機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與安全措施研究

首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 孫 亮

■引言

2018 年12 月28 日，國(guó)家發(fā)布了GB/T 23819—2018《機(jī)械安全 防火與消防》[1]標(biāo)準(zhǔn)，代替了2009 版，并規(guī)定自2019 年7 月1 日開(kāi)始實(shí)施。

GB/T 23819—2018 與GB/T 23819—2009 相比，主要的技術(shù)變化如下：

（1）將標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)修改為《機(jī)械安全 防火與消防》。

（2）用火四面體代替火災(zāi)三要素。

（3）按照GB/T 15706—2012 給出的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)減小流程，調(diào)整了標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)。

（4）按照GB/T 15706—2012 給出的“風(fēng)險(xiǎn)減小迭代三步法”更新了2009 版風(fēng)險(xiǎn)減小評(píng)價(jià)流程圖。

（5）增加了關(guān)于重大火災(zāi)危險(xiǎn)識(shí)別的圖和關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)估計(jì)的圖。

（6）增加了機(jī)器及其典型火災(zāi)相關(guān)危險(xiǎn)的示例。

（7）增加了金屬材料加工中心風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)減小示例。

該標(biāo)準(zhǔn)給出了機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中所需采取的防火與消防措施的基本概念以及通過(guò)本質(zhì)安全化設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等將機(jī)械的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)減小至可接受水平的指南，并且給出了適用于機(jī)械設(shè)備的范圍。

為幫助企業(yè)更好地理解該標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)照開(kāi)展相關(guān)機(jī)械安全工作，現(xiàn)將標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)新增內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹，提出一種針對(duì)機(jī)械設(shè)備危險(xiǎn)要素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法。

■機(jī)械設(shè)備火災(zāi)危險(xiǎn)要素辨識(shí)

1.火災(zāi)四面體

傳統(tǒng)火災(zāi)三要素為：點(diǎn)火源、空氣、可燃物，根據(jù)火災(zāi)誘發(fā)演變規(guī)律，初期在火災(zāi)三要素的耦合作用下，能夠形成一定的火勢(shì)，而且在無(wú)外界因素的干擾下，具備形成火災(zāi)的極大可能性，如圖1 所示。

圖1 火災(zāi)四面體

目前，消防技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，一般在火災(zāi)發(fā)生的初期通過(guò)煙感、溫感、噴淋等設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)火源并消滅火源，阻斷燃燒化學(xué)鏈，能夠避免災(zāi)情的擴(kuò)大。但是對(duì)于一些機(jī)械設(shè)備而言，由于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可能存在易燃、易爆物品，如機(jī)械設(shè)備一般以汽油、電為能源動(dòng)力，一旦發(fā)生火災(zāi)，很難在短時(shí)間內(nèi)撲滅，無(wú)法及時(shí)阻斷燃燒化學(xué)鏈，甚至可能會(huì)引發(fā)油氣爆炸等事故，造成嚴(yán)重的人員傷亡。所以，有必要對(duì)機(jī)械設(shè)備火災(zāi)危險(xiǎn)要素進(jìn)行全面辨識(shí)，采取風(fēng)險(xiǎn)減小措施，制定嚴(yán)格的管理制度，控制火災(zāi)隱患。

2.火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)要素辨識(shí)

機(jī)械設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)要素辨識(shí)以火災(zāi)四面體為依據(jù)，考慮到一般設(shè)備非真空運(yùn)行，與空氣密切接觸，從點(diǎn)火源、燃料、滅火裝置、消防設(shè)備設(shè)施、人員危險(xiǎn)要素5個(gè)維度加以辨識(shí)，全面分析各機(jī)械設(shè)備、環(huán)境要素及操作員工的危險(xiǎn)要素，如表1所示。

表1 機(jī)械設(shè)備火災(zāi)危險(xiǎn)要素辨識(shí)（部分）

■機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估方法

在全面辨識(shí)機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)要素的基礎(chǔ)上，需要對(duì)機(jī)械設(shè)備的火災(zāi)危險(xiǎn)性做出合理評(píng)估，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的整體流程如圖2 所示。

1.火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

圖2 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)包括機(jī)械限制的確定，考慮涉及火災(zāi)危險(xiǎn)的機(jī)械生命周期所有階段，分析影響火災(zāi)的所有信息要素，比如，機(jī)器運(yùn)行模式、機(jī)器處理的物料特性、機(jī)器元件預(yù)期壽命以及產(chǎn)生火災(zāi)危險(xiǎn)相關(guān)的老化影響、操作員工、維修員工對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)的認(rèn)知水平及防火技能的掌握狀況等，同時(shí)，識(shí)別并分析與機(jī)器各種用途相關(guān)的所有可合理預(yù)見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)要素，火災(zāi)四面體只是關(guān)于火災(zāi)發(fā)生的直接原因要素，人員安全培訓(xùn)、企業(yè)安全氛圍等作為組織管理層面要素對(duì)火災(zāi)直接原因要素起到了一定地推動(dòng)作用，在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)要素分析過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)對(duì)組織管理要素加以研究。

3.火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)

一旦識(shí)別了火災(zāi)場(chǎng)景危險(xiǎn)要素，應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)狀況做出評(píng)估。由于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)是火災(zāi)導(dǎo)致傷害的嚴(yán)重程度與火災(zāi)發(fā)生的可能性的函數(shù)，本文采用乘法關(guān)系，從傷害發(fā)生可能性、造成人員傷害嚴(yán)重程度以及避免或限制傷害可能性（消防設(shè)備的可靠性、人員火災(zāi)安全意識(shí)、技能水平）對(duì)機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行評(píng)估。

3.1 傷害發(fā)生可能性P

傷害發(fā)生可能性從人員暴露于危險(xiǎn)P1、火災(zāi)發(fā)生的可能性P2兩方面加以分析。

人員暴露于危險(xiǎn)指標(biāo)從人員在操作、維修時(shí)暴露于風(fēng)險(xiǎn)之中的人數(shù)、頻次，合理估算暴露累計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)值。劃分標(biāo)準(zhǔn)如表2 所示。

表2 人員暴露于危險(xiǎn)劃分標(biāo)準(zhǔn)

火災(zāi)發(fā)生的可能性指標(biāo)從點(diǎn)火源P21、可燃物P22、消防設(shè)備設(shè)施可靠性P23三方面綜合考慮。各項(xiàng)分值均為1，從上節(jié)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)危險(xiǎn)要素辨識(shí)基礎(chǔ)上全面分析，考慮各要素存在的量、發(fā)生頻次、性能優(yōu)劣等因素，確定火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性，公式如下：

P2=P21×P22×P23

最后，將人員暴露于危險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)值與火災(zāi)發(fā)生的可能性風(fēng)險(xiǎn)值相乘，得到傷害發(fā)生可能性風(fēng)險(xiǎn)值，即：

P=P1×P2

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)最大化原則，將火災(zāi)傷害發(fā)生可能性劃分為兩個(gè)等級(jí)，即Pa（P＜0.3）和Pb（P≥0.3）。

3.2 造成人員傷害嚴(yán)重程度S

辨識(shí)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的火災(zāi)危險(xiǎn)要素，預(yù)見(jiàn)火災(zāi)事故場(chǎng)景，對(duì)人員傷害的嚴(yán)重程度進(jìn)行分析，一般包括輕傷（S1）、重傷（S2）、死亡（S3）3 種類(lèi)型，在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，應(yīng)當(dāng)針對(duì)每一種機(jī)械設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)要素風(fēng)險(xiǎn)信息分析每一引發(fā)火災(zāi)傷害事故的嚴(yán)重性。

3.3 避免或限制傷害可能性T

隨著機(jī)械設(shè)備安全性能的不斷提高，部分機(jī)械設(shè)備配有滅火系統(tǒng)，能夠有效防止火災(zāi)的發(fā)生。同時(shí)，作業(yè)場(chǎng)所也配有適用類(lèi)型的滅火設(shè)備設(shè)施，比如，煙感、溫感、滅火器、消防栓等，同樣能夠有效避免災(zāi)情的擴(kuò)大。當(dāng)然，操作人員以及維修人員火災(zāi)安全意識(shí)以及滅火技能的掌握也是影響火災(zāi)發(fā)生的重要因素。本文將避免或限制傷害可能性T劃分為給定條件下避免危險(xiǎn)或限制傷害的可能性T0和幾乎不可能避免危險(xiǎn)或限制傷害T1兩個(gè)級(jí)別，具體劃分方式如表3 所示。

綜合考慮機(jī)械設(shè)備火災(zāi)傷害發(fā)生可能性、造成人員傷害嚴(yán)重程度以及避免或限制傷害可能性要素指標(biāo)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 13849-1[2]，確定出機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)狀況，評(píng)估結(jié)果如圖3 所示。

表3 避免或限制傷害可能性劃分標(biāo)準(zhǔn)

圖3 機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)狀況

■風(fēng)險(xiǎn)減小策略

在對(duì)機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)狀況的基礎(chǔ)上，可能需要采取一定的風(fēng)險(xiǎn)減小措施來(lái)降低設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)減小過(guò)程三步迭代法可以系統(tǒng)地降低機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)層層迭代，綜合考慮本質(zhì)安全設(shè)計(jì)措施、安全防護(hù)減小措施、補(bǔ)充減小措施、以及信息減小措施，當(dāng)以上措施不能達(dá)到預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)減小時(shí)，可通過(guò)確定和修改機(jī)器的限制來(lái)重新進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，施加風(fēng)險(xiǎn)減小措施，直至實(shí)現(xiàn)預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)減小。

1.本質(zhì)安全設(shè)計(jì)措施

本質(zhì)安全措施應(yīng)當(dāng)從點(diǎn)火源與可燃材料的角度去分析，比如，機(jī)器結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果盡可能少地使用可燃材料，如不然，也應(yīng)當(dāng)采用自熄材料和防火材料；盡可能少地使用可燃性液體和潤(rùn)滑劑；制定檢測(cè)和控制可能導(dǎo)致產(chǎn)生有效點(diǎn)燃源的機(jī)器操作或工藝誤差的措施等。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)、運(yùn)行過(guò)程制定避免產(chǎn)生火源、減少可燃物積聚的風(fēng)險(xiǎn)減小措施，同時(shí)也應(yīng)明確人員降低火災(zāi)發(fā)生可能性或防止火災(zāi)發(fā)生的措施信息。

2.安全防護(hù)減小措施

當(dāng)通過(guò)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)措施不可能消除危險(xiǎn)或充分降低風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)考慮通過(guò)安全防護(hù)來(lái)防止人員暴露于危險(xiǎn)當(dāng)中，根據(jù)能量意外釋放理論[3]，可以通過(guò)阻斷火災(zāi)能量作用于人體的途徑來(lái)減小人員傷害。比如，為限制火焰、煙霧、和熱量作用于人體，通過(guò)防護(hù)罩和機(jī)器外殼阻斷能量釋放路徑；防止通過(guò)機(jī)器開(kāi)口的火焰噴射和熱氣體的裝置等。同時(shí)，安全防護(hù)裝置的性能等級(jí)PLr 應(yīng)根據(jù)ISO 13849-1 確定。當(dāng)然，操作員工和維修人員在工作過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)佩戴必要安全要求的防護(hù)設(shè)備，降低火災(zāi)意外傷害發(fā)生時(shí)的人員傷害程度。

3.補(bǔ)充減小措施

補(bǔ)充減小措施是基于本質(zhì)安全設(shè)計(jì)措施和安全防護(hù)減小措施失效時(shí)考量的風(fēng)險(xiǎn)減小措施，補(bǔ)充措施主要從消防系統(tǒng)方面分析，優(yōu)先考慮火災(zāi)探測(cè)與滅火集成系統(tǒng)，火災(zāi)探測(cè)主要是煙感、溫感；滅火集成系統(tǒng)設(shè)置于機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，可以起到火災(zāi)探測(cè)、適當(dāng)措施觸發(fā)的功能。同時(shí)，機(jī)械設(shè)備應(yīng)保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)急停，物料隔絕等必要安全措施，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果（圖3），結(jié)合ISO 13849-1，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備科學(xué)合理的消防設(shè)備設(shè)施，如表4所示。

表4 火災(zāi)探測(cè)及滅火方案

4.信息減小措施

當(dāng)上述風(fēng)險(xiǎn)減小措施均失效時(shí)，可以通過(guò)查閱設(shè)備使用信息文件，采用適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)減小措施。比如，可以從文件中相關(guān)機(jī)械設(shè)備延遲裝置的設(shè)置，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以將人員撤離于裝置房間內(nèi)，避免火災(zāi)傷害事故的發(fā)生或減小傷害的程度。

■結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)減小措施研究有助于提高場(chǎng)所環(huán)境與機(jī)械設(shè)備的火災(zāi)安全性，本文結(jié)合《機(jī)械安全 機(jī)械設(shè)備安全升級(jí)指南》相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)全面辨識(shí)機(jī)械設(shè)備火災(zāi)危險(xiǎn)要素，采用科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法對(duì)機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)做出評(píng)估，從本質(zhì)安全設(shè)計(jì)、安全防護(hù)、消防設(shè)備、以及使用信息等方面系統(tǒng)分析減小火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的措施，將機(jī)械設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)維持在可接受的范圍內(nèi)，有利于降低火災(zāi)事故的發(fā)生率，為行業(yè)的發(fā)展?fàn)I造良好的發(fā)展環(huán)境。