故障樹(shù)分析法在水電站機(jī)組檢修轉(zhuǎn)子吊裝中的安全分析與應(yīng)用

王科

(映秀灣水力發(fā)電總廠，四川都江堰 611830)

1 概述

在水電站機(jī)組檢修過(guò)程中，轉(zhuǎn)子吊裝事故發(fā)生的可能性較低，但事故后果非常嚴(yán)重，往往伴隨著機(jī)毀人亡，是不可接受的重大風(fēng)險(xiǎn)。筆者采用故障樹(shù)分析法，找出了轉(zhuǎn)子吊裝作業(yè)起重傷害事故發(fā)生的基本原因，提出了防止事故發(fā)生的人員控制和其他安全對(duì)策措施，從而為水電站轉(zhuǎn)子吊裝工序工藝安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化提供依據(jù)。

鑒于水電站機(jī)組檢修轉(zhuǎn)子吊裝作業(yè)通常使用單臺(tái)橋式起重機(jī)或雙臺(tái)橋式起重機(jī)，因轉(zhuǎn)子吊裝工序工藝需求，目前還不能夠完全杜絕作業(yè)人員進(jìn)入吊物危險(xiǎn)區(qū)，主要有以下兩種情況:

(1)轉(zhuǎn)子吊出或吊入機(jī)坑過(guò)程中，因轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙偏小，為防止定子和轉(zhuǎn)子發(fā)生意外擦傷或碰撞，作業(yè)配合人員一般分布于定子四周，每人雙手懸吊5～10 mm 厚的木條并將其伸入轉(zhuǎn)子與定子的空氣間隙內(nèi)上下左右移動(dòng)。若木條不能自由移動(dòng)時(shí)立即告之起重指揮人員及時(shí)糾偏，以防止轉(zhuǎn)子與定子直接接觸而損壞絕緣層。

(2)轉(zhuǎn)子吊出或吊入安裝間存放坑時(shí)，待轉(zhuǎn)子懸吊一定高度停穩(wěn)后，起吊作業(yè)配合人員需搬運(yùn)固定轉(zhuǎn)子的伸縮式支撐墩、懸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子校對(duì)螺栓孔等，均需短暫時(shí)間進(jìn)入吊裝危險(xiǎn)區(qū)。

2 故障樹(shù)分析

故障樹(shù)分析法是從結(jié)果到原因找出與該事故有關(guān)的各種因素之間的因果關(guān)系和邏輯關(guān)系的分析方法，這種方法是把系統(tǒng)可能發(fā)生的事故放在圖的最上面，按系統(tǒng)構(gòu)成要素之間的關(guān)系，分析與事故有關(guān)的原因，直到找到基本原因?yàn)橹埂D1中各種因果關(guān)系用不同的邏輯門聯(lián)接起來(lái)，然后應(yīng)用布爾邏輯運(yùn)算法則進(jìn)行簡(jiǎn)化運(yùn)算和分析。通過(guò)定性分析，確定各種因素對(duì)事故影響的大小，從而可以掌握和制定事故的控制要點(diǎn);通過(guò)定量分析，則能計(jì)算出頂上事件發(fā)生的概率。故障樹(shù)分析得出的結(jié)論可為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全目標(biāo)提供依據(jù)。

通過(guò)橋式起重機(jī)起重傷害故障樹(shù)分析，達(dá)到了以下目的:

(1)識(shí)別了導(dǎo)致該類事故發(fā)生的基本事件(基本的設(shè)備故障)與人為失誤的組合;

(2)對(duì)導(dǎo)致災(zāi)害事故發(fā)生的各種因素及邏輯關(guān)系做出全面、簡(jiǎn)潔和形象的描述;

(3)便于查明該類事故系統(tǒng)內(nèi)固有的或潛在的各種危險(xiǎn)因素，為設(shè)計(jì)、施工和管理提供科學(xué)依據(jù);

(4)使有關(guān)人員、作業(yè)人員全面了解和掌握各項(xiàng)防災(zāi)要點(diǎn);

(5)便于進(jìn)行邏輯運(yùn)算，進(jìn)行定性、定量分析和系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

2.1 橋式起重機(jī)起重傷害故障樹(shù)分析

(1)構(gòu)建橋式起重機(jī)起重傷害故障樹(shù)圖(圖1)。

(2)求最小割集。

圖1 橋式起重機(jī)起重傷害故障樹(shù)圖

最小割集表明系統(tǒng)的危險(xiǎn)性。每個(gè)最小割集都是頂上事件發(fā)生的一種可能渠道，最小割集的數(shù)目越多，系統(tǒng)越危險(xiǎn)。

根據(jù)故障樹(shù)最小割集最多個(gè)數(shù)判別方法，可以判定該故障樹(shù)最小割集最多為18個(gè)，表征系統(tǒng)危險(xiǎn)度較高。

(3)求最小徑集。

最小徑集表示系統(tǒng)的安全性，也就是頂上事件不發(fā)生所需的最低限度的徑集。最小徑集的求法是利用它與最小割集的對(duì)偶性，做出與故障樹(shù)對(duì)偶的成功樹(shù)(圖2)。

圖2 橋式起重機(jī)起重傷害成功樹(shù)圖

利用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)法求成功樹(shù)的最小割集:

得3個(gè)最小徑集，分別為:

最小徑集最多為3個(gè)。對(duì)最小徑集表示的故障樹(shù)等效圖進(jìn)行分析得知，只要控制一個(gè)最小徑集不發(fā)生，頂上事件就不發(fā)生，故可以選擇控制事故的最佳方案，對(duì)少事件最小徑集加以控制較為有利，即控制X12(人躲閃不及)。

(4)結(jié)構(gòu)重要度分析。

結(jié)構(gòu)重要度分析是從故障樹(shù)結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度。即在不考慮各種基本事件的發(fā)生概率或者說(shuō)假定各種基本事件的發(fā)生概率都相等的情況下，分析各種基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件的發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度，這是一種定性的重要度分析。結(jié)構(gòu)重要度分析可以采用以下兩種方法。一種是利用最小割集或最小徑集判斷重要度;一種是求結(jié)構(gòu)重要系數(shù)。在此，筆者推薦采用最小割集或最小徑集判斷重要度。

根據(jù)結(jié)構(gòu)重要度判別原則可知，X12是單個(gè)基本事件最小徑集中的事件，其結(jié)構(gòu)重要度最大;其次為X10和X11，為兩個(gè)基本事件最小徑集中的事件，結(jié)構(gòu)重要度次之;而X1～X9是9個(gè)基本事件組成的最小徑集的事件，其結(jié)構(gòu)重要度最小。結(jié)構(gòu)重要度排序如下:

(5)結(jié)論。

該故障樹(shù)有18個(gè)最小割集，3個(gè)最小徑集，說(shuō)明發(fā)生事故的可能有18種途徑，因此是較為危險(xiǎn)的。首先，只要X12(人躲閃不及)這個(gè)基本事件不發(fā)生，就可以保障無(wú)擠、壓、碰撞傷害事故的發(fā)生;其次，只要因吊物作業(yè)進(jìn)行時(shí)，X10(危險(xiǎn)區(qū)有人)和X11(有人經(jīng)過(guò)危險(xiǎn)區(qū))兩個(gè)基本事件不發(fā)生，亦可保障不發(fā)生擠、壓、碰撞傷害事故。

2.2 人員控制措施

故障樹(shù)分析結(jié)論說(shuō)明，為了防止起重傷害事故的發(fā)生，必須控制人的行為。因此，必須注意以下幾點(diǎn)。

2.2.1 作業(yè)人員分配合理

從事吊運(yùn)工作的配合人員，在重物起吊前應(yīng)迅速脫離起吊作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)，并密切注意吊物經(jīng)過(guò)的危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)是否有偶然的不安全因素出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)不安全因素時(shí)應(yīng)及時(shí)發(fā)出警告，盡量減少作業(yè)人員暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻次。

2.2.2 作業(yè)人員進(jìn)入吊裝危險(xiǎn)區(qū)的時(shí)機(jī)選擇

(1)轉(zhuǎn)子從發(fā)電機(jī)機(jī)坑吊入安裝間存放坑。

在轉(zhuǎn)子吊出、轉(zhuǎn)子磁極下阻尼環(huán)露出定子線棒上端部時(shí)，定子線棒周圍的作業(yè)配合人員應(yīng)全部撤離吊裝危險(xiǎn)區(qū);當(dāng)轉(zhuǎn)子平移到安裝間、大軸法蘭基本在存放坑中部位置時(shí)，將轉(zhuǎn)子垂直下放到一定高度停穩(wěn)后，起吊作業(yè)配合人員迅速搬運(yùn)伸縮式支撐墩并將其均布在轉(zhuǎn)子剎車環(huán)下，上升鎖定并預(yù)留間隙1～2 cm 后，派兩人進(jìn)入轉(zhuǎn)子存放坑內(nèi)，其他配合人員旋轉(zhuǎn)懸吊著的轉(zhuǎn)子校對(duì)螺栓孔并做好其它設(shè)備保護(hù)措施。

(2)轉(zhuǎn)子從安裝間存放坑吊入發(fā)電機(jī)機(jī)坑。

2人進(jìn)入轉(zhuǎn)子存放坑內(nèi)，解除固定螺母，待轉(zhuǎn)子垂直起升到一定高度停穩(wěn)后，起吊作業(yè)配合人員上升伸縮式支撐墩鎖定并撤離，轉(zhuǎn)子存放坑內(nèi)的2人在清理法蘭面后迅速撤離，并由該2人搬移轉(zhuǎn)子吊運(yùn)路線上的支撐墩，其他人員禁止進(jìn)入吊運(yùn)危險(xiǎn)區(qū);將轉(zhuǎn)子平移到定子線棒上方并垂直下移，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極下阻尼環(huán)與定子線棒上端部基本平行時(shí)停穩(wěn)，起吊作業(yè)配合人員迅速分布于定子四周每人雙手懸吊5～10 mm 厚的木條并將其伸入轉(zhuǎn)子與定子的空氣間隙內(nèi)上下左右移動(dòng)，轉(zhuǎn)子緩慢下移并糾偏，直到轉(zhuǎn)子垂直下移吊裝到位。

2.3 其他安全對(duì)策

(1)起重量在30 t 及以上的橋式起重機(jī)，對(duì)其起升機(jī)構(gòu)的每一套獨(dú)立驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)設(shè)兩套制動(dòng)器，且每一套制動(dòng)器均具有能單獨(dú)支持額定起重量的制動(dòng)能力。

(2)檢修單位應(yīng)按照《橋式起重機(jī)電氣部分檢修技術(shù)規(guī)程》和《橋式起重機(jī)檢修技術(shù)規(guī)程》在每年機(jī)組大修前開(kāi)展行車?yán)袡z修，確保設(shè)備完好。

(3)轉(zhuǎn)子起吊前，檢修單位應(yīng)組織檢查橋式起重機(jī)并在其合格后方能進(jìn)行轉(zhuǎn)子吊運(yùn)作業(yè)，填寫“橋式起重機(jī)吊運(yùn)重要部件檢查表”，將責(zé)任落實(shí)到人。

(4)起吊轉(zhuǎn)子至一定高度后，起落三次，檢查橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)動(dòng)作是否可靠。

3 結(jié)語(yǔ)

筆者采用故障樹(shù)分析方法，找出了轉(zhuǎn)子吊裝作業(yè)起重傷害事故發(fā)生的原因，提出了防止事故發(fā)生的多重預(yù)防措施并在實(shí)際中應(yīng)用，效果良好，值得推廣。