于佳楠，賈彥強，白 玉，李春輝，陳 航

(1.中國航發(fā)沈陽發(fā)動機研究所，遼寧沈陽 110000 2.四川航天燎原科技有限公司，四川成都 6100003.中國第一汽車股份有限公司動能分公司，吉林長春 130000)

二氧化碳滅火系統(tǒng)在精密儀器、圖書檔案、石油化工中大量應(yīng)用，但因其在一定濃度下對人類產(chǎn)生窒息危害，國內(nèi)已發(fā)生多起二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴造成人員傷亡的事故。2019年山東榮成“金翔號”輪船二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴造成10人死亡；2008年上海某外輪二氧化碳滅火系統(tǒng)檢修作業(yè)時，發(fā)生氣體泄漏事故，導(dǎo)致3名外籍船員死亡，13人受傷；2007年云南省圖書館二氧化碳滅火系統(tǒng)氣體產(chǎn)生泄漏，造成40余人受傷；1990年上海某船廠二氧化碳氣瓶控制閥操縱桿誤動作，大量二氧化碳鋼瓶瓶頭閥開啟，滅火介質(zhì)通過集流管噴射而出，造成9人死亡、18人受傷[1]。為確定二氧化碳對人體產(chǎn)生的影響，劉鳳榮等[2]通過灰兔進行試驗分析，當防護區(qū)內(nèi)空氣中二氧化碳濃度達到10%時,即可引起意識模糊，如對接觸者不立即轉(zhuǎn)移，即有可能因缺氧致死。

因此，對二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴事故風險分析并且分級管控極其必要[3]。本文從人、機、環(huán)、管4個方面辨識二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴事故原因，確定引起誤噴事故的基本事件，并編制事故樹。通過事故樹計算各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，基于結(jié)構(gòu)重要度確定各基本事件對誤噴事故的影響程度，從而采取相應(yīng)措施進行風險管控。

1 二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴事故樹分析

1.1 二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴事故樹建立

通過對近年來多起二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴事故分析，確定引起滅火系統(tǒng)誤噴事故的原因包括人員的誤動作、系統(tǒng)設(shè)備自身缺陷、不適的區(qū)域環(huán)境等，經(jīng)分析各類原因事件和基本事件(表1)，這些事件相互作用就會引起誤噴事故的發(fā)生。

如在特殊動火作業(yè)情況下，氣體滅火系統(tǒng)控制器未設(shè)置成自動狀態(tài)，在作業(yè)過程中產(chǎn)生火焰和塵煙，引發(fā)探測器報警聯(lián)動，即造成二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴。當氣體滅火系統(tǒng)管路的電磁閥在安裝或維護過程中人為誤動作，啟動氮氣驅(qū)動氣瓶，開啟滅火劑瓶組容器閥和選擇閥，造成系統(tǒng)誤噴。當滅火系統(tǒng)控制器模塊發(fā)生故障，造成邏輯關(guān)系錯誤并發(fā)出了啟動信號，造成系統(tǒng)誤噴。以此類推，最終確定引起二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴的所有原因事件，最終確定整個事故樹，如圖1所示。

表1 基本事件和原因事件

圖1 二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴事故樹

1.2 事故樹分析

1.2.1求事故樹最小割集

通過對事故樹分析，羅列出引起頂事件發(fā)生的全部子集，并利用下列公式計算出引起頂事件發(fā)生的最小路徑，該路徑為最小割集。

T=M1+M2+M3+M4+X1=X1+X2X3+X4+X5+X6X7+X8X9

經(jīng)計算求得的最小割集如下：{X1}、{X4}、{X5}、{X2、X3}、{X6、X7}、{X8、X9}。

1.2.2確定各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度

二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴的結(jié)構(gòu)重要度是從整體結(jié)構(gòu)上分析每個基本事件對頂事件影響程度的大小。因此，基本事件的結(jié)構(gòu)重要度可按式(1)計算[4]。

(1)

式中：K——事故樹中包含最小割集數(shù)目(或最小徑集數(shù)目)；

m——包含第i個基本事件最小割集數(shù)目(或最小徑集數(shù)目)；

Rj——包含第i個最小割集中第j個最小割集中基本事件數(shù)目(或最小徑集中基本事件數(shù)目)。

通過式(1)求得基本事件結(jié)構(gòu)重要度如表3所示。

表3 結(jié)構(gòu)重要度

結(jié)構(gòu)重要度順序為：

I(1)=I(4)=I(5)>I(9)=I(2)=I(6)=I(7)=I(3)=I(8)，人為誤動作=控制器故障發(fā)出指令=啟動電磁閥故障>特殊作業(yè)產(chǎn)生火焰煙氣=選擇閥故障=雙聯(lián)動單因素=不適的區(qū)域環(huán)境=瓶頭閥故障=特殊作業(yè)環(huán)境未手動。

1.2.3對基本事件結(jié)構(gòu)重要度的分析

從上述分析得知，人為誤動作、啟動電磁閥故障、控制器故障發(fā)出指令是引發(fā)誤噴事故的最主要因素，特殊作業(yè)產(chǎn)生火焰煙氣、瓶頭閥故障、選擇閥故障、雙聯(lián)動單因素、不適的區(qū)域環(huán)境、特殊作業(yè)環(huán)境未手動是發(fā)生滅火系統(tǒng)誤噴的重要因素。

人為誤動作的本質(zhì)原因是:①現(xiàn)場人員不了解二氧化碳滅火系統(tǒng)窒息對人體產(chǎn)生的危害；②現(xiàn)場人員對系統(tǒng)的啟動程序、操作步驟、設(shè)備設(shè)施基本工作原理不熟悉；③操作區(qū)域的啟動按鈕周圍沒有醒目的警示標識；④電磁閥在安裝過程中被誤動作；⑤維護保養(yǎng)人員在維保過程中誤觸碰啟動電磁閥，上述情況在單一因素下觸碰啟動按鈕和電磁閥即可造成系統(tǒng)誤噴。

電磁閥故障的本質(zhì)原因是：①電磁閥在入場前存在質(zhì)量問題；②電磁閥安裝不正確?？刂破鞴收习l(fā)出指令的本質(zhì)原因是：①控制器使用年限過長；②未做到對控制器的定期維護保養(yǎng)。對于選擇閥、瓶頭閥故障也可歸結(jié)于設(shè)備本身質(zhì)量不合格或維護保養(yǎng)不到位。雙聯(lián)動單因素一般為設(shè)計階段存在的缺陷，如兩個探測信號設(shè)置成同種觸發(fā)因素的聯(lián)動邏輯關(guān)系。控制器特殊作業(yè)產(chǎn)生火焰煙氣、不適的區(qū)域環(huán)境則為管理方面存在問題。

2 二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴事故預(yù)防措施

根據(jù)基本事件及其結(jié)構(gòu)重要度，分別從以下幾個方面采取事故預(yù)防措施。

2.1 防止人為誤動作的措施

針對滅火系統(tǒng)的現(xiàn)場管理與使用人員，企業(yè)需明確告知該系統(tǒng)保護區(qū)域范圍，保護區(qū)域?qū)嶋H噴射產(chǎn)生的滅火濃度及可能對人體產(chǎn)生的危害。定期開展氣體滅火系統(tǒng)工作原理及使用方法培訓，氣體滅火系統(tǒng)的日常維護方法和措施，啟動按鈕及啟動氣瓶電磁閥處設(shè)置“非緊急情況嚴禁觸動”警示標識，提升企業(yè)安全自主管控能力[5]。針對維保人員，企業(yè)和維保單位需對維護過程制定操作規(guī)程，明確維檢修作業(yè)過程中保護區(qū)域內(nèi)嚴禁有人，并加強對維護保養(yǎng)人員的監(jiān)督管理。

2.2 設(shè)計安裝過程中的質(zhì)量管控

在對保護區(qū)域設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)時，施工前需充分設(shè)計論證，建立質(zhì)量管控手段，包括入場前的外觀檢查，查閱氣體滅火劑和消防設(shè)備的強制認證證書，對儲存容器的充裝量和充裝壓力進行確認等。在安裝過程中要嚴格執(zhí)行國家標準規(guī)范，對氣動驅(qū)動管路做氣壓嚴密性試驗，對滅火劑輸送管路分別進行強度和氣壓氣密性試驗。

在安裝結(jié)束后，充分做好模擬啟動試驗、噴氣試驗、切換操作試驗，驗證噴放的程序、邏輯關(guān)系、延時時間是否正確。調(diào)試結(jié)束后委托相應(yīng)資質(zhì)的消防設(shè)施檢測機構(gòu)進行驗收。

2.3 規(guī)范滅火系統(tǒng)的維護保養(yǎng)

在開展維護保養(yǎng)前需建立維保需求，該需求以氣體滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范為基礎(chǔ)，并著重對保護區(qū)域環(huán)境是否變化，對控制器、啟動電磁閥、瓶頭閥、選擇閥、集流管等組件設(shè)備進行重點檢查，定期更換警示標識。按照要求開展每日、每月、每季、每年的維修保養(yǎng)工作，定期開展設(shè)備試噴試驗，確定邏輯關(guān)系是否發(fā)生變化。對高壓鋼瓶及其瓶頭閥按照壓力容器要求定期做氣密性試驗，對集流管上的安全閥、啟動氣瓶上的壓力表定期檢驗，保證完好有效。

2.4 特殊作業(yè)及作業(yè)環(huán)境的要求

定期對防護區(qū)域的環(huán)境進行排查，確定防護區(qū)域內(nèi)的各類探測器是否具備適應(yīng)性。對于在防護區(qū)域內(nèi)特殊作業(yè)的外來人員，本單位需建立外來人員安全施工操作規(guī)程。針對動火動焊等產(chǎn)生火花和煙霧的作業(yè)，在開展特種作業(yè)前分析可能產(chǎn)生的危害，開展相關(guān)方安全培訓，指定專人負責將氣體滅火系統(tǒng)調(diào)節(jié)至手動狀態(tài)，防止誤噴事件發(fā)生。

3 結(jié)論

本文通過對二氧化碳滅火系統(tǒng)誤噴事故分析，確定了能夠引起系統(tǒng)誤噴的9個基本事件,通過對結(jié)構(gòu)重要度的計算得出人為誤動作、啟動電磁閥故障、控制器故障并發(fā)出指令是引誤噴事故的最主要因素。因此，加強安全培訓，使人員了解系統(tǒng)可能產(chǎn)生的危害，掌握系統(tǒng)的工作原理和操作流程，制定維護保養(yǎng)操作規(guī)程，建立對維保人員的監(jiān)督管控機制，能夠有效防止人員誤動作造成的誤噴事故。通過對設(shè)計、安裝、維護保養(yǎng)方面管控能夠防止系統(tǒng)設(shè)備故障，通過定期模擬啟動試驗和噴氣試驗?zāi)軌虼_定邏輯關(guān)系是否正確，最后針對特殊作業(yè)，建立特殊作業(yè)管理制度，來防止誤噴事故發(fā)生。