基于FTA故障樹分析法對實驗室火災、爆炸防范的研究

楊惟喜

摘 要：隨著我國各檢驗實驗室普遍配備了例如火焰原子吸收分光光度計，氣相色譜儀等大型分析儀器，配套使用的高純乙炔氣體、高純氫氣等氣瓶，具有很高的爆炸和火災危險性，對實驗室安全管理提出了很高的要求。本文通過對實驗室火災，爆炸事故建立故障樹模型，清晰地展現了一系列可能導致事故的基本事件，通過這個嶄新的分析視角，進而提出了一套預防實驗室火災，爆炸事故的切實可行的實驗室安全巡查制度。

關鍵詞：故障樹；火災；爆炸；防范

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

1 研究背景

近些年來，隨著我國經濟的騰飛和食品檢測技術水平的飛速發(fā)展，各食品檢驗實驗室普遍配備了例如火焰原子吸收分光光度計，氣相色譜儀等大型分析儀器。這些儀器需要配套使用的高純乙炔氣體、高純氫氣等氣瓶，具有很高的爆炸和火災危險性。食品檢測實驗室具有人員密集，昂貴儀器設備擺放集中的特點，一旦發(fā)生爆炸火災事故，將造成巨大的人員和財產的損失，也對實驗室安全管理提出了很高的要求。

在實驗室的質量管理體系運行中，雖然在受控程序文件中有編制關于 “實驗室安全作業(yè)”的管理程序，但真正可以達到預見性地發(fā)現較全面的潛在問題通常存在較大難度。為能有效地實施“預防措施”，使可能存在的潛在問題無法出現，需要一個從識別問題到控制潛在影響的管理系統，即FMEA（Failure Mode and Effects Analysis ） “潛在失效模式和后果分析”。為了建立實驗室安全管理中故障模式影響分析，建立起比較好的故障樹模型，特別是對于“重大火災，爆炸安全事故”等頂事件的重點指向故障樹模型的建立非常的必要，能夠提供我們預測和防止實驗室火災、爆炸事件的必要的研究視角。

2 研究目的

FTA（Fault Tree Analysis）故障樹分析法已在航空和航天的設計、原子反應堆、大型儀器等系統中得到了廣泛的應用，是一種很有前途的分析方法。首先設定“絕對不能讓其發(fā)生的事件”為頂事件，從上而下的展開所有基本事件，在分析各種各樣的事件可能性和關聯性的基礎上，可以構筑起防止頂現象發(fā)生的策略。

本研究的目的是，把頂事件設定為“實驗室火災，爆炸事故”，建立故障樹FTA模型，采用邏輯的方法，形象地進行危險的分析工作，從而為制定相關預防策略提供清晰的視角。

3 頂事件的確定

在2015年12月18日，北京，清華大學何添樓231實驗室發(fā)生爆炸，據安監(jiān)部門通報，爆炸是在使用氫氣做化學實驗時發(fā)生的。新聞媒體和安監(jiān)部門都把“使用氫氣引發(fā)爆炸事故”作為頂事件來考慮的。根據相關文獻[1]的分析統計，在2001～2013年的100起實驗室安全事故中，由各類實驗室安全事故的比例（圖1）可以看到火災和爆炸事故類型的比例占到了86%。該文獻也有將“危險化學氣體引發(fā)的火災、爆炸事故”指定為頂事件的傾向。

因此，我將“實驗室發(fā)生爆炸，火災等事故”在實驗室安全管理中被認為是“絕對不能讓其發(fā)生的事件”（頂事件）。

4 火災，爆炸故障樹的建立

首先我們從火災，爆炸事故必備的三要素著眼開始對故障樹進行構筑。火災，爆炸的三要素指的是：A：火源，熱源；B：達到爆燃濃度的可燃物質；C：助燃劑，一般情況下指的是空氣。由于實驗室的日常安全管理無法對隔絕空氣進行操作，所以本文著眼于火災，爆炸事故的AB兩個要素進行展開分析，建立故障樹模型（見圖2）。

圖2中X1～X11為故障樹的底事件，根據多年的實驗室管理工作經驗，將觸發(fā)火災，爆炸事故的底事件歸納如下（表1）。

由表1可以看出實驗室火災，爆炸的主要成因是由11個事件所構成，對應這些直接的事故成因，我們如果可以有針對性的建立安全巡查制度，對以上危險節(jié)點進行日常的檢查，將能達到消除安全隱患，防止火災，爆炸事故發(fā)生的目的。依據故障樹所指向的11個底事件，提出相應的的安全巡查規(guī)范如表2所示。

5 結論

本文通過對實驗室火災，爆炸事故建立故障樹模型，清晰地展現了一系列可能導致事故的基本事件，通過這個嶄新的分析視角，進而提出了一套預防實驗室火災，爆炸事故的切實可行的實驗室安全巡查制度。

參考文獻：

[1]李志紅.100起實驗室安全事故統計分析及對策研究[J].實驗技術與管理，2014，31（04）：210-214.