基于故障樹分析法的氯堿工業氯氣中毒事故安全風險評價

秦旭倩（中南財經政法大學 信息與安全工程學院，湖北 武漢 430073）

基于故障樹分析法的氯堿工業氯氣中毒事故安全風險評價

秦旭倩（中南財經政法大學 信息與安全工程學院，湖北 武漢 430073）

本文通過對氯堿工業氯氣中毒事故的分析，繪制氯氣中毒事故故障樹，運用Fussel-Vesely算法，得到故障樹的最小割集和最小徑集，進而分析得到各基本事件在故障樹中的結構重要度，提出相應的安全保障策略，以期能降低氯氣中毒事故發生率、傷亡率。

故障樹分析法；氯堿工業；中毒事故

經濟發展使社會對化工產品的需求種類和數量與日劇增，故即使其事故危害性大，仍然是我國經濟的基礎產業。由于行業發展不均衡，整個行業安全生產形勢比較嚴峻[1]。

國內目前對于氯堿工業的研究主要集中在氯堿工業系統的腐蝕與防護和技術研究上。逯軍正等[2]針對氯堿工業中材料的腐蝕問題，分析了電解槽的腐蝕情況和特點，提出了相應的防腐措施。殷日祥[3]對如何降低三氯化氮含量進行了研究，就減少或者消除三氯化氮的處理技術進行了較為詳細的闡述。

本文通過對氯堿工業氯氣中毒事故的分析，繪制氯氣中毒事故故障樹，運用Fussel-Vesely算法，得到最小割集和最小徑集，進而分析得到結構重要度，最后針對結果，提出安全保障策略，為氯堿工業安全研究提供一定的思路和方向。

1 氯堿工業氯氣中毒事故故障樹模型構建

氯氣中毒事故主要是由于工作場所氯氣濃度過大且勞動人員未正確使用防護用品導致的。氯氣外泄和氯氣外泄吸收裝置有缺陷會導致氯氣濃度過大。氯氣外泄可能是由于設備故障、違章操作、突發事件造成的。設備故障方面，設備設計缺陷、設備損壞、維修不及時、管理人員工作不到位等都是導致其發生的原因。違章操作包括勞動者操作違章、檢修違章、裝置超負荷運轉等。突發事件的影響則是指由于停電等突發事件導致的氯氣外泄，可能是由于未設置應急預案或管理人員工作不到位等造成的。防護用品的不正確使用有可能是管理的原因或是勞動者明知故犯。

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

2 氯堿工業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Fussel-Vesely算法求得故障樹的8個最小割集：，則故障樹最小徑集有5個：

圖1 氯氣中毒事故故障樹

表1 代號及含義

2.2 最小徑集的確定

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

本文根據Fussel-Vesely算法求得成功樹的最小割集有5個：

2.3 結構重要度分析

結構重要度是指不考慮基本事件發生的概率多少，僅從事故樹結構上分析各基本事件的發生對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構重要度。主要步驟如下：(1)單事件最小割集中基本事件結構重要系數最大(2)僅出現在同一個最小割集中的所有基本事件結構重要度相等(3)僅出現在基本事件個數相等的若干個最小割集中的各基本事件結構重要度系數依出現次數而定，即出現次數少，其結構重要系數小(4)兩個基本事件出現在基本事件個數不等的若干個最小割集中：①若他們在最小割集中重復出現的次數相等，則在事件少的最小割集中出現的基本事件結構重要度系數大②若為復雜的情況，可用公式(1)近似判別計算[5]。

式中:

I(i)——基本事件Xi結構重要系數的近似判別值

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數根據上述步驟，對結構重要度排序如下：

2.4 故障樹結果分析

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

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

3 結語

本文通過對氯堿工業氯氣中毒事故的分析，繪制了故障樹，運用Fussel-Vesely算法，得到故障樹的8個最小割集和5個最小徑集；進而分析得到各基本事件在故障樹中的結構重要度，其中，氯氣外泄吸收裝置是否良好、勞動者安全意識的高低、管理人員工作是否到位對頂上事件的影響較大，設備維修是否及時、設備是否損壞、裝置是否超負荷運轉、是否有違章、設備是否有設計缺陷對頂事件的影響次之，突發事件發生和應急預案是否合理的影響則最小。

根據結構重要度排序，本文從物、人、管、機的角度對企業提出以下安全保障策略：①應保證氯氣外泄吸收裝置使用狀況良好②應加強對勞動者的安全教育和培訓，督促其進行必要的勞動防護；可以對氯氣外泄事故進行模擬演練③管理人員應該健全設備定期檢查制度并嚴格執行；制定適合企業的應急預案并定期演練；增強應對突發事件的能力；對勞動者應起到監督作用；加強業務管理水平，不能盲目加大生產量，使設備超負荷運轉④對于損壞的設備，應盡早維修，對于違章檢修的相關負責人應給予一定的懲罰。

本文運用故障樹分析法對氯氣中毒事故進行風險評價，確定最小割集和最小徑集，并進行結構重要度排序，提出安全防范措施。但本文也有未盡之意，如對于氯氣中毒的原因考慮不夠全面；未得出頂上事件發生的概率等。這些在以后的研究中都應進一步改進。

[1]幺恩琳,翟良云,胡永強,郭帥.中國氯堿行業安全現狀分析[J].中國氯堿,2015,12:37-41.

[2]逯軍正,何冠平,王慶.氯堿工業中的腐蝕與防護[J].中國氯堿,2010,03:37-41.

[3]殷日祥.氯堿工業三氯化氮處理技術分析[J].化工管理, 2014,29:97+99.

[4]王保國，王新泉，劉淑艷，霍然.安全人機工程學[M].北京：機械工業出版社，2007:275-284.

[5]楊虹霞,孫有仙.事故樹定性分析法在實際運用中存在的問題[J].中國安全生產科學技術,2011,09:203-206.