体处理完后，会进入到第二个CO处理的氧化反应器，在这里会供应氧气进来，跟CO起反应燃烧，然后产生CO2排放到大气。
（1）简要说明以下安全评价方法：
安全检查表法、预先危险性分析、故障类型及影响分析、危险和可操作性研究及故障树分析方法各自主要适用的评价对象。
（2）从以上评价方法中选出一种最适用本例的方法对该系统中氮气流量危险有害因素进行分析。
答：
（１）安全检查表：
整个系统潜在的危险因素进行评价；预先危险性分析是一种定性分析，对系统存在的危险性类型、来源、出现条件、导致事故的后果进行分析评价；故障类型及影响分析采用的是系统分割的方式，把系统分割成子系统，再分割成元件，所以其评价对象是子系统元件；危险和可操作性研究是以引导词为引导，对工艺过程的状态参数进行评价分析，适用有不同专业人员；故障树分析法，是一种定性定量的分析方法，评价对象是各个系统，采用逻辑关系将事故因果关系有方向的表示，并计算出事故的概率。
（2）我觉得采用危险性与可操作性分析的方法，该方法的引导词是氮气流量，氮气流速和氮气的量可改变管道的压力以及CO的浓度，影响NAOH吸收HCL的效率，若导致废气中的HCL没被有效吸收，废气的HCL气体排出大气，污染环境；氮气的量若过多，因氮气的密度比氧气小，漂浮在上层，累积过多，影响CO和氧气的反应，进而导致反应停止进行。
第三章课后习题解答
1、补充【例3-11】的详细计算过程。
T=A1A2A3=（A4+A5）（X7+X8）（X9+X10+X11）
=[（X1+X2）+C1（X3+X4+X5+X6）]（X7+X8）（X9+X10+X11）
=（X1+X2+C1X3+C1X4+C1X5+C1X6）（X7+X8）（X9+X10+X11）
2、石棉瓦是一种大量应用在简易房屋、临时工棚的屋面结构上的轻型建筑材料。
它的优点是页面大、重量轻、使用方便、价格便宜、施工速度快、经济效益好，缺点是强度差、质地脆，受压易破碎，故在搭建或检修施工中踏在石棉瓦上极易发生坠落伤亡事故。
当踏破石棉瓦坠落，且高空作业、地面状况不好时，则导致坠落伤亡事故。
事故是由于安全带不起作用和脚踏石棉瓦所造成的。
而未用安全带、安全带损坏、因移位安全带取下、支撑物损坏等是造成安全带不起作用的原因;而脚踏石棉瓦发生坠落由以下几个因素引起:
脚下滑动踏空、身体不适或突然生病、身体失去平衡、椽条强度不够、桥板倾翻、未铺桥板、桥板铺得不合理。
（1）画出事故树，求最小割集，并画出事故树等效图。
（2）画出成功树，求最小径集，并画出成功树等效图。
（3）结构重要度分析。
（4）求顶上事件的概率。
基本事件的概率值见表
表3-6基本事件的概率值
代 号
名 称
qi
代 号
名 称
qi
X1
未用安全带
0.15
X7
身体失去平衡
0.005
X2
安全带损坏
0.0001
X8
椽条强度不够
5×10-5
X3
因移动而取下
0.25
X9
桥板倾翻
1×10-4
X4
支撑物损坏
0.001
X10
未铺桥板
0.001
X5
脚下滑动踏空
0.005
X11
桥板铺得不合理
0.001
X6
身体不适或突然发病
1×10-5
X12
高度、地面状况
0.3
答：
（1）事故树：
T=M1X12M2=（X1+X2+X3+X4）X12（X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11）
事故树的最小割集：
{X1，X12，X5}、{X2，X12，X5}、{X3，X12，X5}、{X4，X12，X5}、{X1，X12，X6}、{X2，X12，X6}、{X3，X12，X6}、{X4，X12，X6}、{X1，X12，X7}、{X2，X12，X6}、{X3，X12，X6}、{X4，X12，X6}、{X1，X12，X7}、{X2，X12，X7}、{X3，X12，X7}、{X4，X12，X7}、{X1，X12，X8}、{X2，X12，X8}、{X3，X12，X8}、{X4，X12，X8}、{X1，X12，X9}、{X2，X12，X9}、{X3，X12，X9}、{X4，X12，X9}、{X1，X12，X10}、{X2，X12，X10}、{X3，X12，X10}、{X4，X12，X10}、{X1，X12，X11}、{X2，X12，X11}、{X3，X12，X11}、{X4，X12，X11}。
（2）成功树：
最小径集为{X12}、{X1，X2，X3，X4}、{X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11}
等效图：
（3）结构重要度排序：
I（12）＞I
（1）=I
（2）=I（3）=I（4）＞I（5）=I（6）=I（7）=I（8）=I（9）=I（10）=I（11）
（4）Ig
（1）=Ig
（2）=Ig（3）=Ig（4）
=q12q5+q12q6+q12q7+q12q8+q12q9+q12q10+q12q11
Ig（5）=Ig（6）=Ig（7）=Ig（8）=Ig（9）=Ig（10）=Ig（11）
=q1q12+q2q12+q3q12+q4q12
3、某反应器系统如图所示。
该反应是放热的，为此在反应器的夹套内通入冷冻盐水以移走反应热。
如果冷冻盐水流量减少，会使反应器温度升高，反应速度加快，以致反应失控。
在反应器上安装温度测量控制系统，并与冷冻盐水入口阀门联结，根据温度控制冷冻盐水流量。
为安全起见，安装了温度报警器，当温度超过规定值时自动报警，以便操作者及时采取措施。
该系统各安全功能故障率见表，试以冷冻盐水减少为初始事件编制事件树，并计算出现反应失控的概率。
表3-7 某型号反应器安全功能故障率
安全功能
温度报警器报警
操作者发现超温
操作者恢复冷却剂流量
操作者紧急
关闭反应器
故障率
0.01
0.25
0.25
0.1
图3-48 某型号反应器示意图
答：
当温度升到报警温度时，如果报警仪失效，操作者将不会发现，反应系统没有采取及时的措施，系统失败。
如果报警器正常工作，操作者未能发现超温警报，系统失败。
如果报警器正常工作，操作者也发现了警报，但是采取增加冷冻水措施失败，且关停系统也失败，系统失败。
（A）冷冻盐水流量减少，温度升高到超温报警线
（B）超温报警仪报警，提醒操作工超温
（B）报警仪失效，未报警
（C）操作工发现超温
（C）操作工未发现超温
（D）操作者恢复冷却剂流量
（D）操作工采取的增加冷冻水流量措施失败
（E）操作工紧急关停反应系统
（E）未能关停反应系统，失败
F（s）=0.01+0.99×0.25+0.99×0.75×0.75×0.1=0.31319
4.火灾发展一般可以分为四个阶段，初期阶段、发展阶段、全盛阶段和衰减阶段。
假设一个建筑防火分区失火，如果灭火器和自动水喷淋系统灭火失败，就会导致火灾进一步发展，这时灭火器或自动水喷淋系统已经不能有效地控制扑灭火灾，火灾就会超过阶段Ⅰ而发展到阶段Ⅱ。
在阶段Ⅱ火灾处于发展阶段，人们可以使用室内消火栓将火灾扑灭。
这个阶段影响火灾发展的主要因素是室内消火栓和排烟设备的工作状况。
在阶段Ⅱ，室内温度逐渐升高，同时会产生大量高温、有毒的烟气，这些高温、有毒的火灾烟气对人员使用室内消火栓扑救火灾十分不利。
所以，排烟设备的及时起动是保证人员使用室内消火栓成功扑灭火灾的关键。
（1）试以火灾发展超出阶段Ⅰ为初始事件，考虑排烟设备和室内消火栓的情况，用事件树方法分析阶段Ⅱ火灾发展的可能结果。
（2）假设排烟设备成功开启的概率为P1，室内消火栓成功灭火的概率为P2，试计算阶段Ⅱ火灾发展的可能后果的概率。
答：
（1）排烟设备启动失败，直接导致浓烟蔓布，操作人员无法接近消火栓，灭火失败。
排烟设备启动成功但消火栓灭火失败，也将导致灭火失败。
（A）排烟设备启动成功
（A）排烟设备启动失败
（B）消火栓灭火成功
（B）消火栓灭火失败
（2）灭火成功的概率：
P（S）=P1P2
灭火失败的概率：
P（F）=1-P1+P1（1-P2）=1-P1P2
5.已知某事件T的事故树如图所示。
（1）试计算此事故树的最小割集、最小径集，并进行分析。
（2）用qi表示各基本事件Xi发生的概率，q1=0.01;q2=0.02;q3=0.03;q4=0.04，计算顶上事件发生的概率。
（3）分析各基本事件的结构重要度和概率重要度。
图3-49 某事故树示意图
答：
（1）T=M1M2=（M3+X1）（X4+M4）=（X2X3+X1）（X4+M5X1）
=（X2X3+X1）[X4+（X2+X4）X1]
=X1X2+X1X4+X2X3X4
最小割集为{X1，X2}、{X1，X4}、{X2，X3，X4}
（2）T′=M1′+M2′=M3′X1′+X4′M4′
=（X2′+X3′）X1′+X4′（M5′+X1′）
=（X2′+X3′）X1′+X4′（X2′X4′+X1′）
=[（X1+X2）（X1+X3）（X1+X4）（X2+X4）]′
T=（X1+X2）（X1+X3）（X1+X4）（X2+X4）
最小割集为{X1，X2}、{X1，X3}、{X1，X4}、{X2，X4}
（3）利用最小径集分析结构重要度I
（1）＞I
（2）=I（4）＞I（3）
概率重要度：
Ig
（1）=q4+q2=0.03
Ig
（2）=q1+q3q4=0.0112
Ig（3）=q4q2=0.0008
Ig（4）=q1+q2q3=0.0106
第四章课后习题解答
1、什么是安全评价？
它包括哪些内容？
它和安全分析有何联系？
答：
安全评价是以实现安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，辨识与分析工程、系统、生产经营活动中的危险、有害因素，预测发生事故造成职业危害的可能性及其严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，做出评价结论的活动。
内容包括：
危险性识别和危险度评价。
安全分析是对评价系统、工程中存在的风险、有害因素进行分析识别，找出危险来源，而安全评价不仅要分析识别危险有害因素，还要提出安全控制措施，预防事故的发生。
2、按照评价结果的量化程度，安全评价方法可分为哪几类？
请举例说明（每种类型至少三例）；按照项目实施阶段，安全评价方法可分为哪几类？
答：
三类。
定性安全评价方法，定量安全评价方法，综合评价。
1）定性安全评价：
安全检查表、预先危险性分析、危险可操作性研究分析法、故障类型和影响分析。
2）定量安全分析：
道化学公司火灾爆炸危险指数评价法、蒙德火灾爆炸毒性指数评价法、易燃易爆有毒重大危险源评价法、故障树分析、事件树分、概率风险评价法、伤害（或破坏）范围评价法、危险指数评价法。
3）综合评价：
事故后果安全评价法、故障树分析、事件树分析。
按照项目实施阶段，安全评价方法可分：
安全预评价、安全验收评价、安全现状评价。
3、简述安全评价的原理。
答：
1）相关性原理：
相关性原理是系统工程的原理之一。
这个原理告诉我们:
在分析和处理问题时，要恰当地分析和处理系统内外因素、各层次之间的联系（即相关性），以达到强化整体效应的目的。
一个系统，其属性、特征与事故和职业危害存在着因果的相关性，这是系统因果评价方法的理论基础
。
2）类推原理：
类比推理是根据两个或两类对象之间存在着某些相同或相似的属性，从一个已知对象具有某个属性来推出另一个对象具有此种属性的一种推理。
3）惯性原理：
任何事物在其发展过程中，从其过去到现在以及延伸至将来，都具有一定的延续性，这种延续性称为惯性。
4）量变到质变原理：
任何一个事物在发展变化过程中都存在着从量变到质变的规律。
同样，在一个系统中，许多有关安全的因素也都一一存在着量变到质变的规律;在评价一个系统的安全时，也都应用着从量变到质变的原理。
4、简述系统安全评价的程序。
答：
（1）准备阶段。
明确被评价对象和范围，收集国内外相关法律法规，技术标准及工程、系统的技术资料。
（2）危险、有害因素识别与分析。
根据被评价的工程、系统的情况，识别和分析危险、有害因素，确定危险、有害因素存在的部位、存在的方式，事故发生的途径及其变化的规律。
（3）定性、定量评价。
在危险、有害因素识别和分析的基础上，划分评价单元，选择合理的评价方法，对工程、系统发生事故和职业危害的可能性和严重性进行定性、定量评价。
（4）安全对策措施。
根据定性、定量评价结果，提出消除或减弱危险、有害因素的技术和管理措施及建议。
（5）评价结论及建议。
简要地列出主要危险、有害因素的评价结果，指出工程、系统应重点防范的重大危险因素，明确生产经营者应重视的重要安全措施。
（6）编制安全评价报告。
依据安全评价的结果编制相应的安全评价报告。
5、对危险物质加工处理进行安全评价一般采用哪几种安全评价方法，各自的安全评价程序如何？
答：
（1）美国道（DOW）化学公司火灾爆炸指数（F&EI）评价法。
评价程序如下：
（2）英国帝国化学公司火灾爆炸毒性指数评价法（蒙德法），评价程序如下：
（3）日本劳动省化工企业六阶段安全评价法
评价程序：
1）有关资料整理和讨论
2）定性评价。
3）定量评价。
4）安全措施
5）由事故案例进行再评价
6）用事故树进行再评价。
（4）化工企业安全评价法
评价程序：
1）企业危险指数D
2）企业安全系数C
3）企业危险等级划分
4）企业安全等级划分
（5）易燃、易爆、有毒重大危险源安全评价法，评价程序如下：
（6）化工企业保护层分析（LOPA）法，评价程序包括：
1）场景识别与筛选。
2）初始事件确认。
3）IPL评估。
4）场景频率计算。
5）评估风险，做出决策。
6）重复步骤2）~5）直到所有的场景分析完毕。
7）后续跟踪和审查。
具体如下：
6、在DOW火灾爆炸指数评价法中，某一工艺单元物质系数MF为10，一般工艺危险系数F1为2.5，特殊工艺危险系数F2为4.0，请计算该工艺单元危险系数和火灾爆炸指数。
答：
已知工艺单元物质系数MF=10，一般工艺危险系数F1=2.5，
特殊工艺危险系数F2=4.0
工艺单元危险系数F3=F1F2，得
F3=2.5×4.0=10.0
火灾爆炸指数F&EI=MF×F3，得
F&EI=10×10=100
7、选择你熟悉的生产工艺过程，应用LEC法、MES评价法及MLS评价法对其进行安全评价。
答:
在一间生产车间里，有一台没有安全防护装置的机器，有时不注意会把手挤伤，以往曾经发生过这类事（大约是五年前），造成一只手残疾，但没有造成人员死亡。
下面应用LEC法进行安全评价：
D=LEC
式中--事故发生的可能性属于“相当可能发生”，L=6；
人员暴露情况属于“逐日暴露于危险环境”，E=6；
发生事故后果的严重度属于“致残”，C=3
所以，生产作业条件危险性分值D=LEC=6×6×3=108；
危险分级，属于显著危险
下面应用MES法进行安全评价：
R=MES
式中—控制措施的状态属于“无控制措施”，M=5；
人员暴露情况属于“逐日暴露于危险环境”，E=6;
事故后果的严重程度属于“永久失能伤害”，S=4；
所以，生产作业条件的危险程度分值R=5×6×4=120；
参考危险分级，属于二级危险。
下面应用MLS法进行安全评价：
R=∑i=1nMiLi（Si1+Si2+Si3+Si4）
式中—属于一种危险因素，n=1;
控制与监控措施的状态M=5+5=10；
事故发生的频率属于“5年生过1次”，L=1/5;
该事故发生可能的一次性伤亡损失属于“重伤”，S=10
所以，生产作业条件的危险程度的分值R=10×1/5×10=20
参考危险分级，属于二级危险
8、DOW火灾爆炸指数评价法和ICImond法有何区别和联系？
答:
联系：
都是针对化工工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应危险性进行分析评价，且都是因为涉及大量参数的选取，影响了评价结果的准确性；
区别：
ICImond（蒙德法）突出了毒性对评价单元的影响；在考虑火灾爆炸、毒性危险方面的影响范围及安全补偿措施方面都较道化法更为全面。
9、已知对某化工装置“冷却水无流量”偏差的HAZOP分析结果如表4-27所示，请采用LOPA法对此进行风险分析（IE典型频率值、典型IPL的PFD请查阅《保护层分析（LOPA）方法应用导则》（AQ/T3054-2015）。
表4-27某化工装置部分HAZOP分析表
序号
偏差
原因
后果
保护措施
后果严重性
1
冷却水无
流量
冷却水泵故障停
反应器超温超压，可能发生爆炸
反应器温度高报警和人员响应
反应器温度高联锁
启动备用泵
5
冷却水阀故障关
反应器温度高报警和人员响应
反应器温度高联锁
冷却水阀旁路调节
10、概率危险性安全评价的程序如何，如何确定安全目标？
答：
程序包括：
系统内危险源的辨识、估算事故发生的概率、推算事故后果、计算危险度、与事先所设定的安全目标值相比较。
可根据以下几点确定安全目标：
1）根据可接受的个人危险或集体危险来确定安全目标
2）根据经济性确定安全目标
3）根据事故统计结果确定安全目标
11、安全管理评价包括哪些内容?
答：
安全管理评价包括：
（1）现代安全管理方法的应用
（2）8种安
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