基于人為差錯分析的液體推進劑防火防爆安全分析①

鄧志淵 劉頌賓 管旭軍

(1.91515部隊 海南三亞 572000；2.海參安全評估保障室 北京 100080；3.91091部隊 遼寧大連 116002)

如果說防泄漏是液體推進劑長期儲存過程中最常見的安全性問題，那么液體推進劑的防火防爆問題則是其最危險的安全性影響因素。對液體推進劑防火防爆的安全性分析，首先要分析造成其火災、爆炸的事故類型，從其可能發生事故的根源出發，找出減少其發生危險的可能性[1]。國內外學者研究發現，液體推進劑火災、爆炸事故的誘因主要有液體推進劑的泄漏、貯箱內形成爆炸性混合物、低溫導致的推進劑氣化造成的超壓爆炸、管道堵塞造成的爆炸[2-3]。

1 液體推進劑火災與爆炸事故

1.1 液體推進劑火災與爆炸的事故模式

液體推進劑在長期貯存過程中可能面臨的火災爆炸危險模式主要的是推進劑的泄漏[4]，泄漏后的液體推進劑在空氣中濃度不斷升高，在接觸明火后極易造成火災、爆炸事故的發生；另一反面，與空氣混合的液體推進劑在一定的濃度下，即使沒有明火，也會自燃引起火災、爆炸的發生；推進劑儲箱內的壓力如果急劇變化，也會造成推進劑的超壓爆炸[5]；自然環境引起的非可抗力造成的火災、爆炸事故；人為操作不當引起的火災、爆炸。

1.2 液體推進劑火災、爆炸事故發生條件與影響區域

（1）發生條件。

推進劑的泄漏，包括大面積的泄漏和小孔滲漏；推進劑泄漏后在空氣中的濃度積聚[6]；儲箱附近是否存在明火設備或造成明火的條件；儲箱內的壓力的臨界條件；彈庫的通風條件。

（2）影響區域。

表1 火災爆炸事故后果分析表

圖1 人的行為動態模型

小型可控火災的影響區域限制在貯箱附近，大型火災甚至引起爆炸可能危害整個全彈，甚至整個彈庫的危險[7]。

1.3 液體推進劑火災、爆炸事故后果分析

液體推進劑火災、爆炸事故后果見表1。

2 人為差錯分析（HEA）

裝備的設計、制造、使用、維護、保養及管理的全過程都離不開人的因素，信息化條件下的人員從直接的操作者轉變為監控、管理等的決策者，人員要素對裝備安全性的需要更加顯著。

人為差錯分析通過分析事故發生的原因，以及人員在事故發生中所起的作用，從而分析整個系統的安全性。人為差錯類型可大致分為執行型錯誤和遺漏型錯誤。

運用人為差錯分析，主要考察人員在操作過程中的行為，找出其在工作過程中的執行錯誤和遺漏錯誤，運用統計學規律[8]，分析各種人為差錯出現的概率，并利用HRA事件樹概率公式，參考《THERP手冊》中的績效形成因子（PSF）值[9]，計算整個過程中人成功的概率。

人的行為動態模型如圖1所示。

人為差錯概率的計算是根據統計學的規律得到的，人為差錯概率為

HRA事件樹的分析和建立。HRA事件樹的存在形式為二叉樹，也就是說，每一個事件都有兩種狀態，成功或者失敗。如果一個任務包含兩個子項A和B，則需要考察子項之間的關系是串聯還是并聯，對于串聯任務，需同時完成所以子項任務才能獲得成功；對并聯任務，只要完成其中一項，任務就能成功。

通常在HRA事件樹各支的尾部標注S和F來表示任務成功或者失敗，同時，事件樹每個分支的左支表示成功，右支表示失敗。

對串聯型任務，成功或者失敗的概率表示為：

對并聯型任務，成功或者失敗的概率表示為：

其中：

P(S)是任務成功的概率；

P(F)是任務失敗的概率；

a是任務A成功的概率；

A是任務A失敗的概率；

b|a是在a成功的條件下任務B成功的概率；

B|a是在任務A 成功的條件下任務B失敗的概率；

b|A是在任務A失敗的條件下任務B成功的概率；

B|A是在任務A失敗的條件下任務B失敗的概率。

在用上式計算人為差錯概率是需要用績效形成因子（PSF）修正，PSF的值可以參考THERP手冊。修正公式共分五級，具體如下：

完全相關CD，P(B|A)=1；

零相關ZD，P(B|A)=P(B)。

3 典型案例分析

以儲箱閥門為例，人為差錯造成的閥門失效導致的火災、爆炸危險性的人員失誤概率的計算方法如下：

則，閥門失效的概率為：

式中：查THERP手冊得閥門忘記打開的概率為0.01，閥門未檢查的概率為0.1，假設人員處于最佳的應激狀態，PSF=1。

運用特定風險分析，從可能產生火災、爆炸的特定風險出發，找出危險發生的原因，并相對的提出規避這些風險的方法，有效地提高了液體推進劑長期貯存過程中的安全性。

另一方面，人的因素在推進劑長期貯存過程中發生事故的重要方面，結合人為差錯分析，可以通過計算人為差錯引起的危險性事故的概率，來考量人為差錯在推進劑長期儲存過程中對其安全性的影響[10]。上面以閥門為例，計算了在人為差錯影響下，閥門失效引起的危險事故的概率為1.45×10-3，通過結果可以發現，雖然人為差錯是影響推進劑火災、爆炸危險性的重要因素，但整體來說，有人為差錯造成的事故的概率是非常低的，因此可以說推進劑長期儲存過程中人的因素相對是安全的，也就是說推進劑的安全性是可以保障的。

4 結語

人為差錯也是在液體推進劑長期貯存過程中發生事故的主要原因之一，通過人為差錯分析，考慮人的因素，運用統計概率，可以計算人為差錯造成的危害發生的概率，以量化的形式指出容易造成事故覺得方面，從而有針對性的提出提高液體推進劑長期儲存過程中的安全性的措施、方法。