事故模式系统理论在彰武水电站的应用

任勇军，张双景，张亚兵

(河南省安阳市彰武南海水库工程管理局，455000)

1 水电站事故模式系统理论

事故模式理论是人们对事故机理所作的逻辑抽象或数学抽象，是描述事故发生的成因、经过和后果的理论，是研究人、物、环境、管理及事故处理这些基本因素形成事故、引发损失原因的一种研究方法。在我国影响较大的事故模式理论有事故因果类型理论、多米诺骨牌理论、系统理论和轨迹交叉论四种。其中系统理论把人、设备和环境作为一个整体，重点研究人员、设备、环境之间的相互作用、反馈和调整情况;从机电设备的运行情况和作业环境是否安全，人员的心理素质、业务水平和操作能力是否合格，人员对危险信号的感觉能力、认识能力和处理能力是否良好，机电设备的安全特性和人员的行为能力是否匹配，出现危险信息后工作人员能否迅速、敏捷、正确地作出应急行为响应，人的行为响应时间能否满足系统要求等方面发现事故产生的原因，揭示预防事故发生的途径。该理论最具代表性的瑟利模型是1969年由美国人瑟利提出的。瑟利模型把事故的发生过程分为危险信息出现和危险能量释放两个阶段。在危险出现阶段，如果人们具备正确回答下图所示的六个问题的能力，及早感觉、认识危险信息并采取相应的正确行为去面对、处理，危险就能被消除或得到控制。在危险输出阶段，只要对任何一个问题，作出错误的回答，危险能量就会释放出来，造成人员伤害或设备损害。

瑟利模型图

为了预防农村水电站事故的发生，利用事故模式系统理论中瑟利模型的原理方法，将水电站作为一个整体系统，从设备、人员、信息、生产及事故处理五方面，探讨水电站安全技术保障措施。

2 彰武水电站安全管理存在的问题

彰武水电站位于河南省安阳市西20km，建于1976年，1981年并网发电，装机容量2×800kW，卧式水轮发电机组，运行至今已有30多年。

彰武水电站在安全管理方面存在的问题主要有:①水轮发电机组的监测信号不齐全，需人工现场检查;②高压开关柜型号为GC－1A型，电磁式操作机构，陈旧老化，动作准确性低;③运行值班人员安全意识差、业务知识和操作技能差;④生产管理制度、操作规程和应急救援预案不完善，未进行规范化、标准化的管理;⑤先进的微机综合自动化控制系统和陈旧老化的发电设备并存。上述这些问题已严重威胁到水电站的安全生产和经济运行。

3 事故模式系统理论的应用

3.1 信息管理

瑟利模型理论认为，采用安全设备是预防事故发生的前提，加强危险信息的感觉、识别和正确处理是防止事故发生的关键。

彰武水电站MTC微机综合自动化后台监控系统及功能包括实时画面监控报警、历史数据查询、实时数据服务器、历史数据服务器和通信管理。微机监控系统不断将机组产生的各种信息及时、准确、方便地传递到中控室的电脑上，实时监测机组的安全运行状况，一旦出现异常信息和危险信号，自动报警提示故障，有利于运行值班人员及早发现危险信息，准确处理，避免危险事故的发生。

运行管理人员，是水电站安全生产的行为主体，是管理信息、利用信息的主体，强化职工的信息安全意识，提高运行人员正确处理危险信息的管理能力是避免危险事故发生的重要前提。为此彰武水电站积极开展微机综合自动化后台监控系统的业务培训，依靠遥信图、遥测图、工况图、流程图、主接线图、操作设置图所传递的机组信息提示，让职工及时认识到危险警告信息，准确判断出设备的正常状态、故障状态、事故状态、开关状态和地理位置;依靠现场巡视，让职工简单判断故障的危险等级或危害程度，知道采取何种技术措施，避免危险发生。电站制定了详细的学习培训计划，常年坚持电业安全教育和运行操作技能考核，积极开展紧急事故情况下的应急操作演练，不断提高职工的心理素质、业务理论水平和实际操作能力，最大限度地减少或消除人的不安全操作行为。

3.2 生产管理

瑟利模型理论认为管理科学是预防事故的重要保障。为了加强人对设备的配合能力，提高人对设备的熟悉程度和控制水平，彰武水电站建立了一套较为完善的规章制度、操作规程和应急救援预案，组织职工学习、演练，熟练掌握各自岗位的工作程序和注意事项，不断提高职工的业务理论水平和信息管理、生产管理、应急操作的反应能力，将发生事故的可能性、危害性降到最低限度，保证机组处于最佳安全运行状态。

(1)设备专责。优化岗位设置，明晰岗位职责，管理上制定了严格的运行值班制度和设备巡回检查监视制度。规范运行人员的值班行为，明确巡检人员的检查内容，按照定人员、定时间、定设备、定标准、定内容、定方法、定路径的管理原则对设备进行安全巡检，及早发现危险信息。

(2)故障管理。通过集中监控和现场巡视，做到精心管理，努力减少设备发生危险信息的次数，防止设备带病运行，做到及时发现、及时分析、及时汇报、及时处理、及时监督，保证设备完好率在100%。

(3)检修维护。设备检修依据“应修必修，修必修好”的原则，将计划检修和动态检修相结合，定期做好发电机、变压器、供电线路保护装置的预防性试验，及时发现运行中的隐患，保证发生事故时，保护装置能准确、及时、可靠地动作，确保电站安全运行。

(4)技术改造。水电站已运行近30年，电气二次控制设备陈旧，保护方式落后，自动化水平低，运行性能较差。为了提高机组的安全性能，2005年9月，电站采用PCC可编程智能调速器YZFT－600代替机械调速器YT－600。YT－600机械调速器由可编程计算机控制器和数字阀液压随动系统组成，交、直流双回路电源供电，多种操作方式，具有事故低、油压跳闸和过油压报警等保护装置，频率调节、开度调节和功率调节功能，不但满足了电站水轮发电机组的各种运行操作要求，而且在稳定性、安全性、可操作性方面也有本质的改善，保证了机组安全可靠地运行操作。

2009年6月，安装了MTC电站综合自动化监控系统，对电气二次部分进行了技术改造。该监控系统具有信息管理智能化、技术管理流程化、运行管理程序化等优点，极大地提高了机组的安全性能和自动化运行水平，将发生事故的可能性、危害性降到最低限度，保证机组经常处于最佳安全运行状态。

(5)运行管理。运行班组严格执行“两票三制”制度，即检修工作票、运行操作票，以及交接班制度、设备巡回检查制度、定期轮换与试验制度。努力实现标准化作业、规范化管理、程序化操作、自动化运行，最大限度地减少了因运行人员误操作，所带来的设备损坏和人身伤害。

3.3 事故处理

瑟利模型认为，在事故的发生、发展过程中会产生大量的危险信息，人对危险信息的决策可以分为三个阶段:对危险的感觉阶段、认识阶段和行为响应阶段。在对危险信息的感觉和认识阶段，通过人员培训和信息管理，可以使值班人员及时发现、正确认知危险信息，提高运行人员的业务理论水平和安全反应意识，正确判断机组的运行状态是否安全可靠;在响应阶段，通过生产管理和应急预案，可以提高职工的实际操作水平和应急反应能力，规范设备管理行为，减少操作失误，提高运行操作速度，有效避免人身伤害、设备损坏事故的发生。

彰武水电站在危险出现阶段，运行值班人员通过监控画面的安全信息指示和现场巡视，及时发现机组出现的异常信息，辨识危险信息可能造成的危害程度，积极采取技术措施，将安全隐患消灭在萌芽状态，保证机组安全运行。

在危险输出阶段，依靠科学的管理和先进的技术设备进行操作。综合保护装置自动动作，断开故障设备，隔离危险源，发出紧急事故输出信号，提醒人员进行应急救援。运行人员依据应急救援预案、运行规程和安全规程进行应急操作，尽量减小人员伤害、设备损坏、事故扩大。

4 事故模式系统理论案例分析

2011年9月28日凌晨2点，彰武水电站发生了一起1号发电机中性点避雷器爆炸起火事故，由于运行值班人员发现及时、判断正确、反应快速、处理得当，依靠科学合理的综合安全技术措施，有效地遏制了一场烧坏发电机组的重大事故，为电站挽回了巨大的经济损失。

(1)在感觉阶段。运行人员通过微机监控系统，及时发现1号发电机组三相电压出现异常波动，听到了机组异常的运行响声，闻到了焦胡的气味，在第一时间发现了机组发出的警告信号。

(2)在认识阶段。值班人员根据异常的响声和气味信号，立即进行现场巡视检查，最后发现1号发电机机坑有异常放光现象，并伴有浓烟和强烈的放电声，快速、准确地找到了危险源。巡视人员发现这一危险信号后，马上意识到1号机组将有可能发生严重的发电机着火事故，必须采取紧急措施，防止事故的发生。

(3)在行为响应阶段。巡视人员立即将这一危险信息报告值班长，值长迅速采取措施，操作电脑下达“1号机组紧急停机”指令，微机自动化系统立即响应，自动进行1号机组紧急停机操作，自动断开1号机组出口断路器，与系统安全解列，自动将水轮机导水叶开度关闭到零位，待机组完全停止运转后，运行人员依据安全规程和电气火灾灭火应急操作预案，在做好安全防护措施后，利用干粉灭火器扑灭了1号发电机中性点避雷器上的明火，有效遏制了事故的扩大和火势的蔓延。随后对1号发电机组进行预防性试验检测，各项检测数据均在合格范围内，经事故检修维护后，才投入了正常的发电运行。

此次安全事故的有效处理得益于先进的微机监控系统的危险信息警告提示，尽快发现了危险源，缩短了人的响应时间;出现危险信息后，运行操作人员能够通过监控系统和现场巡视，做到及时发现、及时汇报、及时处理，将危险发生的可能性、危害性降到最低限度;发生紧急事故时先进的技术设备迅速、安全、可靠的进行自动化操作，为处理事故赢得了宝贵的时间。

5 结语

事故模式系统理论认为，运行管理人员的不安全操作行为和机电设备的不安全运行状态是电站各种危险信息产生的源头。及早发现、正确认识危险信息，是避免事故发生的重要前提。设备先进、管理科学、处理准确、操作得当是避免危险事故发生的技术保障。

预防和控制水电站事故发生的综合保障措施如下:

(1)加强职工业务培训，培养一支高素质的运行管理人员队伍，不断提高水电站的信息管理、生产管理和事故处理能力，减少人的不安全操作行为。

(2)加强设备更新改造，不断提高机组的安全性能和自动化运行水平。

(3)管理科学，努力做到设备管理规范化、运行监控智能化、现场巡视标准化、值班操作程序化、应急处理自动化，将发生事故的可能性、危害性降到最低限度。

(4)发生事故后迅速组织人员进行事故设备的检测、维修和养护，消除事故隐患，防止带病运行，保证机组经常处于良好的运行状况。

［1]汪元辉.安全系统工程［M］.天津:天津大学出版社，1999.

［2]孙华山.安全生产风险管理［M］.北京:化学工业出版社，2006.

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