基于FTA故障樹分析法對(duì)實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)、爆炸防范的研究

楊惟喜

摘 要：隨著我國(guó)各檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室普遍配備了例如火焰原子吸收分光光度計(jì)，氣相色譜儀等大型分析儀器，配套使用的高純乙炔氣體、高純氫氣等氣瓶，具有很高的爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)性，對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全管理提出了很高的要求。本文通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)，爆炸事故建立故障樹模型，清晰地展現(xiàn)了一系列可能導(dǎo)致事故的基本事件，通過這個(gè)嶄新的分析視角，進(jìn)而提出了一套預(yù)防實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)，爆炸事故的切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)室安全巡查制度。

關(guān)鍵詞：故障樹；火災(zāi)；爆炸；防范

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.223

1 研究背景

近些年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛和食品檢測(cè)技術(shù)水平的飛速發(fā)展，各食品檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室普遍配備了例如火焰原子吸收分光光度計(jì)，氣相色譜儀等大型分析儀器。這些儀器需要配套使用的高純乙炔氣體、高純氫氣等氣瓶，具有很高的爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)性。食品檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室具有人員密集，昂貴儀器設(shè)備擺放集中的特點(diǎn)，一旦發(fā)生爆炸火災(zāi)事故，將造成巨大的人員和財(cái)產(chǎn)的損失，也對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全管理提出了很高的要求。

在實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量管理體系運(yùn)行中，雖然在受控程序文件中有編制關(guān)于 “實(shí)驗(yàn)室安全作業(yè)”的管理程序，但真正可以達(dá)到預(yù)見性地發(fā)現(xiàn)較全面的潛在問題通常存在較大難度。為能有效地實(shí)施“預(yù)防措施”，使可能存在的潛在問題無法出現(xiàn)，需要一個(gè)從識(shí)別問題到控制潛在影響的管理系統(tǒng)，即FMEA（Failure Mode and Effects Analysis ） “潛在失效模式和后果分析”。為了建立實(shí)驗(yàn)室安全管理中故障模式影響分析，建立起比較好的故障樹模型，特別是對(duì)于“重大火災(zāi)，爆炸安全事故”等頂事件的重點(diǎn)指向故障樹模型的建立非常的必要，能夠提供我們預(yù)測(cè)和防止實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)、爆炸事件的必要的研究視角。

2 研究目的

FTA（Fault Tree Analysis）故障樹分析法已在航空和航天的設(shè)計(jì)、原子反應(yīng)堆、大型儀器等系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，是一種很有前途的分析方法。首先設(shè)定“絕對(duì)不能讓其發(fā)生的事件”為頂事件，從上而下的展開所有基本事件，在分析各種各樣的事件可能性和關(guān)聯(lián)性的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)筑起防止頂現(xiàn)象發(fā)生的策略。

本研究的目的是，把頂事件設(shè)定為“實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)，爆炸事故”，建立故障樹FTA模型，采用邏輯的方法，形象地進(jìn)行危險(xiǎn)的分析工作，從而為制定相關(guān)預(yù)防策略提供清晰的視角。

3 頂事件的確定

在2015年12月18日，北京，清華大學(xué)何添樓231實(shí)驗(yàn)室發(fā)生爆炸，據(jù)安監(jiān)部門通報(bào)，爆炸是在使用氫氣做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生的。新聞媒體和安監(jiān)部門都把“使用氫氣引發(fā)爆炸事故”作為頂事件來考慮的。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[1]的分析統(tǒng)計(jì)，在2001～2013年的100起實(shí)驗(yàn)室安全事故中，由各類實(shí)驗(yàn)室安全事故的比例（圖1）可以看到火災(zāi)和爆炸事故類型的比例占到了86%。該文獻(xiàn)也有將“危險(xiǎn)化學(xué)氣體引發(fā)的火災(zāi)、爆炸事故”指定為頂事件的傾向。

因此，我將“實(shí)驗(yàn)室發(fā)生爆炸，火災(zāi)等事故”在實(shí)驗(yàn)室安全管理中被認(rèn)為是“絕對(duì)不能讓其發(fā)生的事件”（頂事件）。

4 火災(zāi)，爆炸故障樹的建立

首先我們從火災(zāi)，爆炸事故必備的三要素著眼開始對(duì)故障樹進(jìn)行構(gòu)筑?；馂?zāi)，爆炸的三要素指的是：A：火源，熱源；B：達(dá)到爆燃濃度的可燃物質(zhì)；C：助燃劑，一般情況下指的是空氣。由于實(shí)驗(yàn)室的日常安全管理無法對(duì)隔絕空氣進(jìn)行操作，所以本文著眼于火災(zāi)，爆炸事故的AB兩個(gè)要素進(jìn)行展開分析，建立故障樹模型（見圖2）。

圖2中X1～X11為故障樹的底事件，根據(jù)多年的實(shí)驗(yàn)室管理工作經(jīng)驗(yàn)，將觸發(fā)火災(zāi)，爆炸事故的底事件歸納如下（表1）。

由表1可以看出實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)，爆炸的主要成因是由11個(gè)事件所構(gòu)成，對(duì)應(yīng)這些直接的事故成因，我們?nèi)绻梢杂嗅槍?duì)性的建立安全巡查制度，對(duì)以上危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行日常的檢查，將能達(dá)到消除安全隱患，防止火災(zāi)，爆炸事故發(fā)生的目的。依據(jù)故障樹所指向的11個(gè)底事件，提出相應(yīng)的的安全巡查規(guī)范如表2所示。

5 結(jié)論

本文通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)，爆炸事故建立故障樹模型，清晰地展現(xiàn)了一系列可能導(dǎo)致事故的基本事件，通過這個(gè)嶄新的分析視角，進(jìn)而提出了一套預(yù)防實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)，爆炸事故的切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)室安全巡查制度。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志紅.100起實(shí)驗(yàn)室安全事故統(tǒng)計(jì)分析及對(duì)策研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014，31（04）：210-214.