石油大学安全系统工程复习题附答案

《安全系统工程》综合复习资料

题型

一、简答题，共40分（其中包括5个小题，每个小题8分）；二、基本知识（包括计算、分析题），一般为35分；三、综合应用，一般为25分。

一、简答题

1．解释下列基本概念

（1）系统：系统就是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。 （2）可靠性：可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

（3）可靠度：可靠度是衡量系统可靠性的标准，它是指系统在规定的时间内完成规定功能的概率。 （4）安全标准：约定定量化的风险率或危害度是否达到我们要求的(期盼的)安全程度，需要有一个界限、目标或标准进行比较，这个标准我们就称之为安全标准。

（5）安全评价：安全评价就是对系统存在的安全因素进行定性和定量分析，通过与评价标准的比较得出系统的危险程度，提出改进措施。

（6）径集：在事故树中，当所有基本事件都不发生时，顶事件肯定不会发生。然而，顶事件不发生常常并不要求所有基本事件都不发生，而只要某些基本事件不发生顶事件就不会发生；这些不发生的基本事件的集合称为径集，也称通集或路集。

（7）安全系统：安全系统是由与生产安全问题有关的相互联系、相互作用、相互制约的若干个因素结合成的具有特定功能的有机整体。

（8）风险率：风险发生的概率与事故后果之间的乘积。

（9）权重：权重是表征子准则或因素对总准则或总目标影响或作用大小的量化值。

（10）稀少事件：稀少事件是指那些发生的概率非常小的事件，对它们很难用直接观测的方法进行研究，因为它们不但“百年不遇”，而且“不重复”。

（11）最小割集：在事故树中，我们把引起顶事件发生的基本事件的集合称为割集，也称截集或截止集。一个事故树中的割集一般不止一个，在这些割集中，凡不包含其他割集的，叫做最小割集。换言之，如果割集中任意去掉一个基本事件后就不是割集，那么这样的割集就是最小割集。 （12）故障：故障就是指元件、子系统或系统在运行时达不到规定的功能。 2. FMECA主要包括哪两个方面？ （1）故障类型和影响分析；

（2）危险度分析。

3．为什么要进行危险度分析？ 评价每种故障类型的危险程度。

4. 安全系统工程的研究对象和研究内容是什么？

（1）研究对象：人子系统，机器子系统，环境子系统这三个子系统相互影响、相互作用的结果就使系统总体安全性处于某种状态，安全系统工程的研究对象就是这种“人-机-环境”系统。 （2）研究内容：安全系统工程是专门研究如何用系统工程的原理和方法确保实现系统安全功能的科学技术。其主要技术手段有系统安全分析、系统安全评价和安全决策与事故控制。 5. Mond法的评价步骤是什么？

其评价步骤可以归纳为如下五个方面: （1）确定需要评价的单元。 （2）计算道氏综合指数D。 （3）计算综合危险性指数R。

（4）采取安全措施后对综合危险性重新进行评价。 （5）改进工艺，对危险性项目采取适当的保护和预防措施。 6. 何谓决策？简述决策的一般过程。

决策指人们在求生存与发展过程中，以对事物发展规律及主客观条件的认识为依据，寻求并实现某种最佳(满意)准则和行动方案而进行的活动。

决策的一般过程：提出问题，明确目标，构造模型，分析评价，然后实施。 7. “灰”的主要含义是什么？举出三个灰现象的例子。 信息不完全和非惟一性是“灰”的主要含义。

灰现象：傍晚天黑的程度，人年老的程度，天气的舒适程度等。 8. 危险性一般可分为几个等级？各级的含义如何？ （1）I级:安全的，暂时不能发生事故，可以忽略；

（2）Ⅱ级:临界的，有导致事故的可能性，事故处干临界状态，可能造成人员伤亡和财产损失，应该采取措施予以控制；

（3）Ⅲ级:危险的，可能导致事故发生，造成人员伤亡或财产损失，必须采取指施进行控制； （4）Ⅳ级：灾难的，会导致事故发生，造成人员严重伤亡或财产巨大损失，必须立即设法消除。 9．何谓模糊决策(评价)？

利用模糊数学的办法将模糊的安全信息定量化，从而对多因素进行定量评价与决策，就是模糊

决策(评价)。

10.为什么说安全系统具有典型的灰色特征？ （1）表征系统安全的参数是灰数。 （2）影响系统安全的因素是灰元。 （3）构成系统安全的各种关系是灰关系。

因此，安全系统是信息部分己知、部分未知的不具有物理原型的本征性灰色系统。 11. 人的工效与其承受应力的关系如何？何谓人为差错？

人为差错是指人员未能实现规定的任务（或实现了禁止的动作），可能导致中断计划运行或引起人员伤亡和财产损失。

12. 失效率“浴盆曲线”的含义如何？适用于什么场合？

浴盆曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内，失效率随时间变化有三个时期，

即早期失效期，随机失效期和耗损失效期。早期失效期因使用了不合格的原材料或原器件，加工或装配精度低等原因，失效率较高；耗损失效期由于长期运行的大部分器件均已经发生严重磨损或老化而趋于报废，系统的故障率逐步增大；随机失效期为系统的主要工作期，故障率通常趣味常数。

失效率“浴盆曲线”主要适用于求取设备、元器件等的可靠度函数和故障概率密度函数。 13. 事故树分析和事件树分析有何异同？

事故树分析是一种演绎推理法，这种方法把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形图表示、通过对事故树的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据，以达到预测与预防事故发生的目的。

事件树分析法是一种时序逻辑的事故分析方法，从一个初始事件开始，按顺序分析事件向前发展中各个环节成功与失败的过程和结果。通过事件树分析，可以把事故发生发展的过程直观地展现出来，如果在事件(隐患)发展的不同阶段采取恰当措施阻断其向前发展，就可达到预防事故的目的。

利用事故树和事件树模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率，为改善和评价系统安全性提供了定量依据。

14. 安全检查的主要内容是什么？

安全检查的内容主要是杳思想、查管理、查隐患、查事故处理。 15．FMEA与HAZOP的适用场合有何区别？

故障类型和影响分析是一种系统安全分析归纳方法。故障类型和影响分析FMEA是对系统各组成部分、元件进行分析的重要方法。系统的子系统或元件在运行过程中会发生故障，而且往往可能发生不同类型的故障。不同类型的故障对系统的影响是不同的。这种分析方法首先找出系统中各子系统及元件可能发生的故障及其类型，查明各种类型故障对邻近子系统或元件的影响以及最终对系统的影响，以及提出消除或控制这些影响的措施。

危险性与可操作性研究是英国帝国化学工业公司于1974年开发的，用于热力-水力系统安全分析的方法。它应用系统的审查方法来审查新设计或已有工厂的生产工艺和工程总图，以评价因装置、设备的个别部分的误操作或机械故障引起的潜在危险，并评价其对整个工厂的影响。危险性与可操作性研究，尤其适合于类似化学工业系统的安全分析。

两种方法均适用于样机、详细设计、日常运行和改建扩建的安全分析中。 提示性答案：教材中均有，希望能记住。

二、计算题

1、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。设火灾检测系统可靠度和喷淋

系统可靠度皆为0.99，应用事件树分析计算一旦失火时自动灭火失败的概率。若灭火失败所造成的事故损失为95万元，计算其风险率。

答案：风险率为：R S P 95 0.0199 1.8905万元。

灭火成功

灭火失败 灭火失败

灭火成功概率：0.99 0.99 0.9801 灭火失败概率：1-0.9801=0.0199

风险率：R S P 95 0.0199 1.8905

2、有一辆汽车共有6只轮胎，串并联关系如下图所示。已知每一轮胎的可靠度为0.99，求该汽车轮胎系统的可靠度。若系统失效后的损失为5万元，试计算该系统的风险率。

P33=P44=1-0.01*0.01=0.9999

P=P1*P2*P33*P44=0.99*0.99*0.9999*0.9999=0.9799 R=S*（1-P）=5*（1-0.9799）=0.1005

答案：风险率为：R S P 5 0.0201 0.1005万元。

3、某事故树有以下最小割集： X1,X2 ;X2,X3,X4 ;X4,X5 ;X3,X5,X6 。设各基本事件的发生概率为：q1 0.01；q2 0.02；q3 0.03；q4 0.04；q5 0.05；q6 0.06，试用平均近似法计算顶事件的发生概率。

F1=q1*q2+q2*q3*q4+q4*q5+q3*q5*q6=0.01*0.02+0.02*0.03*0.04+0.04*0.05+0.03*0.05*0.06=

2.314 10 3

F2=q1*q2*q3*q4+q1*q2*q4*q5+q1*q2* q3*q5*q6+ q2*q3*q4*q5+ q2*q3*q4* q5*q6 +q3*q4* q5*q6= 5.53 10 6

P(T) F1

11

F2 2.314 10 3 5.53 10 6 2.311 10 3 22

答案：平均近似法：

P(T) F1

11

F2 2.314 10 3 5.55 10 6

22

2.311 10 3

4、设某控制室操作人员的总任务由4项子任务A、B、C、D组成，每个子任务都有可能成功或失败，子任务失败的概率均为0.01。一个子任务的完成与否不会影响其它子任务的完成，子任务均成功时，总任务才算成功，试建立事件树并求未完成总任务的概率。若因总任务失败而造成的损失为60万元，试计算其风险值的大小。

完成总任务的概率：Rs RARBRCRD 0.994 0.9606 则未完成总任务的概率：Fs 1 Rs 0.0394 风险=0.0394 60=2.364

5、某事故树有以下最小割集： X1,X2 ;X2,X3,X4 ;X4,X5 ;X3,X5,X6 。设各基本事件的发生概率为：q1 0.01，q2 0.02，q3 0.03，q4 0.04，q5 0.05，q6 0.06，试用平均近似法计算顶事件的发生概率。

三、分析题

1、 根据有关专业知识和日常经验，试建立汽车轮胎爆破的事故树。

2、 根据有关专业知识和日常经验，试分析油库燃爆的事故(故障

3、 结合自己的工作实际，分析建立某个危险事件的事故树。

提示性答案：没有标准答案，只要逻辑合理，图形规范即可，一般应建立4－5层。

四、综合题

1、若某一稀少事件服从二项分布，试导出其风险度的近似公式：R 中n为试验次数，a为年的单位，P为事故发生的概率。 证明：在n次试验中，有m次成功(发生)的概率P(m)为：

mm

P(m) CnP(1 P)n m

1nP

10(a)。式

其均值(期望值):E(x)=nP

方差: D(x)=nP(1-P) 风险度：R= x/E(x)=

2

nP(1 P)

=

nP

1nP

而根据稀少事件的概念，得 nP<0.01/a 所以：R

1nP

10.01/a

10(a)

2、已知q1 0.01；q2 0.08；q3 0.5；q4 0.01，对图3－24（参考教材P78）事故树中基本事件X1进行重要度分析。包括：（1）画出X1状态变化的真值表，求结构重要度系数I (1)；（2）根据最小割集，求割集重要度系数Ik(1)；（3）给出顶事件概率计算的表达式，求概率重要度Ig(1)；（4）计算关键重要度Ig(1)。

c

(1)

所以：I (1) (2)

8

T X1 A X1 (X2 B) X1 (X2 (X3 X4)) X1 X2 X3 X1 X2 X4

最小割集为：K1 X1,X2,X3 ，K2 X1,X2,X4

Ik(1)

1 11 1 11 1 k m1m2 2 33 3

（3）P(T) q1q2q3 q1q2q4 q1q2q3q4 4.04 10 4

Ig(1)

P(T)

q2q3 q2q4 q2q3q4 4.04 10 2 q1

c

（4）Ig(1)

q1

Ig(1) 1 P(T)

4

3、今有两台油泵组成开关系统，油泵与开关的寿命都服从指数分布，油泵 10/小时，

h,10000h理想开关与非理想开关的Rs(t)。 开关 sw 0.25 10 4/小时，求t 1000

提示性结论：非理想开关系统的可靠度低于理想开关。

4、 目前在大学校园，大学生因压力太大与缺乏心理疏导，从高楼跳下而造成死亡的事故时有 发生，请大家针对“跳楼自杀”这一事件，运用事故树分析的方法查找原因。要求建立不少于四 层（顶事件不算一层）的事故树，并结合实际提出预防措施。

分析以上事故树可知，最小割集非常多，顶事件易于发生。为防止跳楼事故发生，提出预防措施，可将事故树转换为相应的成功数分析。措施如下：

（1） 重视学生从小到大的长期教育，树立正确人生观，养成开朗的性格。

（2） 配备专门的有责任心的心理辅导老师，时刻注意学生心理变化，尤其是性格孤僻的学

生。

（3） 培养良好的学习生活环境，经常关心有困难的学生。

（4） 对学校各楼房进行风险评价，在事故易发处设置屏障，张贴积极向上的标语提示。 （5） 建立应急预案，发现他人有跳楼倾向时实施救援。