基于人为差错分析的液体推进剂防火防爆安全分析①

邓志渊 刘颂宾 管旭军

(1.91515部队 海南三亚 572000；2.海参安全评估保障室 北京 100080；3.91091部队 辽宁大连 116002)

如果说防泄漏是液体推进剂长期储存过程中最常见的安全性问题，那么液体推进剂的防火防爆问题则是其最危险的安全性影响因素。对液体推进剂防火防爆的安全性分析，首先要分析造成其火灾、爆炸的事故类型，从其可能发生事故的根源出发，找出减少其发生危险的可能性[1]。国内外学者研究发现，液体推进剂火灾、爆炸事故的诱因主要有液体推进剂的泄漏、贮箱内形成爆炸性混合物、低温导致的推进剂气化造成的超压爆炸、管道堵塞造成的爆炸[2-3]。

1 液体推进剂火灾与爆炸事故

1.1 液体推进剂火灾与爆炸的事故模式

液体推进剂在长期贮存过程中可能面临的火灾爆炸危险模式主要的是推进剂的泄漏[4]，泄漏后的液体推进剂在空气中浓度不断升高，在接触明火后极易造成火灾、爆炸事故的发生；另一反面，与空气混合的液体推进剂在一定的浓度下，即使没有明火，也会自燃引起火灾、爆炸的发生；推进剂储箱内的压力如果急剧变化，也会造成推进剂的超压爆炸[5]；自然环境引起的非可抗力造成的火灾、爆炸事故；人为操作不当引起的火灾、爆炸。

1.2 液体推进剂火灾、爆炸事故发生条件与影响区域

（1）发生条件。

推进剂的泄漏，包括大面积的泄漏和小孔渗漏；推进剂泄漏后在空气中的浓度积聚[6]；储箱附近是否存在明火设备或造成明火的条件；储箱内的压力的临界条件；弹库的通风条件。

（2）影响区域。

表1 火灾爆炸事故后果分析表

图1 人的行为动态模型

小型可控火灾的影响区域限制在贮箱附近，大型火灾甚至引起爆炸可能危害整个全弹，甚至整个弹库的危险[7]。

1.3 液体推进剂火灾、爆炸事故后果分析

液体推进剂火灾、爆炸事故后果见表1。

2 人为差错分析（HEA）

装备的设计、制造、使用、维护、保养及管理的全过程都离不开人的因素，信息化条件下的人员从直接的操作者转变为监控、管理等的决策者，人员要素对装备安全性的需要更加显著。

人为差错分析通过分析事故发生的原因，以及人员在事故发生中所起的作用，从而分析整个系统的安全性。人为差错类型可大致分为执行型错误和遗漏型错误。

运用人为差错分析，主要考察人员在操作过程中的行为，找出其在工作过程中的执行错误和遗漏错误，运用统计学规律[8]，分析各种人为差错出现的概率，并利用HRA事件树概率公式，参考《THERP手册》中的绩效形成因子（PSF）值[9]，计算整个过程中人成功的概率。

人的行为动态模型如图1所示。

人为差错概率的计算是根据统计学的规律得到的，人为差错概率为

HRA事件树的分析和建立。HRA事件树的存在形式为二叉树，也就是说，每一个事件都有两种状态，成功或者失败。如果一个任务包含两个子项A和B，则需要考察子项之间的关系是串联还是并联，对于串联任务，需同时完成所以子项任务才能获得成功；对并联任务，只要完成其中一项，任务就能成功。

通常在HRA事件树各支的尾部标注S和F来表示任务成功或者失败，同时，事件树每个分支的左支表示成功，右支表示失败。

对串联型任务，成功或者失败的概率表示为：

对并联型任务，成功或者失败的概率表示为：

其中：

P(S)是任务成功的概率；

P(F)是任务失败的概率；

a是任务A成功的概率；

A是任务A失败的概率；

b|a是在a成功的条件下任务B成功的概率；

B|a是在任务A 成功的条件下任务B失败的概率；

b|A是在任务A失败的条件下任务B成功的概率；

B|A是在任务A失败的条件下任务B失败的概率。

在用上式计算人为差错概率是需要用绩效形成因子（PSF）修正，PSF的值可以参考THERP手册。修正公式共分五级，具体如下：

完全相关CD，P(B|A)=1；

零相关ZD，P(B|A)=P(B)。

3 典型案例分析

以储箱阀门为例，人为差错造成的阀门失效导致的火灾、爆炸危险性的人员失误概率的计算方法如下：

则，阀门失效的概率为：

式中：查THERP手册得阀门忘记打开的概率为0.01，阀门未检查的概率为0.1，假设人员处于最佳的应激状态，PSF=1。

运用特定风险分析，从可能产生火灾、爆炸的特定风险出发，找出危险发生的原因，并相对的提出规避这些风险的方法，有效地提高了液体推进剂长期贮存过程中的安全性。

另一方面，人的因素在推进剂长期贮存过程中发生事故的重要方面，结合人为差错分析，可以通过计算人为差错引起的危险性事故的概率，来考量人为差错在推进剂长期储存过程中对其安全性的影响[10]。上面以阀门为例，计算了在人为差错影响下，阀门失效引起的危险事故的概率为1.45×10-3，通过结果可以发现，虽然人为差错是影响推进剂火灾、爆炸危险性的重要因素，但整体来说，有人为差错造成的事故的概率是非常低的，因此可以说推进剂长期储存过程中人的因素相对是安全的，也就是说推进剂的安全性是可以保障的。

4 结语

人为差错也是在液体推进剂长期贮存过程中发生事故的主要原因之一，通过人为差错分析，考虑人的因素，运用统计概率，可以计算人为差错造成的危害发生的概率，以量化的形式指出容易造成事故觉得方面，从而有针对性的提出提高液体推进剂长期储存过程中的安全性的措施、方法。