基于故障樹分析法的氯堿工業(yè)氯氣中毒事故安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

秦旭倩（中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué) 信息與安全工程學(xué)院，湖北 武漢 430073）

基于故障樹分析法的氯堿工業(yè)氯氣中毒事故安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

秦旭倩（中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué) 信息與安全工程學(xué)院，湖北 武漢 430073）

本文通過對(duì)氯堿工業(yè)氯氣中毒事故的分析，繪制氯氣中毒事故故障樹，運(yùn)用Fussel-Vesely算法，得到故障樹的最小割集和最小徑集，進(jìn)而分析得到各基本事件在故障樹中的結(jié)構(gòu)重要度，提出相應(yīng)的安全保障策略，以期能降低氯氣中毒事故發(fā)生率、傷亡率。

故障樹分析法；氯堿工業(yè)；中毒事故

經(jīng)濟(jì)發(fā)展使社會(huì)對(duì)化工產(chǎn)品的需求種類和數(shù)量與日劇增，故即使其事故危害性大，仍然是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。由于行業(yè)發(fā)展不均衡，整個(gè)行業(yè)安全生產(chǎn)形勢(shì)比較嚴(yán)峻[1]。

國(guó)內(nèi)目前對(duì)于氯堿工業(yè)的研究主要集中在氯堿工業(yè)系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù)和技術(shù)研究上。逯軍正等[2]針對(duì)氯堿工業(yè)中材料的腐蝕問題，分析了電解槽的腐蝕情況和特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的防腐措施。殷日祥[3]對(duì)如何降低三氯化氮含量進(jìn)行了研究，就減少或者消除三氯化氮的處理技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述。

本文通過對(duì)氯堿工業(yè)氯氣中毒事故的分析，繪制氯氣中毒事故故障樹，運(yùn)用Fussel-Vesely算法，得到最小割集和最小徑集，進(jìn)而分析得到結(jié)構(gòu)重要度，最后針對(duì)結(jié)果，提出安全保障策略，為氯堿工業(yè)安全研究提供一定的思路和方向。

1 氯堿工業(yè)氯氣中毒事故故障樹模型構(gòu)建

氯氣中毒事故主要是由于工作場(chǎng)所氯氣濃度過大且勞動(dòng)人員未正確使用防護(hù)用品導(dǎo)致的。氯氣外泄和氯氣外泄吸收裝置有缺陷會(huì)導(dǎo)致氯氣濃度過大。氯氣外泄可能是由于設(shè)備故障、違章操作、突發(fā)事件造成的。設(shè)備故障方面，設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷、設(shè)備損壞、維修不及時(shí)、管理人員工作不到位等都是導(dǎo)致其發(fā)生的原因。違章操作包括勞動(dòng)者操作違章、檢修違章、裝置超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)等。突發(fā)事件的影響則是指由于停電等突發(fā)事件導(dǎo)致的氯氣外泄，可能是由于未設(shè)置應(yīng)急預(yù)案或管理人員工作不到位等造成的。防護(hù)用品的不正確使用有可能是管理的原因或是勞動(dòng)者明知故犯。

根據(jù)基本事件間的相互關(guān)系，繪制故障樹（圖1），矩形符號(hào)表示頂事件或中間事件；圓形符號(hào)表示基本事件；表示與門；表示或門。其他代號(hào)及含義見表1。

2 氯堿工業(yè)氯氣中毒事故故障樹分析

2.1 最小割集的確定

引起頂事件發(fā)生的基本事件的集合稱為割集，其中不包含其他割集的為最小割集[4]。

本文根據(jù)Fussel-Vesely算法求得故障樹的8個(gè)最小割集：，則故障樹最小徑集有5個(gè)：

圖1 氯氣中毒事故故障樹

表1 代號(hào)及含義

2.2 最小徑集的確定

最小徑集表示系統(tǒng)的安全性。求故障樹最小徑集的步驟為：(1)將故障樹轉(zhuǎn)化為成功樹(2)求成功樹的最小割集(3)對(duì)成功樹的最小割集中各基本事件求補(bǔ)[4]。

本文根據(jù)Fussel-Vesely算法求得成功樹的最小割集有5個(gè)：

2.3 結(jié)構(gòu)重要度分析

結(jié)構(gòu)重要度是指不考慮基本事件發(fā)生的概率多少，僅從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件的影響程度。

本文利用最小割集來近似判斷各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度。主要步驟如下：(1)單事件最小割集中基本事件結(jié)構(gòu)重要系數(shù)最大(2)僅出現(xiàn)在同一個(gè)最小割集中的所有基本事件結(jié)構(gòu)重要度相等(3)僅出現(xiàn)在基本事件個(gè)數(shù)相等的若干個(gè)最小割集中的各基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)依出現(xiàn)次數(shù)而定，即出現(xiàn)次數(shù)少，其結(jié)構(gòu)重要系數(shù)小(4)兩個(gè)基本事件出現(xiàn)在基本事件個(gè)數(shù)不等的若干個(gè)最小割集中：①若他們?cè)谧钚「罴兄貜?fù)出現(xiàn)的次數(shù)相等，則在事件少的最小割集中出現(xiàn)的基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大②若為復(fù)雜的情況，可用公式(1)近似判別計(jì)算[5]。

式中:

I(i)——基本事件Xi結(jié)構(gòu)重要系數(shù)的近似判別值

Xi∈Kj——基本事件Xi屬于Kj最小割集

ni——基本事件Xi所在最小割集中包含基本事件的個(gè)數(shù)根據(jù)上述步驟，對(duì)結(jié)構(gòu)重要度排序如下：

2.4 故障樹結(jié)果分析

由最小割集可知，可能導(dǎo)致頂事件發(fā)生的集合有8個(gè)，頂上事件發(fā)生的可能性較大尤其是割集{管理人員工作不到位，未設(shè)置氯氣吸收裝置}，僅包含2個(gè)基本事件，頂上事件發(fā)生的概率大大增加。

由最小徑集可知，保證系統(tǒng)安全的集合有5個(gè)，在一定的控制措施下，系統(tǒng)可以安全運(yùn)行，但有的最小徑集包含的基本事件較多，所含事件很難同時(shí)達(dá)到安全，可以從包含基本事件少的最小徑集入手，保障系統(tǒng)安全。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)氯堿工業(yè)氯氣中毒事故的分析，繪制了故障樹，運(yùn)用Fussel-Vesely算法，得到故障樹的8個(gè)最小割集和5個(gè)最小徑集；進(jìn)而分析得到各基本事件在故障樹中的結(jié)構(gòu)重要度，其中，氯氣外泄吸收裝置是否良好、勞動(dòng)者安全意識(shí)的高低、管理人員工作是否到位對(duì)頂上事件的影響較大，設(shè)備維修是否及時(shí)、設(shè)備是否損壞、裝置是否超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、是否有違章、設(shè)備是否有設(shè)計(jì)缺陷對(duì)頂事件的影響次之，突發(fā)事件發(fā)生和應(yīng)急預(yù)案是否合理的影響則最小。

根據(jù)結(jié)構(gòu)重要度排序，本文從物、人、管、機(jī)的角度對(duì)企業(yè)提出以下安全保障策略：①應(yīng)保證氯氣外泄吸收裝置使用狀況良好②應(yīng)加強(qiáng)對(duì)勞動(dòng)者的安全教育和培訓(xùn)，督促其進(jìn)行必要的勞動(dòng)防護(hù)；可以對(duì)氯氣外泄事故進(jìn)行模擬演練③管理人員應(yīng)該健全設(shè)備定期檢查制度并嚴(yán)格執(zhí)行；制定適合企業(yè)的應(yīng)急預(yù)案并定期演練；增強(qiáng)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力；對(duì)勞動(dòng)者應(yīng)起到監(jiān)督作用；加強(qiáng)業(yè)務(wù)管理水平，不能盲目加大生產(chǎn)量，使設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)④對(duì)于損壞的設(shè)備，應(yīng)盡早維修，對(duì)于違章檢修的相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)給予一定的懲罰。

本文運(yùn)用故障樹分析法對(duì)氯氣中毒事故進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，確定最小割集和最小徑集，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度排序，提出安全防范措施。但本文也有未盡之意，如對(duì)于氯氣中毒的原因考慮不夠全面；未得出頂上事件發(fā)生的概率等。這些在以后的研究中都應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)。

[1]幺恩琳,翟良云,胡永強(qiáng),郭帥.中國(guó)氯堿行業(yè)安全現(xiàn)狀分析[J].中國(guó)氯堿,2015,12:37-41.

[2]逯軍正,何冠平,王慶.氯堿工業(yè)中的腐蝕與防護(hù)[J].中國(guó)氯堿,2010,03:37-41.

[3]殷日祥.氯堿工業(yè)三氯化氮處理技術(shù)分析[J].化工管理, 2014,29:97+99.

[4]王保國(guó)，王新泉，劉淑艷，霍然.安全人機(jī)工程學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007:275-284.

[5]楊虹霞,孫有仙.事故樹定性分析法在實(shí)際運(yùn)用中存在的問題[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2011,09:203-206.