中国石油大学期末考试复习题 安全系统工程

《安全系统工程》综合复习资料

一、简答题

1．解释下列基本概念

(1)系统 (2)可靠度 (3)安全评价 (4)安全标准 (5)权重 (6)稀少事件 (7)决策 2. 危险性一般可分为几个等级？各级的含义如何？ 3.“灰”的主要含义是什么？举出三个灰现象的例子。

4. FMEA 与HAZOP 的适用场合有何区别？为什么要进行危险度分析(CA)？

5. 荷兰提出的单元危险性快速排序法有何优点？其评价程序是怎样的？ 6．安全系统工程的研究对象和研究内容是什么？

7. 安全检查的内容是什么？安全检查表主要包括那几种类型？

8. 什么叫人的失误概率？ 失误概率公式)1(R k q -=中，各符号代表什么含义？

二、分析题

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0.98，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180万元，计算其风险率。

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。

3. 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。

4. 设由n 个元件构成的可靠性并联系统，元件的失效率为常数),,2,1(n i i Λ=λ，且均服从指数分布，求系统在时间t 时的可靠度)(t R s 。若系统失败造成的损失为S ，试给出其风险值的表达式。

四、计算题

1. 已知某事故树的结构函数为()4321X X X X T +=，基本事件的发生概率为01.01=q ，0

2.02=q ，

03.03=q ，04.04=q 。试对基本事件1X 进行重要度分析，包括：（1）画出1X 状态变化的真值表，求结

构重要度系数)1(ΦI ；（2）根据最小割集，求割集重要度系数)1(k I ；（3）给出顶事件概率计算的表达式，

求概率重要度系数)1(g I ；（4）计算关键重要度系数)1(c

g I 。

2. 某事故树有以下最小割集：{}{}{}{}6535443221,,;,;,,;,X X X X X X X X X X 。设各基本事件的发生概率为：01.01=q ；02.02=q ；0

3.03=q ；0

4.04=q ；0

5.05=q ；0

6.06=q ，试用平均近似法计算顶事件的发生概率。

3. 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：nP

R 1≈。式中n 为试验次数，P

为事故发生的概率。

4. 某事故树的结构函数为：))((543321X X X X X X T +++=，已知：01.01=q ，02.02=q ，

03.03=q ，04.04=q ，05.05=q 。要求做如下分析，包括：1）求该事故树的最小割集；2）用平均近

似法计算顶事件的发生概率；3）计算基本事件1X 的割集重要度系数、概率重要度系数和关键重要度系数（后两种系数可根据第2步得到的顶事件近似概率表达式求解）。

《安全系统工程》综合复习资料答案

一、简答题

1.答：（1）系统：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殊功能的有机整体。（2）可靠度：系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。（3）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。（4）安全标准：经定量化的风险率或危险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，这个标准我们称之为安全标准。（5）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。（6）稀少事件：100年才可能发生一次事故称为稀少事件。(7) 决策：决策指人们在求生存和发展过程中，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。

2. 答：从定性的观点出发，危险性等级可分为

Ⅰ级：安全的—不发生危险；

Ⅱ级：临界的—处于形成事故的边缘状态，暂时还不会造成危害；

Ⅲ级：危险的—会造成危害，应立即采取措施排除；

Ⅳ级：破坏性的—会造成灾难性事故。

3. 答：灰”则指信息部分已知、部分未知，即信息不完全，这是“灰”的基本含义；除信息不完全外，非惟一性也是“灰”的主要含义。比如，预测结果的灰色区间，决策中的灰靶思想，计划方面的可调性、可塑性等。

4.答：FMEA主要适用于机电、电器等产品的故障类型和影响分析；HAZOP主要适用于化学反应过程的安全分析。危险度分析的目的在于评价每种故障类型的危险程度，给出一定的量化指标。

5. 答：单元危险性快速排序法是美国道化学公司火灾爆炸指数法的简化方法，由于各种参数取值容易确定，使用起来简捷方便。其评价程序是：1) 单元划分；2) 确定物质系数和毒性系数；3) 计算一般工艺危险性系数；4) 计算特殊工艺危险性系数；5）计算火灾、爆炸指数；6）评价危险等级。

6．答：安全系统工程的研究对象就是：1）人子系统，2）机器子系统，3）环境子系统以及三者之间的相互联系、相互制约与相互影响。

研究内容为：1）系统安全分析，2）系统安全评价，3）安全决策与事故控制。

7. 答：安全检查的内容主要是查思想、查管理、查隐患、查事故处理。

安全检查表主要包括：1）审查设计的安全检查表；2）厂级的安全检查表；3）车间的安全检查表；4）工段及岗位的安全检查表；5）专业性安全检查表。

8. 答：人的失误概率通常是指作业者在一定的条件下和规定的时间内完成某项规定功能时出现偏差或失误的概率。式中，k—修正系数，R—人的可靠度。

二、分析题

1.解：设火灾检测系统为事件A,喷淋系统为事件B。自动灭火成功概率为

=B

=

?

(=

S

P；失败的概率

)

P

A

P

)

98

.0

9604

.0

98

)

(

.0

(

0396.09604.01)(1)(=-=-=S P F P 。

系统 P(A) P(B) 成功P(A)P(B) 失火 F(B) 失败P(A)F(B)

F(A) 失败F(A)

根据题意，严重度180=S 万元；因此 风险率为：128.70396.0180=?=?=P S R 万元。 2.解：

1) 先计算系统的可靠度。并联后：()∏==--

==2

1

44339999.099.011i R R

9799.09999.099.021

2443321=?===∏=n

i i s R R R R R R

2) 根据题意，严重度5=S 万元；系统的失效概率0201.09799.011=-=-=s s R P 因此 风险率为：1005.00201.05=?=?=P S R 万元。

3.解：设火灾检测系统为事件A,喷淋系统为事件B 。自动灭火成功概率为 9801.099.099.0)()()(=?==B P A P S P ；失败的概率

0199.09801.01)(1)(=-=-=S P F P 。

系统 P(A) P(B) 成功P(A)P(B) 失火 F(B) 失败P(A)F(B)

F(A) 失败F(A)

根据题意，严重度95=S 万元；因此 风险率为：8905.10199.095=?=?=P S R 万元。 4.解：

1）根据并联系统的特点，系统在时间t 时的可靠度为])(1[1)(1

∏=--=n

i i

s t R t R

根据题意，元件i 的可靠度为：t

i i e

t R λ-=)( ，那么：]1[1)(1

∏=---

=n

i t

s i e t R λ

2）系统的失效概率为：]1[)(1)(1

∏=--=

-=n

i t

s s i e t R t P λ，因此系统的风险值为

S

P S R =?=]1[1

∏=--n

i t

i e λ

四、计算题

1.解：

（1）画出1X 状态变化的真值表，求结构重要度系数)1(ΦI 。

危险割集数：3)1(=Φn 83

2

)1()1(1

4==

-ΦΦn I 。 (2) 根据最小割集，求割集重要度系数)1(k I 。

布尔表达式为：()4213214321211)(X X X X X X X X X X B X X A X T +=+=== 最小割集为：{}3211,,X X X E = {}4212,,X X X E = 因此：321==m m 2=k 3

1

111)1(21=???? ??+=

m m k I k (3) 给出顶事件概率计算的表达式，求概率重要度)1(g I 。

4321321421432143214321)1()1()(q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q T P -+=+-+-= 343232421

10376.1)

()1(-?=-+=??=

q q q q q q q q T P I g (4) 计算关键重要度)1(c

g I 。 ()1)1()

(11

==

g c

g I T P q I . 2.解： 1)

3

6

5354432211110314.206.005.003.005.004.004.003.002.002.001.0-=??=??+?+??+?=+++==∑

∏q q q q q q q q q q q

F k

r E X i

r

i

6

7777776

5436543254326532154214

32121055.510361072.010121018.0104106.2-------<∈?=?+?+?+?+?+?=+++++==∑

∏q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q

q q q q F s r E E X i

s

r i Y