CN113743750B - 核电厂工艺系统过程风险评估系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种核电厂工艺系统过程风险评估系统及方法,该方法包括S1.分析界定步骤:确定分析范围和目标;S2.划分节点步骤:将生产过程分成数个节点;S3.偏差分析步骤:分析并得到偏差分析结果;S4.初始事件分析步骤:进行初始事件分析,并得到初始事件分析结果;S5.事件树分析步骤:进行事件树分析,并得到事件树分析结果;S6.保护层系统分析步骤:进行基础分析并得到基础分析结果,基础分析结果包括故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果及共因分析结果;S7.建模及计算步骤:计算事故序列失效概率F和风险频率值Q。本发明的核电厂工艺系统过程风险评估系统及方法中,通过计算出事故序列失效概率和风险频率值,实现了对系统风险定量的评估。
Description
技术领域
本发明涉及工艺系统过程安全评估和管理技术,尤其涉及一种核电厂工艺系统过程风险评估系统及方法。
背景技术
在核电厂内部,存在制氢站、次氯酸钠生产车间、强酸和强碱储存车间等化工生产和存放相关的系统和设备,需对这些系统开展安全评估和风险管理。现有技术中常用HAZOP(Hazard Operability,危险与可操作性分析)来进行分析。
传统的HAZOP分析方法主要依靠专家的经验和知识,只能定性的描述偏差原因、后果之间的关系,而不能定量的揭示出系统事故发展演变的过程。根据核电厂安全分析得要求,需要准确模拟其相互间多层级的结构级联响应和失效机理,并实现定量风险管理。同时,电厂在开展改进措施时还需研究风险收益与成本的平衡关系,考虑其经济性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对以上缺陷,提供一种改进的核电厂工艺系统过程风险评估系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种核电厂工艺系统过程风险评估方法,包括
S1.分析界定步骤:确定分析范围和目标;
S2.划分节点步骤:将生产过程分成数个节点;
S3.偏差分析步骤:根据HAZOP工具库中的引导词和生产参数对数个所述节点预设偏差,根据所述偏差进行偏差分析并得到偏差分析结果;
S4.初始事件分析步骤:根据对所述偏差分析的原因进行初始事件分析,并得到初始事件分析结果;
S5.事件树分析步骤:根据事件树工具进行事件树分析,并得到事件树分析结果;
S6.保护层系统分析步骤:对保护层系统进行基础分析并得到基础分析结果,所述基础分析结果包括故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果及共因分析结果;
S7.建模及计算步骤:根据所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果建模,所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果包括n个最小割集,并根据公式5计算事故序列失效概率F:
其中,F(MCSi)表示第i个最小割集失效概率,所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果包括第1、2……n个最小割集失效概率;
并根据公式6计算风险频率值Q:
其中,Fi为第i个最小割集事故序列失效概率。
优选地,所述核电厂工艺系统过程风险评估方法还包括S8.重要影响度分析步骤:根据公式7和公式8计算i基本事件的风险重要度FVi和i基本事件的风险增进值RAWi:
FVi=Qi/Q 公式7
RAWi=Qi+/Q 公式8
其中,FVi为i基本事件的风险重要度;RAWi为i基本事件的风险重要度;Q为堆芯损坏年发生频率;Qi为含i基本事件的最小割集频率之和;Qi+为将i基本事件发生概率设定为1后的堆芯损坏频率;所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果还包括所述Q、Qi、Qi+。
优选地,所述核电厂工艺系统过程风险评估方法还包括S9.判断步骤:判断所述风险频率值Q是否超过一风险阈值,若是,则增加和/或修改保护层,并返回步骤S1;若否,则结束。
优选地,所述步骤S6中,还包括:
S61.故障树分析步骤:对保护层系统进行故障树分析并得到所述故障树分析结果;
S62.设备数据分析步骤:对保护层系统进行设备数据分析并得到所述设备数据分析结果;
S63.人因分析步骤:对保护层系统进行人因分析并得到所述人因分析结果;
S64.共因分析步骤:对保护层系统进行共因分析并得到所述共因分析结果。
优选地,所述偏差分析的原因包括管道泄漏、硬件故障、程序缺失、人为失误、外界干扰的一种或几种的组合。
还提供一种核电厂工艺系统过程风险评估系统,包括
分析界定单元,确定分析范围和目标;
划分节点单元,将生产过程分成数个节点;
偏差分析单元,根据HAZOP工具库中的引导词和生产参数对数个所述节点预设偏差,根据所述偏差进行偏差分析并得到偏差分析结果;
初始事件分析单元,根据对所述偏差分析的原因进行初始事件分析,并得到初始事件分析结果;
事件树分析单元,根据事件树工具进行事件树分析,并得到事件树分析结果;
保护层系统分析单元,对保护层系统进行基础分析并得到基础分析结果,所述基础分析结果包括故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果及共因分析结果;
建模及计算单元,根据所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果建模,所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果包括n个最小割集,并根据公式5计算事故序列失效概率F:
其中,F(MCSi)表示第i个最小割集失效概率,所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果包括第1、2……n个最小割集失效概率;
并根据公式6计算风险频率值Q:
其中,Fi为第i个最小割集事故序列失效概率。
优选地,所述核电厂工艺系统过程风险评估系统还包括重要影响度分析单元,根据公式7和公式8计算i基本事件的风险重要度FVi和i基本事件的风险增进值RAWi:
FVi=Qi/Q 公式7
RAWi=Qi+/Q 公式8
其中,FVi为i基本事件的风险重要度;RAWi为i基本事件的风险重要度;Q为堆芯损坏年发生频率;Qi为含i基本事件的最小割集频率之和;Qi+为将i基本事件发生概率设定为1后的堆芯损坏频率;所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果还包括所述Q、Qi、Qi+。
优选地,所述核电厂工艺系统过程风险评估系统还包括判断单元,判断所述风险频率值Q是否超过一风险阈值,若是,则增加和/或修改保护层,并返回单元S1;若否,则结束。
优选地,所述保护层系统分析单元中,还包括:
故障树分析模块,对保护层系统进行故障树分析并得到所述故障树分析结果;
设备数据分析模块,对保护层系统进行设备数据分析并得到所述设备数据分析结果;
人因分析模块,对保护层系统进行人因分析并得到所述人因分析结果;
共因分析模块,对保护层系统进行共因分析并得到所述共因分析结果。
优选地,所述偏差分析的原因包括管道泄漏、硬件故障、程序缺失、人为失误、外界干扰的一种或几种的组合。
实施本发明的有益效果是:本发明的核电厂工艺系统过程风险评估系统及方法中,通过对系统进行分析得到初始事件分析结果、事件树分析结果、故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果、共因分析结果,再根据上述结果计算出事故序列失效概率和风险频率值,实现了对系统风险定量的评估。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明一些实施例中核电厂工艺系统过程风险评估系统的原理示意图;
图2是图1中保护层系统分析单元的原理示意图;
图3是本发明一些实施例中核电厂工艺系统过程风险评估方法的流程示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1示出了本发明一些实施例中的核电厂工艺系统过程风险评估系统,用于进行风险定量的评估。本发明一些实施例中的核电厂工艺系统过程风险评估系统包括分析界定单元10、划分节点单元20、偏差分析单元30、初始事件分析单元40、事件树分析单元50、保护层系统分析单元60、建模及计算单元70、重要影响度分析单元80以及判断单元90。其中,分析界定单元10、划分节点单元20、偏差分析单元30、初始事件分析单元40用于分析得到初始事件分析结果,事件树分析单元50用于分析得到事件树分析结果,保护层系统分析单元60用于分析得到基础分析结果,建模及计算单元70用于计算得到风险频率值,重要影响度分析单元80用于计算得到风险重要度和风险增进值,判断单元90用于判断是否超过风险阈值并选择性地输出判断结果。本发明在HAZOP分析思想的基础上,融合LOPA(LayersofProtectionAnalysis保护层分析)技术和PSA(probabilistic safety assessment,概率安全评价)技术的优点,实现对于事故情景的快速定量评价,并充分考虑其不确定性,从而适应日益复杂的过程工业安全管理的需要。
其中,分析界定单元10用于执行确定分析范围和目标。具体地,分析界定单元10分析界定时确定分析范围和目标,在确定分析范围时应考虑分析对象的界区范围,可用的资料及其详细准确程度,已开展过的工艺危害分析的范围等因素。在确定分析目标时应考虑分析目的,分析对象所处的系统生命周期阶段等因素。可以理解地,分析界定单元10可以为电路、MCU(Microcontroller Unit微控制单元)等硬件实现方式,也可以为软件实现方式,或者,还可以为软硬结合的实现方式。此处不做具体限制,只要可以实现相关功能即可。
划分节点单元20,用于将生产过程分成数个节点。具体地,划分节点单元20根据工艺系统生产过程使用到的生产设备、投入的原材料、提供能源供给等,将整个生产过程分成若干个节点,然后针对每个节点进行逐个分析。可以理解地,划分节点单元20可以为电路、MCU等硬件实现方式,也可以为软件实现方式,或者,还可以为软硬结合的实现方式。此处不做具体限制,只要可以实现相关功能即可。
偏差分析单元30,用于根据HAZOP工具库中的引导词和生产参数对数个节点预设偏差,根据偏差进行偏差分析并得到偏差分析结果。具体地,偏差分析单元30根据分开的节点,采用引导词与生产参数结合来假定可能发生的偏差,在偏差的基础上分析可能造成失误的模式。作为选择,偏差分析的原因包括管道泄漏、硬件故障、程序缺失、人为失误、外界干扰的一种或几种的组合。可以理解地,偏差分析单元30可以为电路、MCU等硬件实现方式,也可以为软件实现方式,或者,还可以为软硬结合的实现方式。此处不做具体限制,只要可以实现相关功能即可。需要说明的是,HAZOP工具库内预存数条引导词和生产参数。这样设置的好处是,便于后续各单元模块调用。
初始事件分析单元40,用于对偏差分析的原因进行初始事件分析,并得到初始事件分析结果。具体地,初始事件分析单元40对每种偏差分析其产生的原因,如管道泄露、硬件故障、程序缺失、人为失误、外界干扰等,这些原因将作为LOPA分析的初始事件。通过对所有节点进行偏差及原因分析,确保分析的完整性。同时按照其后果严重程度和保护措施的缓解过程进行分类,将类似的初始事件归并成一个初始事件组。将这些初始事件组作为PSA分析的始发事件,后续开展事件树分析。可以理解地,初始事件分析单元40可以为软件实现方式,或者,还可以为软硬结合的实现方式。此处不做具体限制,只要可以实现相关功能即可。
事件树分析单元50,用于根据事件树工具进行事件树分析,并得到事件树分析结果。可以理解地,事件树工具为本领域常见分析工具。可以理解地,事件树分析单元50可以为软件实现方式,或者,还可以为软硬结合的实现方式。此处不做具体限制,只要可以实现相关功能即可。
具体地,按照LOPA层的方法,分析上述步骤缓解过程中的保护措施。不同时,此时不再严格按照独立保护层的区分方法,各保护层之间可相互关联,用故障树及其转移门的方式表示其关系。根据事故发展情景和各保护措施作用,采用事件树的形式,分析事件响应情景和已有的安全缓解措施的有效性。这些保护层作为事件树的功能事件题头,触发事件和题头作为边界条件,开展事件响应分析。此时事件树后果包含有多种组态,可能是泄露、爆炸、人员伤亡或者经济损失等,取决于实际偏差对于系统装置的确定论影响。由于工程实际中,安全系统的可靠性都很高,因此,本发明对第j条链事件链j概率近似处理为:
需要说明的是,LOPA方法是一种基于定性风险分析结果评估保护层有效性的方法,确定保护层消除和削减风险的能力,其目的是确定现有保护层是否达到企业风险可接受范围。LOPA是一种半定量风险评判手段,运用初始事件发生频率、后果严重性等级和独立保护层(IPL,Independentprotection layer)失效频率的综合数量级来近似表征场景的风险大小。
保护层系统分析单元60,用于对保护层系统进行基础分析并得到基础分析结果,基础分析结果包括故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果及共因分析结果。具体地,作为事件树的每一个题头事件,保护层系统可能包含不同功能的缓解系统或者人员的操作行为,为了定量化模拟缓解系统或者人员的操作行为的失效概率,则需要开展系统分析、人员响应分析、相关性分析、数据分析、共因分析等,这些基础分析决定了保护层系统的准确性和详细程度。可以理解地,保护层系统分析单元60可以为软件实现方式,或者,还可以为软硬结合的实现方式。此处不做具体限制,只要可以实现相关功能即可。
优选地,保护层系统分析单元60中,还包括故障树分析模块61、设备数据分析模块62、人因分析模块63和共因分析模块64。
其中,故障树分析模块61,对保护层系统进行故障树分析并得到故障树分析结果。
具体地,故障树分析模块61采用故障树的分析方法,定义系统不希望发生的状态(顶事件),然后对系统进行分析以找出可以导致顶事件发生的所有途径。在本实施例计算时采用Fussell(复赛尔)方法,从顶事件开始,由顶向下进行,与门仅增加割集的容量,或门则增加割集的数量,每一步按上述原则由上而下排列,直到全部的逻辑门都置换为基本事件为止,得到的全部事件积之和即是布尔割集表示式,任意结构的故障树的顶事件计算为:
其中C1,C2…CN,表示N个最小割集,P1,P2,…,PM表示M个最小路集P1,P2,…,PM。
设备数据分析模块62,对保护层系统进行设备数据分析并得到设备数据分析结果。
具体地,设备数据分析模块62把设备失效、设备检修、设备试验和维修的模型化作为分析的目标。系统中设备随机失效特性的模型,可用来估算一设备不能执行其预定功能的概率。当有充足的设备失效数据(≥5次/年),采用经典估计得方式进行,若设备的可靠性数据样本空间较小,存在设备失效数据过少,大多数的设备失效是稀有事件或没有失效记录,采用贝叶斯估计的方法,引入通用数据,用同类型设备可靠性数据作为验前数据,结合特定系统自己的特定数据进行贝叶斯估计得到验后分布数据供分析使用。
人因分析模块63,对保护层系统进行人因分析并得到人因分析结果。
具体地,人因在事故情况下扮演着重要角色,可以起积极的作用,但也可能起消极的作用。一方面,系统恢复、执行合适的程序和补救策略对缓解事故后果是至关重要的;另一方面,错误的判断和不合适的行动也可能会使事故后果扩大。人因分析模块63根据采用SPAR-H(standardized probabilistic analysis rugulatory-human标准化的概率分析人因方法),开展相应人员失效概率的定量化分析。
共因分析模块64,对保护层系统进行共因分析并得到共因分析结果。
具体地,系统设备可能发生共因故障,主要表现在相同功能的部件由于相同设计相同制造工艺、在相同环境下由同一人(或相关性高的几人小组)运行、维修、调试,则它们的性能往往被削弱,冗余部件或系统失效概率比独立失效假设下的预计值明显增加。
共因分析模块64有多种模型,比较常用的有三种:β因子模型、多希腊字母(MGL)模型、α因子模型。选取哪一种模型在很大程度上取决于能够获取的共因参数。本实施例的共因分析模块64采用MGL(Multiple greek letter多希腊字母)模型开展共因分析,其计算公式为:
其中:
Qtot:CCF组中每个基本事件的总不可利用度
Qk:K阶CCF事件不可利用度
n:CCF组中基本事件数。
根据以上始发事件分析、事件树分析、故障树分析、人员可靠性分析、数据分析、相关性分析等基础型工作完成后,利用相应软件开展模型构建,准确模拟其相互间多层级的结构级联响应和失效机理,并完成定量化计算。建模及计算单元70根据初始事件分析结果、事件树分析结果、故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果、共因分析结果建模,初始事件分析结果、事件树分析结果、故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果、共因分析结果包括n个最小割集。
本次定量化计算采用布尔代数运算的方法求解,并采用利用最小割集极限近似方法(MCUB,minimun cutupperbound)和蒙特卡洛(Monte-Carlo)取样方法的方法定量化计算最小割集的点估计值和不确定性分析。MCUB的计算公式为公式5,从而计算事故序列失效概率F:
其中,F(MCSi)表示第i个最小割集失效概率,初始事件分析结果、事件树分析结果、故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果、共因分析结果包括第1、2……n个最小割集失效概率;
并根据公式6计算风险频率值Q:
其中,Fi为第i个最小割集事故序列失效概率。
本发明一些实施例中,核电厂工艺系统过程风险评估系统还包括重要影响度分析单元80,重要影响度分析可以用来识别和确认对后果有重要贡献的因素,即确认对后果有重要贡献的始发事件、事故序列、部件故障及人员失误事件等。重要度分析对于揭示系统装置安全性方面的薄弱环节、揭示风险上重要的各类部件及各类事件、指明提高系统装置安全性降低电厂风险的途径有着重要的意义。本实施例主要采用风险重要度FV、风险增进值RAW来表征。可以理解地,重要影响度分析单元80可以为纯软件实现方式,或者,还可以为软硬结合的实现方式。此处不做具体限制,只要可以实现相关功能即可。
重要影响度分析单元80根据公式7和公式8计算i基本事件的风险重要度FVi和i基本事件的风险增进值RAWi:
FVi=Qi/Q 公式7
RAWi=Qi+/Q 公式8
其中,FVi为i基本事件的风险重要度;RAWi为i基本事件的风险重要度;Q为堆芯损坏年发生频率;Qi为含i基本事件的最小割集频率之和;Qi+为将i基本事件发生概率设定为1后的堆芯损坏频率;初始事件分析结果、事件树分析结果、故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果、共因分析结果还包括Q、Qi、Qi+。
在一些实施例中,核电厂工艺系统过程风险评估系统还包括判断单元90,判断风险频率值Q是否超过一风险阈值,若是,则增加和/或修改保护层,并返回单元S1;若否,则结束。可以理解地,判断单元90可以为纯软件实现方式,或者,还可以为软硬结合的实现方式。此处不做具体限制,只要可以实现相关功能即可。
具体地,通过建模及计算单元70风险建模及定量化分析,可以计算得到在现有保护层措施下系统的风险频率,与相应技术标准相比,如果该风险超过标准则需要提出相应的改进措施,增加或者修改保护层,重新开展保护层分析、事件序列分析、系统分析等工作,重新计算系统风险,直至风险降低到可接受的程度。同时还可以增加成本分析的维度,形成改进措施、成本、风险收益的三维矩阵,综合分析改进措施的成本和风险收益,优化风险管理并取得最佳的选择方案。
采用现有的计算机计算引擎,在完成以上风险建模等工作后,定量化分析工作可在几分钟内完成。因此该分析方法可实现快速定量评估系统的风险并优化风险管理。推动国内工艺系统过程安全评估和管理技术的发展。
以下结合图1-3对本发明一些实施例中核电厂工艺系统过程风险评估方法的具体步骤进行说明。本发明实施例中的核电厂工艺系统过程风险评估方法包括步骤S1-S9。
图3示出了本发明一些实施例中的核电厂工艺系统过程风险评估方法,用于进行风险定量的评估。本发明一些实施例中的核电厂工艺系统过程风险评估方法包括分析界定步骤、划分节点步骤、偏差分析步骤、初始事件分析步骤、事件树分析步骤、保护层系统分析步骤、建模及计算步骤、重要影响度分析步骤以及判断步骤。其中,分析界定步骤、划分节点步骤、偏差分析步骤、初始事件分析步骤分析得到初始事件分析结果,事件树分析步骤分析得到事件树分析结果,保护层系统分析步骤分析得到基础分析结果,建模及计算步骤计算得到风险评率值,重要影响度分析步骤计算得到风险重要度和风险增进值,判断步骤判断是否超过风险阈值并选择性地输出判断结果。
S1.分析界定步骤:确定分析范围和目标;
S2.划分节点步骤:将生产过程分成数个节点;
S3.偏差分析步骤:根据HAZOP工具库中的引导词和生产参数对数个节点预设偏差,根据偏差进行偏差分析并得到偏差分析结果。优选地,偏差分析的原因包括管道泄漏、硬件故障、程序缺失、人为失误、外界干扰的一种或几种的组合。
S4.初始事件分析步骤:对偏差分析的原因进行初始事件分析,并得到初始事件分析结果;
S5.事件树分析步骤:根据事件树工具进行事件树分析,并得到事件树分析结果;
S6.保护层系统分析步骤:对保护层系统进行基础分析并得到基础分析结果,基础分析结果包括故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果及共因分析结果。
优选地,步骤S6中,还包括子步骤:
S61.故障树分析步骤:对保护层系统进行故障树分析并得到故障树分析结果;
S62.设备数据分析步骤:对保护层系统进行设备数据分析并得到设备数据分析结果;
S63.人因分析步骤:对保护层系统进行人因分析并得到人因分析结果;
S64.共因分析步骤:对保护层系统进行共因分析并得到共因分析结果。
S7.建模及计算步骤:根据初始事件分析结果、事件树分析结果、故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果、共因分析结果建模,初始事件分析结果、事件树分析结果、故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果、共因分析结果包括n个最小割集,并根据公式5计算事故序列失效概率F:
其中,F(MCSi)表示第i个最小割集失效概率,初始事件分析结果、事件树分析结果、故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果、共因分析结果包括第1、2……n个最小割集失效概率;
并根据公式6计算风险频率值Q:
其中,Fi为第i个最小割集事故序列失效概率。
优选地,核电厂工艺系统过程风险评估方法还包括S8.重要影响度分析步骤:根据公式7和公式8计算i基本事件的风险重要度FVi和i基本事件的风险增进值RAWi:
FVi=Qi/Q 公式7
RAWi=Qi+/Q 公式8
其中,FVi为i基本事件的风险重要度;RAWi为i基本事件的风险重要度;Q为堆芯损坏年发生频率;Qi为含i基本事件的最小割集频率之和;Qi+为将i基本事件发生概率设定为1后的堆芯损坏频率;初始事件分析结果、事件树分析结果、故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果、共因分析结果还包括Q、Qi、Qi+。
优选地,核电厂工艺系统过程风险评估方法还包括S9.判断步骤:判断风险频率值Q是否超过一风险阈值,若是,则增加和/或修改保护层,并返回步骤S1;若否,则结束。
本实施例中核电厂工艺系统过程风险评估方法的具体实施细节与前述实施例核电厂工艺系统过程风险评估系统中的一致,此处不做赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种核电厂工艺系统过程风险评估方法,其特征在于,包括
S1.分析界定步骤:确定分析范围和目标;
S2.划分节点步骤:将生产过程分成数个节点;
S3.偏差分析步骤:根据HAZOP工具库中的引导词和生产参数对数个所述节点预设偏差,根据所述偏差进行偏差分析并得到偏差分析结果;
S4.初始事件分析步骤:对所述偏差分析的原因进行初始事件分析,并得到初始事件分析结果;
S5.事件树分析步骤:根据事件树工具进行事件树分析,并得到事件树分析结果;
S6.保护层系统分析步骤:对保护层系统进行基础分析并得到基础分析结果,所述基础分析结果包括故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果及共因分析结果;各保护层之间相互关联,根据故障树及其转移门的方式表示其关系;
S7.建模及计算步骤:根据所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果建模,所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果包括n个最小割集,并根据公式5计算事故序列失效概率F:
其中,F(MCSi)表示第i个最小割集失效概率,所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果包括第1、2……n个最小割集失效概率;
并根据公式6计算风险频率值Q:
其中,Fi为第i个最小割集事故序列失效概率;
并根据公式4计算共因分析结果Qk:
其中:
Qtot:CCF组中每个基本事件的总不可利用度
Qk:K阶CCF事件不可利用度
n:CCF组中基本事件数。
2.根据权利要求1所述的核电厂工艺系统过程风险评估方法,其特征在于,所述核电厂工艺系统过程风险评估方法还包括步骤S8:重要影响度分析步骤:根据公式7和公式8计算i基本事件的风险重要度FVi和i基本事件的风险增进值RAWi:
FVi=Qi/Q 公式7
RAWi=Qi+/Q 公式8
其中,FVi为i基本事件的风险重要度;RAWi为i基本事件的风险重要度;Q为堆芯损坏年发生频率;Qi为含i基本事件的最小割集频率之和;Qi+为将i基本事件发生概率设定为1后的堆芯损坏频率;所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果还包括所述Q、Qi、Qi+。
3.根据权利要求1所述的核电厂工艺系统过程风险评估方法,其特征在于,所述核电厂工艺系统过程风险评估方法还包括S9.判断步骤:判断所述风险频率值Q是否超过一风险阈值,若是,则增加和/或修改保护层,并返回步骤S1;若否,则结束。
4.根据权利要求1-3任一项所述的核电厂工艺系统过程风险评估方法,其特征在于,所述步骤S6中还包括以下子步骤:
S61.故障树分析步骤:对保护层系统进行故障树分析并得到所述故障树分析结果;
S62.设备数据分析步骤:对保护层系统进行设备数据分析并得到所述设备数据分析结果;
S63.人因分析步骤:对保护层系统进行人因分析并得到所述人因分析结果;
S64.共因分析步骤:对保护层系统进行共因分析并得到所述共因分析结果。
5.根据权利要求1-3任一项所述的核电厂工艺系统过程风险评估方法,其特征在于,所述偏差分析的原因包括管道泄漏、硬件故障、程序缺失、人为失误、外界干扰的一种或几种的组合。
6.一种核电厂工艺系统过程风险评估系统,其特征在于,包括
分析界定单元(10),用于执行确定分析范围和目标;
划分节点单元(20),用于将生产过程分成数个节点;
偏差分析单元(30),用于根据HAZOP工具库的引导词和生产参数对数个所述节点预设偏差,根据所述偏差进行偏差分析并得到偏差分析结果;
初始事件分析单元(40),用于对所述偏差分析的原因进行初始事件分析,并得到初始事件分析结果;
事件树分析单元(50),用于根据事件树工具进行事件树分析,并得到事件树分析结果;
保护层系统分析单元(60),用于对保护层系统进行基础分析并得到基础分析结果,所述基础分析结果包括故障树分析结果、设备数据分析结果、人因分析结果及共因分析结果;各保护层之间相互关联,根据故障树及其转移门的方式表示其关系;
建模及计算单元(70),用于根据所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果建模,所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果包括n个最小割集,并根据公式5计算事故序列失效概率F:
其中,F(MCSi)表示第i个最小割集失效概率,所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果包括第1、2……n个最小割集失效概率;
并根据公式6计算风险频率值Q:
其中,Fi为第i个最小割集事故序列失效概率;
并根据公式4计算共因分析结果Qk:
其中:
Qtot:CCF组中每个基本事件的总不可利用度
Qk:K阶CCF事件不可利用度
n:CCF组中基本事件数。
7.根据权利要求6所述的核电厂工艺系统过程风险评估系统,其特征在于,所述核电厂工艺系统过程风险评估系统还包括重要影响度分析单元(80),用于根据公式7和公式8计算i基本事件的风险重要度FVi和i基本事件的风险增进值RAWi:
FVi=Qi/Q 公式7
RAWi=Qi+/Q 公式8
其中,FVi为i基本事件的风险重要度;RAWi为i基本事件的风险重要度;Q为堆芯损坏年发生频率;Qi为含i基本事件的最小割集频率之和;Qi+为将i基本事件发生概率设定为1后的堆芯损坏频率;所述初始事件分析结果、所述事件树分析结果、所述故障树分析结果、所述设备数据分析结果、所述人因分析结果、所述共因分析结果还包括所述Q、Qi、Qi+。
8.根据权利要求6所述的核电厂工艺系统过程风险评估系统,其特征在于,所述核电厂工艺系统过程风险评估系统还包括判断单元(90),用于判断所述风险频率值Q是否超过一风险阈值,若是,则增加和/或修改保护层,并返回分析界定单元(10);若否,则结束。
9.根据权利要求6-8任一项所述的核电厂工艺系统过程风险评估系统,其特征在于,所述保护层系统分析单元(60)中,还包括:
故障树分析模块(61),用于对保护层系统进行故障树分析并得到所述故障树分析结果;
设备数据分析模块(62),用于对保护层系统进行设备数据分析并得到所述设备数据分析结果;
人因分析模块(63),用于对保护层系统进行人因分析并得到所述人因分析结果;
共因分析模块(64),用于对保护层系统进行共因分析并得到所述共因分析结果。
10.根据权利要求6-8任一项所述的核电厂工艺系统过程风险评估系统,其特征在于,所述偏差分析的原因包括管道泄漏、硬件故障、程序缺失、人为失误、外界干扰的一种或几种的组合。
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