化工生產(chǎn)過程的安全人機工程探討

盧建濤福州大學物理與信息工程學院 福州350108

戴加法 福建省特種設備檢驗研究院泉州分院 泉州362011

化學工業(yè)作為高危行業(yè)之一，其成品或生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)品往往自身帶有易燃易爆、對人體有毒有害的特性，安全生產(chǎn)尤為重要。隨著化工生產(chǎn)裝置自動化、大型化的發(fā)展，生產(chǎn)工藝高參數(shù)化和高能量化的發(fā)展，化工企業(yè)生產(chǎn)效率提高的同時，對企業(yè)的安全生產(chǎn)提出了更高的要求。當前，我國化工行業(yè)的生產(chǎn)安全形勢仍然嚴峻，安全事故頻頻發(fā)生，造成了嚴重的人員傷亡、經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。對此，國家安監(jiān)總局、中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會等均把化工安全生產(chǎn)作為工作的重點，采取多種措施進行強化管理［1］。

如何強化安全生產(chǎn)管理，人們通常從設備上找原因。化學工業(yè)的機械設備有動力機械和靜止設備兩大類十余種，其失效和破壞的因素有載荷、壓力、溫度、腐蝕等，對此，管理部門提出了如“特種設備安全監(jiān)察條例”、“壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定”等數(shù)十種規(guī)范、標準和措施。然而，化工生產(chǎn)過程和控制主要由人與設備機器之間的交互完成，人、機以及周圍的環(huán)境構成了化工生產(chǎn)過程的人－機－環(huán)境系統(tǒng)。因此，安全人機工程學理論的應用成為化工行業(yè)強化管理的重要手段。安全人機工程學從安全的角度，運用人機工程學的原理和方法去解決人機結合面的安全問題。安全人機工程學研究人、機械、環(huán)境三者之間的相互關系，探討如何使機械、環(huán)境符合人的形態(tài)學、生理學、心理學方面的特性，使人、機械、環(huán)境相協(xié)調，以求達到人的能力與作業(yè)活動要求相適應，創(chuàng)造舒適、高效、安全的勞動條件的學科［2］。本文運用安全人機工程學的理論分析化工生產(chǎn)過程的人－機－環(huán)境系統(tǒng)，探討預防事故發(fā)生的有效途徑，提出了行之有效的強化安全生產(chǎn)管理新思路，從而建立“以人為本”的管理新觀念。這對于實現(xiàn)化學工業(yè)安全生產(chǎn)和保障人的健康有現(xiàn)實意義。

1 化工生產(chǎn)過程人機系統(tǒng)的三個因素分析

化工生產(chǎn)常常在高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒的嚴峻條件下進行，對人的身體健康和安全生命容易造成危害。雖然化工生產(chǎn)中的事故往往由許多復雜因素引起，但生產(chǎn)過程和控制都是在人－機－環(huán)境系統(tǒng)進行，典型的化工廠人－機－環(huán)境系統(tǒng)的相互關系見圖1。究其事故原因也必然源于生產(chǎn)系統(tǒng)中的人、機、環(huán)境三個因素。這三個因素相互聯(lián)系，相互影響，系統(tǒng)安全性程度決定了化工生產(chǎn)過程的安全性程度。

圖1 化工廠人－機－環(huán)境系統(tǒng)

1.1 人的因素

在人－機－環(huán)境系統(tǒng)中，人是最重要的因素，對系統(tǒng)起著主導支配作用，但同時也是最難控制的因素，任何設備運行都需要人的參與，即使在高度自動化的生產(chǎn)系統(tǒng)中，也需要人的監(jiān)控，因此，在生產(chǎn)過程中，必須高度重視由人的因素引起的安全隱患。據(jù)有關資料統(tǒng)計顯示，由于人的因素而導致人－機－環(huán)境系統(tǒng)發(fā)生事故的比率占了70%～80%［3］。

1.1.1 人的失誤操作

在化工生產(chǎn)中，由于人的誤操作而造成的事故經(jīng)常發(fā)生，誤開閥門、壓力溫度參數(shù)調節(jié)失誤等等都可能引起儲罐、管道的泄漏爆炸。操作失誤因素及避免措施見表1。

表1 人的誤操作因素及避免措施

1.1.2 人的違規(guī)操作

部分工人的安全意識淡薄，不按安全規(guī)程作業(yè)，“三違”問題較多。一些工人有時會按照自己的主觀意識來操作設備，認為自己的操作動作才是最簡單、最有效率的，而這些動作往往都存在安全隱患。例如，對設備進行檢修時，認為很安全，在設備沒有停運的情況下檢修，這將對人的生命安全造成極大的威脅。對此，可以對各種作業(yè)動作進行安全人機分析，改進不安全的作業(yè)方法，并據(jù)此制定安全高效的標準化作業(yè)規(guī)范。

1.1.3 人和環(huán)境的安全管理

在化工生產(chǎn)企業(yè)中，一線工人文化程度偏低，技術素質差，并且流動性大，工作經(jīng)驗欠缺，操作不熟練。生產(chǎn)車間高溫、潮濕、通風不暢等環(huán)境導致人的生理、心理異常，造成反應遲鈍、操作失誤。應提高人員素質和改善環(huán)境條件，尤其提高應對突發(fā)事件的安全管理。

1.2 機的因素

化工生產(chǎn)的設備管道繁多，包括各種壓縮機、泵、換熱設備、反應設備、塔設備、干燥設備、分離設備、儲罐、管道、管件等，隨著生產(chǎn)工藝的高參數(shù)化、高能量化，這些設備管道大多數(shù)也處于高溫、高壓、易燃、易爆、強腐蝕的工作環(huán)境中，安全可靠性差。所以，化工設備的安全問題必須予以高度的重視，一旦發(fā)生故障，將造成嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。在化工生產(chǎn)過程中，從安全人機的角度來看，機的因素及避免措施見表2。

表2 機的因素及避免措施

1.3 環(huán)境的因素

化工生產(chǎn)過程所處的環(huán)境條件通常較差，鍋爐車間內的高溫、反應車間內的高壓、壓縮車間的振動噪音以及各種易燃易爆有毒氣體都對處于生產(chǎn)環(huán)境中的人和機器造成威脅。

1.3.1 廠區(qū)選擇及總圖布置

化工廠廠址選擇對周圍環(huán)境的保護會帶來重大的影響，其選擇需考慮到人機系統(tǒng)中的“人機關系”，即人們所處的環(huán)境是否滿足安全保障的基本條件，人流和物流的順暢和有序，同時要避免對周圍生活區(qū)和作物區(qū)產(chǎn)生影響。總圖布置要考慮風向、地形標高、平面布局與安全防火的關系［4］。

1.3.2 裝備區(qū)

化工廠裝備區(qū)是化工安全生產(chǎn)控制的重要區(qū)域，也是高溫高壓、易燃易爆區(qū)，一旦發(fā)生事故，對人的傷害也最大，裝備區(qū)的布置應根據(jù)各種裝備的不同功能進行，布置必須符合安全生產(chǎn)要求，如加熱爐應位于上風向或側風向，以免從設備泄漏出的可燃性氣體吹向加熱爐，造成爆炸事故。裝備的布置還應滿足良好的操作條件，考慮采光(應背光操作)、通風等因素。儲罐區(qū)各操作通道尺寸應符合行走及操作時人體結構參數(shù)。裝置內的操作尺寸應保證操作人員操作時在最佳操作區(qū)內進行。儲罐區(qū)危險處應張貼懸掛醒目色警示牌以提示小心操作。

1.3.3 控制室

現(xiàn)代化工企業(yè)的自動化程度較高，工作人員大多數(shù)工作時間是在控制室內，控制室內的操作失誤有時將導致嚴重的安全事故，因此，控制室內作業(yè)空間應保證工作人員安全舒適地操作。對于各工序車間，常伴有有毒、振動環(huán)境，其控制室應與車間環(huán)境相對隔離，并設置消音吸振結構;化工生產(chǎn)的連續(xù)性要求控制室內工作人員的視野需長時間保持在儀表顯示器和控制面板上，容易造成視覺疲勞，儀表設計布置時要根據(jù)人機工程學的基本原理，保證工作人員保持清醒狀態(tài)。

2 人－機－環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調關系

從安全人機工程學理論來看，化工生產(chǎn)過程是一個“人、機、環(huán)境”生產(chǎn)系統(tǒng)。人、機、環(huán)境三個因素中的每個因素是整個生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)都存在著一定的潛在危險因素。同時，三個子系統(tǒng)互相聯(lián)系、互相制約、互相影響，構成一個有機整體，需要協(xié)調系統(tǒng)的相互關系。例如，人們對化工設備的設計、制造的缺陷或維護保養(yǎng)不當，使設備存在安全隱患和不安全狀態(tài)，機的不安全狀態(tài)又會在客觀上造成人有不安全行為的環(huán)境條件。因此，化工生產(chǎn)中的事故往往就不是由單一的因素引起，而是系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間相互影響而發(fā)生的，當系統(tǒng)中三個子系統(tǒng)同時存在安全隱患時，其發(fā)生事故的概率是最高的。在化工生產(chǎn)過程中，應當“充分考慮人－機－環(huán)境之間的系統(tǒng)協(xié)調，保持良好的人－ 機 －環(huán)境界面關系”［5］。

在設計化工生產(chǎn)人機系統(tǒng)時，首先要把人和機器作為一個整體來考慮，一臺設備的性能好壞并不僅僅是設備本身，而應當注重人的使用和維護的安全有效性。其次要合理地或最優(yōu)地分配人和機器的功能，把一些溫度壓力的預判和調節(jié)的工作或需要在高溫有毒環(huán)境下進行的工作交給機器，而人主要負責監(jiān)控工作。保持工作環(huán)境的整潔、明亮，讓人在舒適的作業(yè)環(huán)境下工作。保證系統(tǒng)在環(huán)境變動下同樣達到規(guī)范要求的目標。根據(jù)安全人機工程學原理，研究“人、機、環(huán)境”三個方面潛在的危險因素有機出現(xiàn)的條件和形成事故的規(guī)律，探討控制危險和預防事故系統(tǒng)控制手段，使整個化工生產(chǎn)“人、機、環(huán)境”系統(tǒng)達到協(xié)調、舒適、高效、安全。

3 安全人機工程的應用實踐

以某制藥廠的發(fā)酵車間為例，發(fā)酵是該廠生產(chǎn)的第一道工藝程序，其原料包括氨水、片堿、液堿、硫酸等，是具有強腐蝕性或毒性的物料，且生產(chǎn)過程包括高溫蒸汽和壓力空氣等許多管道。但在該車間的設計上，沒有很好地考慮人－機－環(huán)境之間的系統(tǒng)協(xié)調的作用，以設備功能的要求隨意遍布蒸汽管道，顯得很雜亂且沒有任何防護裝置，在控制室外即可聞到因氨水泄漏而產(chǎn)生的刺激性氣味，由于沒有明顯的對人產(chǎn)生直接的危害，因而沒有引起企業(yè)管理人員的足夠重視。但是，環(huán)境的惡化，潛移默化地影響人的操作行為。據(jù)了解，該車間的生產(chǎn)人員在取樣和消毒時經(jīng)常不慎被蒸汽燙傷;在拆檢閥門時忽視安全規(guī)范，不按照操作規(guī)程，沒有關閉前后閥門并排走管內剩余蒸汽;拆洗板框時不慎摔傷、拆卸閥門時被砸傷的事故時有發(fā)生。按照安全人機工程學人－機－環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調要求，該車間多處都存在著明顯的或潛在的不符合安全人機工程學的安全隱患。人、機、環(huán)境三個因素互相影響，事故發(fā)生實為必然。

對于化工生產(chǎn)事故的原因，人們往往歸咎于設備也就是機的因素，習慣于僅僅從機上找原因。實際上人和環(huán)境的因素無處不在。通常的發(fā)酵工藝流程與人的關系方塊圖見圖2。

因此，要避免該車間的安全事故和徹底消除安全隱患，根據(jù)安全人機工程學原理，應充分考慮人－機－環(huán)境之間的系統(tǒng)協(xié)調，保持良好的人－機－環(huán)境界面關系。由此該車間采取一系列措施，如加強罐體和閥門的密封性，防止泄漏，避免有毒氣體的污染，改善環(huán)境。工人在取樣時穿高溫防護服，嚴格操作規(guī)程，以防被蒸汽燙傷;對拆卸閥門進行動作分析，制定標準化作業(yè)動作，安裝閥門設置附加報警裝置，加強人員培訓等等，取得了良好的實效。

圖2 發(fā)酵工藝流程與人的關系

4 結語

做好安全生產(chǎn)工作，對于保證從業(yè)人員在生產(chǎn)中的安全健康，搞好企業(yè)的生產(chǎn)，促進社會安全發(fā)展，構建和諧社會，具有非常重要的意義。化工生產(chǎn)應建立科學的安全管理制度，應用安全人機工程學的原理對人、機、環(huán)境三方面進行科學的管理，控制人的不安全行為，避免機的不安全狀態(tài)，排除環(huán)境的不安全隱患。可見，安全人機工程學的應用有利于全面貫徹“安全第一，預防為主”的基本方針，是采取多種措施，強化化學工業(yè)安全管理的重要手段。

1 龐利萍.化工安全管理工作緊急加碼［N］.北京:中國化工報，2013－01－09.

2 歐陽文昭，廖可兵主編.安全人機工程學［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2002.

3 張全義.我國化工行業(yè)安全生產(chǎn)現(xiàn)狀及控制策略［J］.北京:中國化工貿易2012，4(1)105－107.

4 宋建池，范秀山，王訓道主編.化工廠系統(tǒng)安全工程［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2004.

5 龍升照.人－機－環(huán)境系統(tǒng)工程理論及應用基礎［M］.北京:科學出版社，2004.