舰船火灾爆炸危险源风险评估.docx

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Vol.3No.2

Apr.2008

第3卷第2期

2008年4月

中国舰船研究

ChineseJournalofShipResearch

舰船火灾爆炸危险源风险评估

李祥茂唐文勇张圣坤

上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200030

摘要：

对舰船火灾爆炸的危险源识别以及各危险源的危险性进行评估，对增强舰船的生存能力具有重要的意义。

运用FTA法识别舰船火灾爆炸事故的各类危险源，提出分类计算舰船火灾爆炸事故风险概率的方法，及分别计算火灾、爆炸危险性的方法，这对舰船火灾爆炸危险源的识别和防范具有一定的参考意义。

关键词：

火灾；爆炸；危险源识别；风险概率；风险评估

中图分类号：

U676.8 文献标识码；A 文章编号：

1673-3185（2008）02-21-06

HazardSourcesRiskAssessmentofShip'sFireandExplosionAccidents

LiXiang-maoTangWen-yongZhangSheng-kun

StateKeyLab.ofOceanEng.,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghail200030,China

Abstract:

Toidentifythehazardsourcesofship'sfireandexplosionandassesstheriskofthemisofgreatimportancetoimprovingsurvivabilityofpresentship.ThispaperhasidentifiedvarioushazardsourcesoffireandexplosionthroughtheFTAmethod.Furtheritgivesamethodofcalculatingriskprobabilitybycategoriesandriskoffireandexplosionrespectively.Itissignificanttoriskassessmentofhazardsourcesofship'sfireandexplosion.

Keywords:

fire;explosion；hazardsourcesidentification；riskprobability；riskassessment

收稿日期:

2007-12-28

作者简介：

李祥茂（1983-）,男，硕士研究生。

研究方向：

海洋结构物风险评估。

E-mail；lee_xiangmao@唐文勇（1970-），男，教授，博士。

研究方向：

船舶结构力学、复合材料结构力学、结构安全性评估E-mail:

wytang@sjtu.edu.cn

1引言

根据有关资料，舰船遭破坏的类型已从二战中的以不沉性的丧失或减少为主，转变为以火灾爆炸为主。

舰船防火防爆在舰船生命力诸要素中已成为主要矛盾［1'2\现代舰船上存在着大量的易燃易爆物品，战斗中由于敌人的武器攻击或平时舰员的不慎，都可能给舰艇带来火灾和爆炸。

如果发生火灾后控制不力，任其墓延，还可能造成进水、冲击等二次破坏，并会导致极为严重的灾难性后果。

因此，进行舰艇火灾爆炸的危险源识别与风险评估,并针对重大危险源采取有效的改进措施，降低舰船的火灾爆炸危险性，对增强现代舰船的生存能力具有重要意义。

本文采用风险辨识一风险评价一风险控制的讨论方法，对舰船的火灾爆炸危险源进行了辨识和评估。

2舰船火灾爆炸危险源的识别

对舰船火灾爆炸危险源识别的第一步是对其存在的危险、危害因素进行分析，确定其主要存在的危险、危害因素的种类、分布及可能产生的危险、危害方式和途径。

2.1舰船火灾爆炸危险源的分类

根据危险源的分类⑶，火灾爆炸的第一类危险源包括易燃易爆物、火灾烟气及燃烧和爆炸产生的有毒有害气体；第二类危险源是导致人们为了防止火灾爆炸发生或减小该类事故所采取的措施失效，或破坏性的各种不安全因素,包括人、物、环境三方面的问题隐患。

具体讲，针对舰船，第一类危险源应考虑的有：

1） 易爆炸性物质，如舰载武器、弹药以及武备机械等；

2） 易燃性气体，如蒸发的燃油气体等；

3） 易燃性液体，如机舱燃油、航空燃油等；

4） 固体易燃物，如硝化棉等和某些无机化合物等；

5） 自燃物质，如短路后的绝缘胶皮等；

6） 毒性物质，如发生火灾后产生的有毒烟气等。

其中，第二类危险源主要是在导致火灾爆炸

中国舰船研究

通过FTA法识别出各基本事件，亦即舰船火

T-火灾爆炸事故；Al-可燃气体到达爆炸极限；A2-火源；S-空气；Bl-油气泄露；B2-未及时发现险情；B3-弹药；B4-静电’B5-明火；B6-暗火；B7-雷击■火花；B8-撞击；CI-燃油气体大量泄露；C2-可燃气体积聚；C3-报警系统损坏；D1-违章检修；D2-管道损坏；D3-密封不严；D4-通风不良；D5-弹药爆炸；D6-设备故障；D7-飞机回航撞击母舰；E1-碰撞损坏；E2-人为损坏;E3-自爆；E4-设备老化;F1-触礁;F2-两船相撞；XI-麻痹大意;X2-监督不力；X3-遭遇风暴；X4-地貌不清；X5-恶劣海况；X6-人为失误；X7-设备故障；X8-操作不当；X9-有意损坏;X10-阀门泄皓；XII-接口向题；X12-空间密闭；X13-通风设备失效;X14-未及时检修；X15-设备老化；X16-故意破坏；X17-船室通风不佳；X18-弹药自身质量；X19-出现灾情未及时扑灭；X20-保管不善；X21-弹药发射时引燃旁边物质；X22-管道静电；X23-化纤衣服；X24-厨房失火；X25-烟头；X26-货物自燃；X27-违章焊接；X28-违章用电；X29-操作不当；X30-短路；X31-漏电；X32-避雷装置失效；X33-击中可燃物；X34-飞行员失误;X35-指挥塔指挥失误

图1舰船火灾爆炸事故故障树

22

事故的人为失误，如违章焊接、乱扔烟头、危险区域使用明火、管理麻痹大意等。

在舰船火灾、爆炸事故中还应注意对更大危险源进行识别和管理。

有的舰船载有作战用的武器和弹药，有的舰船上有核设备，这些危险源一旦发生事故，将会对整艘舰船乃至周边环境造成巨大危害，因此属于重大危险源,应特别关注。

2.2FTA法识别舰船火灾爆炸危险源

目前对危险源进行识别的方法多种多样，常用的方法有安全检查分析表（SCL）、故障模式和影响分析法（FMEA）、工作危害分析法（JHA）、管理失误风险树法（MORT）和事件树分析法（FTA）心］等。

其中，FTA法在风险分析中得到了广泛的应用。

对于舰船火灾爆炸事故，利用FTA法，能通过逻辑关系将潜在原因和最终事故联系起来，方便查清事故责任，也为采取整改措施提供依据。

同时通过对原因的逻辑分析，可以分清导致事故原因的主次，控制住有限的几个关键原因，以达到有效防止重大火灾爆炸事故的发生。

因此，可依据舰船安全性的要求，以易燃、易

第3卷爆一般危险源和故障危险源为对象，利用故障树分析法建立舰船火灾爆炸安全风险分析的框架。

经过大量舰船火灾爆炸事故的搜集和整理，逐级向下找出各自的直接原因事件，通过分析找出导致火灾爆炸事故的基本因素，如违章操作、设备老化、弹药问题、恶劣海况等。

针对该故障树的特点，限定底事件分析到构成舰船的基本设备为止（如主机、通风设备、弹药），不再继续分析设备零件的故障。

按逻辑关系画出火灾爆炸的故障树，如图1所示。

分析得出的基本事件实际上就是导致顶事件——舰船火灾爆炸事故发生的危险源。

其中事件X18-弹药自身质量、X21-弹药发射时引燃旁边物质、X22-管道静电、X25-烟头、X26-货物自燃、X30-短路、X31-漏电、X33-击中可燃物属于第一类危险源；而事件XI-麻痹大意等其他基本事件属于第二类危险源。

3舰船火灾爆炸的风险概率

第2期

灾爆炸的危险源后，若能进一步得到各基本事件发生的概率,则能通过故障树的逻辑关系得到顶事件发生的概率，更准确全面地对舰船火灾爆炸事故发生的危险性做出评价，为防范事故提供更科学、客观的参考依据。

李祥茂等：

舰船火灾爆炸危险源风险评估

但是要得到各基本事件的概率非常困难。

首先，不同类型船的基本事件发生概率是不一样的；其次，舰船火灾爆炸事故的具体详细原因涉及到各国的军事秘密，第一手资料很难获得。

在缺乏相关资料的情况下，目前通常采取的方法有层次分析法⑹，综合模糊评判法⑺等。

本文将探讨如何在缺乏相关数据的情况下，尽可

23能客观准确地得到各基本事件的概率，以对危险源进行评价。

3.1危险源的分类

按前文所述,舰船火灾爆炸的危险源共有35个,X1~X35,进一步归纳会发现:

舰船火灾爆炸的危险因素来自舰船自身、人因失误和外界环境的危险三个方面。

继续细分舰船自身的危险包括:

舰载的武备弹药、装载的燃油货物、机械设备等;人因失误的危险包括:

违章操作、管理疏忽、蓄意破坏等;外界环境危险包括：

恶劣的海面状况、雷雨天气等。

具体的分析如图2所示。

图2

故障危险源分类示意图

由图2可见，舰船火灾爆炸事故是一个非常复杂的事件，涉及到舰船自身、舰员和外界方方面面的因素。

目前对舰船火灾爆炸的研究有对舱室火灾的研究⑻，对机舱防爆防燃的研究⑴，对LNG船火灾爆炸的研究mm,但并未综合考虑对舰船火灾爆炸事故的所有危险源评估方法的研究，本文采取通过对危险源的分类评估方法，达到对舰船火灾爆炸整体危险性进行评估的目的。

3.2舰船自身风险概率

1）易燃易爆物风险概率

舰船上装载有燃油、弹药、武备等易燃易爆物，如有不慎则很容易发生火灾或者爆炸事故。

目前很少有直接计算弹药和燃油等危险物出现火灾或者爆炸的概率模型，本文初步探讨了该概率模型的建立。

舰船舱室内危险物是否会出现火灾事故和舱室内的温度八压强P、湿度，有直接的关系，而出现爆炸事故除了和上述三种因素有关系外，还和舱室内可燃气体浓度P有关。

设舰船舱室发生火灾、爆炸的概率分别为：

W

2

N（t,p,s）dtdpds

（1）

P,=\fffM（t,ps,p）dtdpdsdp

（2）入IJPlJ$1JPl

其中,N（t,p,s）为关于温度t、压强p、湿度s的概率密度函数；M（f,p,s,p）为关于温度人压强p、湿度5、可燃气体浓度〃的概率密度函数。

N（t,p,s）和M（Z,p,s,p）可以通过实船数据的测量得到，如N（t,p,s）可以选择多艘实船不同舱不同时段同时对t,P,s进行多次测量，如果测量次数足够，可以将测得的数据按正态分布拟合，得到概率密度函

第2期 李祥茂等：

舰船火灾爆炸危险源风险评估 27

数的协方差矩阵和中心值，求出N（t,p,s）的具体表达式，同理可得到M（t,p,s,p）的表达式，进而可得P,和P,。

2）机械设备的风险概率

随着科技的发展，舰船的机械设备构成也越来越复杂，为了评估发生火灾或者爆炸事故的概率，采用危险源清单及危险评价表法来对机械设备进行评估。

评估时，需填入评估表中的内容包括：

序号、所在区域名称、危险源编号、危险源、任务阶段、危险事件、可能导致的后果、严重性、可能性指数等。

评估表的数据