基于故障树分析法的氯碱工业氯气中毒事故安全风险评价

秦旭倩（中南财经政法大学 信息与安全工程学院，湖北 武汉 430073）

基于故障树分析法的氯碱工业氯气中毒事故安全风险评价

秦旭倩（中南财经政法大学 信息与安全工程学院，湖北 武汉 430073）

本文通过对氯碱工业氯气中毒事故的分析，绘制氯气中毒事故故障树，运用Fussel-Vesely算法，得到故障树的最小割集和最小径集，进而分析得到各基本事件在故障树中的结构重要度，提出相应的安全保障策略，以期能降低氯气中毒事故发生率、伤亡率。

故障树分析法；氯碱工业；中毒事故

经济发展使社会对化工产品的需求种类和数量与日剧增，故即使其事故危害性大，仍然是我国经济的基础产业。由于行业发展不均衡，整个行业安全生产形势比较严峻[1]。

国内目前对于氯碱工业的研究主要集中在氯碱工业系统的腐蚀与防护和技术研究上。逯军正等[2]针对氯碱工业中材料的腐蚀问题，分析了电解槽的腐蚀情况和特点，提出了相应的防腐措施。殷日祥[3]对如何降低三氯化氮含量进行了研究，就减少或者消除三氯化氮的处理技术进行了较为详细的阐述。

本文通过对氯碱工业氯气中毒事故的分析，绘制氯气中毒事故故障树，运用Fussel-Vesely算法，得到最小割集和最小径集，进而分析得到结构重要度，最后针对结果，提出安全保障策略，为氯碱工业安全研究提供一定的思路和方向。

1 氯碱工业氯气中毒事故故障树模型构建

氯气中毒事故主要是由于工作场所氯气浓度过大且劳动人员未正确使用防护用品导致的。氯气外泄和氯气外泄吸收装置有缺陷会导致氯气浓度过大。氯气外泄可能是由于设备故障、违章操作、突发事件造成的。设备故障方面，设备设计缺陷、设备损坏、维修不及时、管理人员工作不到位等都是导致其发生的原因。违章操作包括劳动者操作违章、检修违章、装置超负荷运转等。突发事件的影响则是指由于停电等突发事件导致的氯气外泄，可能是由于未设置应急预案或管理人员工作不到位等造成的。防护用品的不正确使用有可能是管理的原因或是劳动者明知故犯。

根据基本事件间的相互关系，绘制故障树（图1），矩形符号表示顶事件或中间事件；圆形符号表示基本事件；表示与门；表示或门。其他代号及含义见表1。

2 氯碱工业氯气中毒事故故障树分析

2.1 最小割集的确定

引起顶事件发生的基本事件的集合称为割集，其中不包含其他割集的为最小割集[4]。

本文根据Fussel-Vesely算法求得故障树的8个最小割集：，则故障树最小径集有5个：

图1 氯气中毒事故故障树

表1 代号及含义

2.2 最小径集的确定

最小径集表示系统的安全性。求故障树最小径集的步骤为：(1)将故障树转化为成功树(2)求成功树的最小割集(3)对成功树的最小割集中各基本事件求补[4]。

本文根据Fussel-Vesely算法求得成功树的最小割集有5个：

2.3 结构重要度分析

结构重要度是指不考虑基本事件发生的概率多少，仅从事故树结构上分析各基本事件的发生对顶上事件的影响程度。

本文利用最小割集来近似判断各基本事件的结构重要度。主要步骤如下：(1)单事件最小割集中基本事件结构重要系数最大(2)仅出现在同一个最小割集中的所有基本事件结构重要度相等(3)仅出现在基本事件个数相等的若干个最小割集中的各基本事件结构重要度系数依出现次数而定，即出现次数少，其结构重要系数小(4)两个基本事件出现在基本事件个数不等的若干个最小割集中：①若他们在最小割集中重复出现的次数相等，则在事件少的最小割集中出现的基本事件结构重要度系数大②若为复杂的情况，可用公式(1)近似判别计算[5]。

式中:

I(i)——基本事件Xi结构重要系数的近似判别值

Xi∈Kj——基本事件Xi属于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个数根据上述步骤，对结构重要度排序如下：

2.4 故障树结果分析

由最小割集可知，可能导致顶事件发生的集合有8个，顶上事件发生的可能性较大尤其是割集{管理人员工作不到位，未设置氯气吸收装置}，仅包含2个基本事件，顶上事件发生的概率大大增加。

由最小径集可知，保证系统安全的集合有5个，在一定的控制措施下，系统可以安全运行，但有的最小径集包含的基本事件较多，所含事件很难同时达到安全，可以从包含基本事件少的最小径集入手，保障系统安全。

3 结语

本文通过对氯碱工业氯气中毒事故的分析，绘制了故障树，运用Fussel-Vesely算法，得到故障树的8个最小割集和5个最小径集；进而分析得到各基本事件在故障树中的结构重要度，其中，氯气外泄吸收装置是否良好、劳动者安全意识的高低、管理人员工作是否到位对顶上事件的影响较大，设备维修是否及时、设备是否损坏、装置是否超负荷运转、是否有违章、设备是否有设计缺陷对顶事件的影响次之，突发事件发生和应急预案是否合理的影响则最小。

根据结构重要度排序，本文从物、人、管、机的角度对企业提出以下安全保障策略：①应保证氯气外泄吸收装置使用状况良好②应加强对劳动者的安全教育和培训，督促其进行必要的劳动防护；可以对氯气外泄事故进行模拟演练③管理人员应该健全设备定期检查制度并严格执行；制定适合企业的应急预案并定期演练；增强应对突发事件的能力；对劳动者应起到监督作用；加强业务管理水平，不能盲目加大生产量，使设备超负荷运转④对于损坏的设备，应尽早维修，对于违章检修的相关负责人应给予一定的惩罚。

本文运用故障树分析法对氯气中毒事故进行风险评价，确定最小割集和最小径集，并进行结构重要度排序，提出安全防范措施。但本文也有未尽之意，如对于氯气中毒的原因考虑不够全面；未得出顶上事件发生的概率等。这些在以后的研究中都应进一步改进。

[1]幺恩琳,翟良云,胡永强,郭帅.中国氯碱行业安全现状分析[J].中国氯碱,2015,12:37-41.

[2]逯军正,何冠平,王庆.氯碱工业中的腐蚀与防护[J].中国氯碱,2010,03:37-41.

[3]殷日祥.氯碱工业三氯化氮处理技术分析[J].化工管理, 2014,29:97+99.

[4]王保国，王新泉，刘淑艳，霍然.安全人机工程学[M].北京：机械工业出版社，2007:275-284.

[5]杨虹霞,孙有仙.事故树定性分析法在实际运用中存在的问题[J].中国安全生产科学技术,2011,09:203-206.