基于FTA故障树分析法对实验室火灾、爆炸防范的研究

杨惟喜

摘 要：随着我国各检验实验室普遍配备了例如火焰原子吸收分光光度计，气相色谱仪等大型分析仪器，配套使用的高纯乙炔气体、高纯氢气等气瓶，具有很高的爆炸和火灾危险性，对实验室安全管理提出了很高的要求。本文通过对实验室火灾，爆炸事故建立故障树模型，清晰地展现了一系列可能导致事故的基本事件，通过这个崭新的分析视角，进而提出了一套预防实验室火灾，爆炸事故的切实可行的实验室安全巡查制度。

关键词：故障树；火灾；爆炸；防范

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.223

1 研究背景

近些年来，随着我国经济的腾飞和食品检测技术水平的飞速发展，各食品检验实验室普遍配备了例如火焰原子吸收分光光度计，气相色谱仪等大型分析仪器。这些仪器需要配套使用的高纯乙炔气体、高纯氢气等气瓶，具有很高的爆炸和火灾危险性。食品检测实验室具有人员密集，昂贵仪器设备摆放集中的特点，一旦发生爆炸火灾事故，将造成巨大的人员和财产的损失，也对实验室安全管理提出了很高的要求。

在实验室的质量管理体系运行中，虽然在受控程序文件中有编制关于 “实验室安全作业”的管理程序，但真正可以达到预见性地发现较全面的潜在问题通常存在较大难度。为能有效地实施“预防措施”，使可能存在的潜在问题无法出现，需要一个从识别问题到控制潜在影响的管理系统，即FMEA（Failure Mode and Effects Analysis ） “潜在失效模式和后果分析”。为了建立实验室安全管理中故障模式影响分析，建立起比较好的故障树模型，特别是对于“重大火灾，爆炸安全事故”等顶事件的重点指向故障树模型的建立非常的必要，能够提供我们预测和防止实验室火灾、爆炸事件的必要的研究视角。

2 研究目的

FTA（Fault Tree Analysis）故障树分析法已在航空和航天的设计、原子反应堆、大型仪器等系统中得到了广泛的应用，是一种很有前途的分析方法。首先设定“绝对不能让其发生的事件”为顶事件，从上而下的展开所有基本事件，在分析各种各样的事件可能性和关联性的基础上，可以构筑起防止顶现象发生的策略。

本研究的目的是，把顶事件设定为“实验室火灾，爆炸事故”，建立故障树FTA模型，采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，从而为制定相关预防策略提供清晰的视角。

3 顶事件的确定

在2015年12月18日，北京，清华大学何添楼231实验室发生爆炸，据安监部门通报，爆炸是在使用氢气做化学实验时发生的。新闻媒体和安监部门都把“使用氢气引发爆炸事故”作为顶事件来考虑的。根据相关文献[1]的分析统计，在2001～2013年的100起实验室安全事故中，由各类实验室安全事故的比例（图1）可以看到火灾和爆炸事故类型的比例占到了86%。该文献也有将“危险化学气体引发的火灾、爆炸事故”指定为顶事件的倾向。

因此，我将“实验室发生爆炸，火灾等事故”在实验室安全管理中被认为是“绝对不能让其发生的事件”（顶事件）。

4 火灾，爆炸故障树的建立

首先我们从火灾，爆炸事故必备的三要素着眼开始对故障树进行构筑。火灾，爆炸的三要素指的是：A：火源，热源；B：达到爆燃浓度的可燃物质；C：助燃剂，一般情况下指的是空气。由于实验室的日常安全管理无法对隔绝空气进行操作，所以本文着眼于火灾，爆炸事故的AB两个要素进行展开分析，建立故障树模型（见图2）。

图2中X1～X11为故障树的底事件，根据多年的实验室管理工作经验，将触发火灾，爆炸事故的底事件归纳如下（表1）。

由表1可以看出实验室火灾，爆炸的主要成因是由11个事件所构成，对应这些直接的事故成因，我们如果可以有针对性的建立安全巡查制度，对以上危险节点进行日常的检查，将能达到消除安全隐患，防止火灾，爆炸事故发生的目的。依据故障树所指向的11个底事件，提出相应的的安全巡查规范如表2所示。

5 结论

本文通过对实验室火灾，爆炸事故建立故障树模型，清晰地展现了一系列可能导致事故的基本事件，通过这个崭新的分析视角，进而提出了一套预防实验室火灾，爆炸事故的切实可行的实验室安全巡查制度。

参考文献：

[1]李志红.100起实验室安全事故统计分析及对策研究[J].实验技术与管理，2014，31（04）：210-214.