基于事故树的石油产品闪点测定实验教学火灾危险性分析

2014-01-15齐黎明葛须宾朱建芳

华北科技学院学报 2014年9期

齐黎明，葛须宾，朱建芳，秦俭

(1.华北科技学院安全工程学院，北京东燕郊 101601；2.华北科技学院研究生院，北京东燕郊 101601)

0 引言

闪点指在规定的实验条件下，液体表面能够产生闪燃的最低温度[1]。它是一个用于鉴定可燃液体发生火灾危险性的指标，是甲、乙、丙类危险液体分类的依据；可根据它来确定可燃液体生产、储存厂房和库房的耐火等级、防火间距与防爆设施及其配置灭火剂的供给强度[2-4]。

在很多高校安全工程专业的教学计划中，石油产品的闪点测定被确定为《燃烧学》课程教学的重要实践环节之一，是一个极为重要的实验教学课程[5]。由于石油产品闪点测定实验涉及的危险源较多，包括液化气、油料、电线及点火装置等；而且，在实验教学过程中，存在人员过于集中与人员密度大的特点，这导致石油产品闪点测定实验教学存在一定的风险。在公开的文献资料上，有关闪点测定方面的研究成果，主要集中在可燃液体的闪点测定方法、测定仪器及测定结果分析等方面[6-8]。

对石油产品闪点测定实验教学的危险性进行分析，有助于提高其安全性，可为该实验教学环节的顺利实施提供安全保障。为此，笔者采用事故树分析法对石油产品闪点测定实验教学的危险性进行分析；在闪点测定过程中，存在火灾、触电、中毒、烫伤或灼伤和机械伤害等事故隐患，由于篇幅有限，本文只针对闪点测定实验教学过程中的火灾危险性进行分析。

1 闪点测定实验简介

闪点测定包括开杯和闭杯两种模式，以闭杯为例，实验系统结构如图1所示。该系统采用电对油杯内的油料加热，加热速度通过电压的高低来控制，油料温度的均匀性通过搅拌来实现，可以通过温度计监测油料温度；采用气体(来源于液化气罐)燃烧的球形火焰对油料上方的蒸气进行点火，球形火焰的大小受控于液化气的流量；旋转点头旋手，即可打开杯盖，球形火焰进入杯内；肉眼直接观察是否产生闪燃现象。

1-搅拌软轴；2-搅拌开关；3燃气调节阀；4-电压表；5-电压调节；6-油杯；7-温度计；8-点头旋手；9-油杯架；10-电源开关；11-液化气瓶开关；12-减压阀；13点火气调节螺丝图1 闪点测定实验系统结构图

2 闪点测定实验火灾事故树的构建

2.1 事故树分析法简介

事故树分析(FTA)是安全系统工程分析中的重要分析方法，又被称为故障树分析，属于演绎分析法。它是从事故原点处，把事故隐患转换为事故的条件尽可能地罗列出来，根据因果之间逻辑关系，系统地作出事故因果图[9]。

事故树分析可以对系统的各种危险都分别进行辨识以及评价，不仅可以分析出事故的直接原因，而且还能深入地揭示出事故潜在的原因。如果用事故树来描述事故的因果关系不仅直观、明了，而且思路清晰、逻辑性强，具有广泛的实用性[1]。因此，本文有关闪点测定实验的火灾危险性分析选用事故树分析法。

2.2 火灾事故树的构建

在闪点实验测定的过程中，始终有火源的存在，除了明火以外，还可能存在电火花和静电等火源，闪点实验使用的油品是极易燃烧的液体柴油，在实验过程中，如果操作不当，或者发生某些意外，很有可能会引起火灾事故的发生。另外，发现着火时是否能够及时灭火也是火灾事故发生的重要影响因素。综合以上因素，根据顶事件确定原则，取“液化石油气火灾”作为顶事件，对火灾事故层层分析。

顶事件确定后，分析引起顶事件发生的最直接的、充分和必要的原因。然后把引起顶事件发生的各种可能原因又分别看作顶事件，采用类似的方法继续推理分析，建立以逻辑门符号表示的火灾事故树，如图2所示。

根据图2可知，闪点测定实验的火灾事故树共包括25个不同的底事件，各符号所代表的事件如表1所示。

表1 闪点测定实验火灾事故树的底事件统计表

符号事件类型符号事件类型符号事件类型X1不了解燃烧物性质X2钢瓶有裂痕X3钢瓶被腐蚀X4灭火器超压X5阳光直晒钢瓶X6钢瓶横放或斜放X7灭火器变形X8打开角阀X9气体不完全燃烧X10遇事故不镇定X11实验前未检查阀门X12胶管老化X13摩擦与碰撞X14胶管过长X15未使用专用胶管X16电路短路X17缺乏关阀门意识X18因急事忘关阀门X19加油时将油洒出X20阀门损坏X21开或关电器X22测燃点时将油点燃X23油杯杯盖被拿走X24油杯被人撞倒X25学生遗忘

3 闪点测定实验火灾危险性分析

3.1 最小割集分析

最小割集指引起顶上事件发生的基本事件的最低限度集合。每一个最小割集都表示顶事件发生的一种可能，最小割集越多，说明系统的危险性越大；事故树顶事件的发生，必然是某个最小割集中基本事件同时发生的结果，通过最小割集可以方便地知道所有可能发生事故的途径；由事故树的最小割集可以直观的判断哪种事故模式最危险，哪种次之，哪种可以忽略。因此，本文对闪点测定实验火灾事故树的最小割集进行了求解，一共75个，具体如表2所示。

表2 闪点测定实验火灾事故树最小割集统计表

当最小割集中的所有基本事件同时发生时，火灾事故才能发生；为了有效地防止火灾事故的发生，不但要采取相应的措施来防止各项基本事件的发生，消除各项安全隐患，更重要的是要防止每一个最小割集中的所有基本事件同时发生；最小割集中基本事件越少，表示事故发生的可能性越大，反之则发生的可能性越小。

在上述75个最小割集中，前40个最小割集的基本事件有3个，有31个最小割集的基本事件有4个，有4个最小割集的基本事件有5个；则通过控制前40个最小割集来防止闪点测定实验火灾事故的发生更为有效，其中，X27、X1、X12、X26、X11、X10和X28出现的频率相对较高，应重点防控。

3.2 最小径集分析

最小径集指的是顶上事件不发生所必需的最低限度的径集，当每个最小径集中的所有基本事件都没有发生时，顶事件就不会发生。与最小割集相反，最小径集表示的是安全性；最小径集里的基本事件越少，系统的安全性就越高。同理，对闪点测定实验火灾事故树的最小径集也进行了求解，一共7个，具体如表3所示。

表3 闪点测定实验火灾事故树径集统计表

根据表3可知，闪点测定实验火灾事故树的最小径集中，拥有3个基本事件的最小径集有1个，拥有6个基本事件的最小径集有1个，拥有8个和9个基本事件的最小径集分别有2个，拥有10个基本事件的最小径集有1个。最小径集中的基本事件个数越少，控制顶上事件发生就越容易。因此，根据上述径集分析结果，闪点测定实验火灾事故应以拥有3个基本事件的最小径集为重点防控对象, 具体防控的基本事件为X27、X26和X28。

3.3 结构重要度分析

结构重要度分析是从事故树结构上入手分析各基本事件的重要程度，通过对火灾事故树进行分析计算，求出了各基本事件的结构重要度系数，具体如表4所示。

表4 闪点测定实验火灾事故树基本事件的结构重要度

根据表4可知，闪点测定实验火灾事故树各基本事件的结构重要度排序如下：

I[X26]=I[X27]=I[X28]>I[X2]=I[X3]=I[X1]=I[X8]=I[X11]=I[X9]=I[X10]>I[X12]=I[X13]=I[X16]=I[X17]=I[X18]=I[X21]>I[X22]>I[X14]=I[X15]=I[X23]=I[X25]>I[X19]=I[X20]=I[X24]=I[X7]=I[X6]=I[X4]=I[X5]

根据上述结构重要度的分析结果，对于闪点测定实验火灾事故的防控应以如下几个基本事件为主，分别是X26、X27、X28、X2、X3、X1、X8、X11、X9和X10。

4 分析结果应用

根据闪点测定实验火灾事故树的分析结果，由最小割集、最小径集和结构重要度得出的重点防控基本事件分别为：X27、 X1、X12、X26、X11、X10、X28；X27、X26、X28；X26、X27、X28、X2、X3、X1、X8、X11、X9、X10。根据这些基本事件出现的频率，进一步优化出的闪点测定实验火灾事故重点防控基本事件为X26(纸等固体可燃物堆积)、X27(备用柴油随意放置)和X28(油杯里始终有柴油存在)。

1)X26(纸等固体可燃物堆积)的防控。纸等固体可燃物是造成火灾的必要条件，因此，对该基本条件必须严格控制。为了防止纸等固体可燃物造成火灾，应该定期检查实验室，在发现有纸等固体在实验室堆积物及时进行清理。

2)X27(备用柴油随意放置)的防控。该基本事件主要考虑到柴油的易燃易爆性质，如果实验室备用柴油随意放置而过往人群过多，就会导致不小心把柴油洒落在地，一旦碰到合适点火源就会点燃从而引发火灾，鉴于此，要对实验室定期检查，把备用柴油放到固定的位置，从而避免由此引发的火灾事故。

3)X28(油杯里始终有柴油存在)的防控。油杯里始终有柴油的存在，一旦碰到合适点火源就会引燃，如果灭火不及时，就会酿成火灾。进而要对此事件进行认真检查，在不做实验时及时的把柴油放到固定的地方。