無動力船舶錨泊及緊急撤離風險評估

, ,，

(1.哈爾濱工程大學 船舶工程學院，哈爾濱 150001；2.中海油能源發展股份有限公司，天津 300452)

無動力船舶主要包括不帶推進器的駁船、打樁船、海上生活支持船、海上工程支持船等。由于沒有動力裝置，無動力船舶遇到惡劣海況或其他問題時，經常會發生事故。因此，評估無動力船舶在海上作業的風險水平，對于避免事故發生，減少損失，保證船舶作業及海洋石油工程生產施工安全十分必要。

1 風險評估的內容和步驟

風險管理是以最低成本將風險控制在最合理水平的動態過程[1-3]。通過對風險管理的實施，能夠將風險有效地控制在決策者預定的界限內，以最小的成本獲得最大的安全保障。風險管理的內容層次見圖1。風險評估的基本步驟見圖2。

圖1 風險管理內

圖2 風險評估程

2 風險評估具體過程

以中海油298無動力船錨泊系統作業及緊急撤離過程為例，說明風險評估的具體過程。

2.1 系統的界定

在進行風險辨識前，首先應該明確進行分析的系統，進行系統界定；然后將復雜的系統分解成比較簡單、容易識別的事物；再根據收集的資料和分析人員的衡量結論，采用相應的方法對系統進行風險辨識，找出風險影響因素[4-5]。

2.2 風險類別與風險源的辨識

根據對無動力船錨泊系統作業及緊急撤離流程的研究和分析，把整個工程作業過程分為三部分：系泊作業，錨纜快速釋放，拖航撤離。對于每個作業過程，結合工程實施中獲得的直接和間接經驗，辨識可能引起系統作業及緊急撤離過程失敗的主要原因[6-7]。

2.2.1 系泊作業失敗主要原因

1) 斷纜。①突發惡劣海況或對海況估計不足；②載荷計算錯誤；③纜繩保養不夠，比如纜繩太久沒有調整或換纜；④沒有在導纜口設置相應的防滑裝置或防滑材料。

圖4 設備事故

2) 走錨。①大風浪引起船舶偏蕩使錨抓力不足；②錨地不夠理想；③錨泊相關設備差或陳舊；④錨泊方法不當，比如出鏈長度不夠；⑤人員對錨泊船舶管理不當，比如未發現走錨或發現走錨后應急措施不當。

2.2.2 錨纜快速釋放失敗主要原因

1) 快速釋放系統觸發失靈。①水上操作裝置遙控失效；②水下釋放裝置開啟失效；③水下釋放裝置載荷拉力超過釋放要求。

2) 錨纜釋放順序失誤。①載荷計算估計錯誤；②工作過程時間計算錯誤；③操作方法或程序失誤。

3) 釋放錨纜打結纏繞。①涌浪和海流的聯合作用；②錨纜釋放順序設計失誤；③錨機效率不夠或失效。

4) 錨機故障。①馬達燒毀，失去起錨動力；②由于油泵、液壓馬達磨損，拉力下降，效率降低；③絞力過大或收絞方向不當；④無備用錨機或備用錨機失效；⑤操作方法或程序失誤。

5) 拖船輔助工作失誤。①載荷計算錯誤；②拖船數量不足；③拖纜損壞或斷裂；④拖船額定功率達不到指標。

6) 無動力船與拖船碰撞。①錨纜釋放順序設計失誤；②操作或作業配合失誤；③拖纜斷裂；④突發惡劣海況。

2.2.3 拖航撤離失敗主要原因

1) 無動力船失去控制。①拖船與無動力船聯接失效或斷纜；②拖船失穩；③拖船動力故障；④惡劣海況。

2) 無動力船失穩沉船。主要原因：①由于操作失誤或突發風暴引起的拖航過程失穩；②穩性計算失誤；③載物移位。

3) 無動力船或拖船損壞。①甲板變形；②無動力船與拖船碰撞；③與航道中的其他船只或浮體碰撞[7]。

3 事故樹的建立

根據對無動力船錨泊系統作業及緊急撤離過程中可能引發各類事故的風險源及其有關的影響因素的分析，應用系統分析理論、風險分析理論，結合相關的技術理論，建立無動力船錨纜快速釋放及緊急撤離過程事故樹，見圖3。

圖3 無動力船錨纜快速釋放及撤離過程事故樹

4 風險因素的定性分析

由事故樹可知，可能引發過程失效的主要原因來自：設計因素、設備因素、誤操作、偶發事件等4個方面。根據各方面的特點，結合對過程中風險類型和風險源的認識，應用系統分析理論，分別對各個因素進行定性分析，下面重點對設備因素進行分析。

在無動力船錨泊系統作業及緊急撤離過程中，涉及到的主要設備包括無動力船的錨纜、錨機、錨纜快速釋放系統以及拖船等。這些設備的狀態，是引發事故可能性大小的直接原因。為了更好地分析和認識設備的狀態及影響因素、相互關系，建立無動力船錨泊系統作業及緊急撤離過程設備事故樹，見圖4。

從上述幾種可能發生失效的形式及后果特征分析看，有些影響因素的特征具有典型的不確定性。現針對這些不確定性因素所產生影響的特點，對照因素分值區間原則，建立影響設備失效各主要影響因素的風險評價準則。

4.1 事故發生頻率風險評價準則

1) 發生的可能性很小，或只在理論中具備發生的可能，幾乎不發生。

2) 偶爾發生，曾經在事故報告中出現，但是發生概率比較低。

3) 比較容易發生，加強安全保障措施后基本可以杜絕事故的發生。

4) 時有發生，加強安全保障措施，可以降低事故發生的機率，但是無法做到杜絕發生。

5) 經常發生，即使采用多種安全保障措施，仍無有效方法杜絕其發生。

4.2 事故影響程度風險評價準則

1) 可導致外表損傷，經濟損失可以忽略，無人員受傷害，或只是事故隱患表現，未成事實。

2) 外表損傷，經濟損失小，無人重傷。

3) 對功能、性能有較大損傷，有人員受中等傷害。

4) 功能、性能大部分喪失，有人員傷亡。

5) 功能、性能喪失，有多人傷亡。

4.3 事故緊急程度風險評價準則

1) 補救措施的實施基本不受限制，甚至可以忽略不計，可以先行考慮其他的事故補救。

2) 允許慢些采取措施，但是不可以忽略不計。

3) 要在發現事故后快些做出結論，拿出解決方案并實施補救。

4) 要盡快采取措施，發現事故后要盡快拿出補救方案，立即采取補救措施。

5) 必須立即采取措施，每耽誤一秒都會使事故后果嚴重數倍。

4.4 事故修復難易程度風險評價準則

1) 很容易修復，或有可靠的應急系統，故障顯示后能夠迅速地排除。

2) 方便維修，或有應急系統，故障顯示后需要較長時間才能排除。

3) 修復要明顯付出代價，應急系統不可靠，故障顯示后需要通過外援才能排除。

4) 很難修復、修復的代價巨大，或應急系統不可靠，故障顯示后很難排。

5) 修復代價與重新建造相當，或無應急系統，故障出現后很難排除。

根據這些評價準則，可以全面地評價各個因素的具體情況；而具體操作過程，則需要在本專業領域有豐富經驗的專家的合作下完成。

5 風險因素的定量分析

把失效模式的影響因素進行分類、定性分析和評價后，各因素對故障模式產生的“后果”，常用發生頻率Cp，影響程度Cy， 緊急程度Cj進行綜合評價。這里引入“風險指數”Cr：

(1)

若除前述3個因素外，尚需考慮修復的難易程度Cn，則風險指數為

(2)

若需考慮i個因素，則Cr為

(3)

各系統Ci的取值與定性描述相一致，用一個對應的數值區間表示，用A、B、C、D、E五級評定標準估計各系統的`取值，見表1。

表1 事故發生頻率評定標準

Cp、Cy、Cj、Cn可以由專業人員或工程實踐人員按已經建立的各個因素的風險評價準則作出評定，也可以按專門建立的單獨的評價準則進行評定。然后對各專家意見進行統計均衡，求出風險指數，并按照風險指數的大小排序，找出最關鍵因素，即可進行風險控制和風險管理。

例如，無動力船設備失效模式的選取如圖4所述，Cp、Cy、Cj及Cn的選取由多位與項目相關的專業人員根據各個因素的風險評價準則給出，計算中取：A=2.5，B=10.0，C=27.5，D=57.5，E=87.5。通過式(2)計算最終的風險指數，見表2。

本例中風險指數最高的前4個風險因素有：錨纜釋放順序失誤(Cr=53.11)，錨機操作失誤(Cr=47.82)，斷纜(Cr=45.81)，錨纜打結(Cr=44.17)。所以，應該對于可能導致這四個風險因素產生的原因進行重點分析，加強安全措施以降低相應的風險發生的概率。另需說明的是，各種失效方式具體因素點值的給出最好應由一組具備實際工程經驗的專家進行，由于資料和經驗的限制，本報告的風險指數計算結果僅供參考。

表2 無動力船設備失效風險定量分析

6 風險管理措施

系泊作業中應注意：選定良好避風錨地；選擇正確的錨泊方法和足夠的出鏈長度；大風浪來臨前應作好充分準備；駕駛員應熟練掌握發現船走錨的方法及手段。

錨纜快速釋放中應注意：設備日常維護與人員培訓；對于機艙部和甲板部做好物質準備工作；做好全船的配合協同作業；收纜過程中的注意程序、方式，且要隨機應變。

拖航撤離中應注意：提高設計計算精度；防止失穩發生；防止斷纜發生；做好抗風浪準備；確認系統安全可靠。

7 結束語

無動力船錨泊系統作業及緊急撤離風險評估研究是與中海油能源發展股份有限公司合作完成的，通過針對“海洋石油298”無動力船的錨泊系統作業及緊急撤離風險問題的探討，總結了一套適合中國國情的、具有一定可靠性的風險分析、風險評估、風險管理體系。但是，由于工程項目中大部分因素的不確定性和隨機性，在我國，風險分析方法還是以定性分析為主，定量分析為輔，這必然造成計算結果有誤差，存在不確定性。因此，對風險因素精確量化分析方法有待進一步研究。

[1] 張圣坤,白 勇,唐文勇.船舶與海洋工程風險評估[M].北京:國防工業出版社,2003.

[2] 焦秀穩,肖建勇,王 濤.海洋平臺結構物拖拉上船過程風險分析[J].中國海洋平臺,2003,18(3):28-31.

[3] 孟 博,余建星,劉立名.海洋平臺組塊吊裝裝船過程的風險評估方法研究[J].中國海上油氣,2004,16(1):51-54.

[4] 田 政,葉志樣,盧 波.挪威船級社定量風險評估方法解析[J].中國海上油氣,2001,13(5):45-48.

[5] 余建星,田 佳,譚振東.深水平臺施工過程自然風險定量評估[J].自然災害學報,2007,16(1):113-118.

[6] 陳榮國,周 俊.斷纜——系泊中的安全隱患[J].船海工程,2005,169(6):75-77.

[7] 李紅濤,余建星.海上拖航過程的風險評估方法研究[J].海洋技術,2005,24(3):92-95.