安全閥蒸汽測試系統(tǒng)危險源辨識及其應(yīng)對方法研究

高 坤，翟啟超，廖作佳，薛 瑞

（1.中國航天科工集團第六研究院二一〇所，陜西 西安 710065；

2.西安交通大學 航天航空學院，機械結(jié)構(gòu)強度與振動國家重點實驗室，陜西 西安 710049）

0 引言

安全閥作為一種超壓保護的特種設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金等諸多行業(yè)。它是一種自動閥門，不借助任何外力而利用介質(zhì)本身的力來排出一定質(zhì)量的流體，以防止壓力超過額定的安全值[1]。當壓力恢復正常后，閥門再行關(guān)閉并阻止介質(zhì)繼續(xù)流出。依照國家法規(guī)要求：“用于蒸汽的安全閥，其試驗應(yīng)當使用蒸汽進行”，其蒸汽測試系統(tǒng)能夠滿足蒸汽安全閥壓力測試及性能測試[2]。測試系統(tǒng)由能源和介質(zhì)系統(tǒng)、蒸汽制備系統(tǒng)以及蒸汽儲存與試驗系統(tǒng)三大部分組成。

安全閥蒸汽測試系統(tǒng)使用蒸汽介質(zhì)進行測試，系統(tǒng)包含多類特種設(shè)備，系統(tǒng)運行過程中具有高溫高壓等特點，易造成工傷事故。為保證測試系統(tǒng)能夠安全可靠運行，避免生產(chǎn)事故，需要對系統(tǒng)安全控制體系進行系統(tǒng)梳理與研究，并采取相應(yīng)的安全管理方法。

1 危險源梳理與識別

系統(tǒng)安全管理及應(yīng)對方法需要先明確系統(tǒng)存在的危險源類別，因而需要對系統(tǒng)及其內(nèi)部重要設(shè)備進行梳理甄別。安全閥蒸汽測試系統(tǒng)主要包含3個分系統(tǒng)。

（1）能源和介質(zhì)系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要指市政天然氣系統(tǒng)，為蒸汽發(fā)生器提供能源燃料。

（2）蒸汽制備系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要指成套蒸汽發(fā)生器設(shè)備，該設(shè)備通過燃燒天然氣產(chǎn)生蒸汽介質(zhì)，為試驗系統(tǒng)供應(yīng)試驗介質(zhì)。

（3）蒸汽儲存與試驗系統(tǒng)：該系統(tǒng)為實現(xiàn)試驗測試功能部分，主要包含蓄熱器、壓力容器、測控間、消音器及壓力管道及元件等重要設(shè)備。蒸汽通過各種容器和管路元件進行貯存調(diào)壓操作，達到對安全閥產(chǎn)品測試的目的。

基于以上測試系統(tǒng)工作原理及工藝過程，根據(jù)《生產(chǎn)過程危險和有害因素分析與代碼》（GB/T13861-2009）和《企業(yè)職工傷亡事故分類》（GB6441-1986）中危險因素的分類，對安全閥蒸汽測試系統(tǒng)中危險有害因素進行梳理辨識。根據(jù)《危險化學品重大危險源辨識》（GB18218-2009）所規(guī)定的要求，對系統(tǒng)中危險源進行辨識。

1.1 危險有害物質(zhì)識別與分析

（1）天然氣。為安全閥蒸汽測試系統(tǒng)提供能源的介質(zhì)為天然氣。天然氣由市政管網(wǎng)提供，存在火災(zāi)爆炸和窒息的危險。

天然氣主要成分為甲烷，還有少量的乙烷、丁烷、氮氣和二氧化碳。無色無臭氣體；微溶于水，溶于醇、乙醚，熔點-182.5℃，沸點-161.5℃；易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險[3]。

天然氣對人體基本無毒，但濃度過高時，使空氣中氧含量明顯降低，使人窒息[4]。當空氣中天然氣濃度達到25%～30%時，可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟失調(diào)。若不及時脫離，可窒息死亡。

（2）試驗介質(zhì)。安全閥蒸汽測試系統(tǒng)的主要試驗介質(zhì)為水、蒸汽及壓縮空氣，均屬于無毒性非易燃介質(zhì)。根據(jù)《危險化學品重大危險源辨識》（GB18218-2009）的規(guī)定，經(jīng)過辨識安全閥蒸汽測試系統(tǒng)不使用危險化學品，未構(gòu)成重大危險源。

1.2 測試過程危險有害因素辨識與分析

系統(tǒng)在測試過程中，某些作業(yè)或操作可能會涉及一些危險有害因素。一旦發(fā)生設(shè)備故障、操作不當?shù)惹樾稳菀渍T發(fā)安全事故的發(fā)生。因此需要對系統(tǒng)內(nèi)部各項危險有害因素逐一進行梳理識別，方能有的放矢采取相應(yīng)安全控制措施加以管控。經(jīng)過識別，測試系統(tǒng)內(nèi)可能存在容器爆炸、火災(zāi)爆炸、灼燙傷害、觸電、噪聲、高處墜落與起重傷害等7項危險有害因素。

（1）容器爆炸。安全閥蒸汽測試系統(tǒng)包含蒸汽蓄熱器和試驗容器兩個壓力容器，容器最高工作壓力可達到12 MPa。壓力容器作為特種設(shè)備存在爆炸的危險。

（2）火災(zāi)爆炸。安全閥蒸汽測試系統(tǒng)采用蒸汽發(fā)生器生產(chǎn)試驗介質(zhì)。蒸汽發(fā)生器使用天然氣作為燃料，若天然氣泄漏后遇明火存在燃燒爆炸的可能性。導致火災(zāi)爆炸事故的主要原因為通風不良，造成有機氣體濃度達到爆炸極限和電火花、靜電火花、電氣設(shè)備過熱產(chǎn)生的點火源。

（3）灼燙傷害。灼燙包括火焰燒傷、高溫物體燙傷、化學灼傷和物理灼傷四類。安全閥蒸汽測試系統(tǒng)涉及的燙傷主要為高溫物體燙傷。系統(tǒng)蒸汽最高溫度為325℃，若防護措施不當容易造成灼燙傷害。

（4）觸電。安全閥蒸汽測試系統(tǒng)中各類設(shè)備廣泛分布著供電線路和照明燈具等。線路和用電設(shè)備的安裝布置和本身的缺陷以及設(shè)備使用中的失誤等均可導致觸電危害的發(fā)生。

（5）噪聲。生產(chǎn)過程中的噪聲主要為機械的撞擊、摩擦、轉(zhuǎn)動而引起的機械性噪聲和氣流起伏運動或氣動力引起的氣動力性噪聲。安全閥蒸汽測試系統(tǒng)噪聲源一方面[5]來自于試驗過程中被測安全閥產(chǎn)品閥腔內(nèi)部產(chǎn)生的氣動力噪聲，另一方面蒸汽發(fā)生器內(nèi)部水泵等設(shè)備也會產(chǎn)生機械性噪聲。

（6）高處墜落。高處墜落指在操作基準面2.0 m及以上的安裝、檢修和生產(chǎn)作業(yè)中發(fā)生的墜落造成人員傷亡事故。安全閥蒸汽測試系統(tǒng)試驗工位操作平臺高約3 m，操作人員在試驗閥門拆裝搬運過程中存在高處墜落的危險。

（7）起重傷害。起重機械（吊車）造成的起重傷害事故是指在進行各種起重作業(yè)（包括吊裝、安裝、檢修、試驗等工序）過程中發(fā)生的事故。起重機械作業(yè)是與生產(chǎn)安全的關(guān)系密切，主要傷害為：重物墜落打擊、夾擠、碰撞、觸電及其他傷害等。安全閥蒸汽測試系統(tǒng)試驗工位處建設(shè)有一臺懸臂吊車用于拆裝被測安全閥，作業(yè)人員在該設(shè)備作業(yè)區(qū)域內(nèi)存在起重傷害的危險。結(jié)合安全閥蒸汽測試系統(tǒng)主要設(shè)備操作和工藝流程，可以明確設(shè)備或區(qū)域操作會引起危險有害因素的產(chǎn)生。通過識別與分析，危險有害因素種類與可能發(fā)生位置詳見表1。

表1 安全閥蒸汽測試系統(tǒng)危險有害因素識別表

1.3 小結(jié)

經(jīng)過識別與分析，安全閥蒸汽試驗系統(tǒng)中危險有害物質(zhì)與危險有害因素的種類、致危原理、發(fā)生位置等重要信息已經(jīng)清晰。有效開展相應(yīng)的安全應(yīng)對措施方能實現(xiàn)有效避免安全事故的目的。安全應(yīng)對措施應(yīng)當從2方面入手：（1）測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，且系統(tǒng)中設(shè)備多涉及危險級別較高的特種設(shè)備。整個測試系統(tǒng)設(shè)計的科學合理性與各類設(shè)備設(shè)計的可靠性、安全性決定了系統(tǒng)運行的本質(zhì)安全水平。（2）系統(tǒng)安全運行主體在于作業(yè)人員，對于人員、設(shè)備、物料以及環(huán)境等重要因素的管理控制能力與方法同樣是安全管控的重中之重。因此，有效開展系統(tǒng)安全管理，提升系統(tǒng)安全運行能力應(yīng)從設(shè)計安全控制與管理安全控制兩方面同時入手，雙管齊下。

2 重點危險源安全分析與安全應(yīng)對

通過危險因素辨識與分析，安全閥蒸汽測試系統(tǒng)主要危險源分布于蒸汽發(fā)生器、燃氣系統(tǒng)及試驗系統(tǒng)中。本節(jié)將依據(jù)危險源的致危機理進行安全分析，并形成相應(yīng)的安全應(yīng)對措施。

2.1 總體安全應(yīng)對

安全閥蒸汽測試系統(tǒng)在設(shè)計建設(shè)過程中就需要在總體設(shè)計和運行管理上給予安全控制考慮。從設(shè)計安全控制和管理安全控制兩方面，該系統(tǒng)進行以下安全應(yīng)對控制：

2.1.1 設(shè)計安全控制

（1）資質(zhì)要求：試驗系統(tǒng)內(nèi)部特種設(shè)備和重要設(shè)備的設(shè)計、制造及安裝均嚴格依照國家相關(guān)法規(guī)及標準的要求執(zhí)行。例如：蒸汽發(fā)生器、壓力容器、吊車等特種設(shè)備生產(chǎn)制造廠家均具備相應(yīng)特種設(shè)備設(shè)計制造許可，產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)制造均由特種設(shè)備監(jiān)管機構(gòu)監(jiān)檢完成；試驗系統(tǒng)內(nèi)壓力管道的設(shè)計、制造，特種設(shè)備及壓力管道的安裝均由有資質(zhì)企業(yè)及人員完成；燃氣系統(tǒng)設(shè)計、施工以及監(jiān)理驗收均由相關(guān)資質(zhì)企業(yè)分包完成。

（2）布局設(shè)計：試驗區(qū)域內(nèi)部及蒸汽發(fā)生器設(shè)備等均預(yù)留有必要的檢修、通行的通道，壓力容器儲罐距離周邊墻體的距離不小于1 m。試驗區(qū)域設(shè)置有逃生疏散通道。

（3）工業(yè)安全監(jiān)控設(shè)計：試驗區(qū)設(shè)置視頻監(jiān)控、報警及擴音警示系統(tǒng)，試驗過程中防護墻隔離試驗區(qū)域，保證無人員滯留試驗區(qū)域。

（4）測試系統(tǒng)設(shè)計：測控系統(tǒng)設(shè)置一鍵緊急停車。緊急停車后，自動斷開蒸汽發(fā)生器與試驗系統(tǒng)之間所有閥門，自動壓力容器所有進氣閥，自動打容器與管路的放氣排空閥。

2.1.2 管理安全控制

（1）落實相關(guān)安全評價：將安全閥蒸汽測試系統(tǒng)中危險源辨識、評價等內(nèi)容形成文件，并登記測試系統(tǒng)環(huán)境因素評價。文件應(yīng)隨著實際使用狀態(tài)及時修正更新。

（2）編制測試系統(tǒng)技安操作規(guī)程：為避免人員操作失誤引發(fā)危險事故，應(yīng)對試驗系統(tǒng)各分系統(tǒng)分別詳細編制技安操作規(guī)程。規(guī)程及重要設(shè)備使用說明書應(yīng)落實到崗。

（3）編制測試系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案：危險應(yīng)急處置方式應(yīng)該及早編制，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的危險事故。應(yīng)急預(yù)案編制完成后須經(jīng)過評審、演練等環(huán)節(jié)進行把關(guān)并落實到位。對實際生產(chǎn)過程中暴露出的新危險，應(yīng)及時完善應(yīng)急預(yù)案，并開展人員訓指導。

（4）設(shè)備管理：特種設(shè)備按照相關(guān)規(guī)定辦理特種設(shè)備使用登記證，并做好維修和校驗等工作。編制相關(guān)設(shè)備保養(yǎng)規(guī)定，并嚴格進行巡檢及相應(yīng)維護維修。

（5）安全防護措施及消防措施落實到位。現(xiàn)場懸掛安全警示標志，張貼操作規(guī)程及應(yīng)急逃生圖等。

（6）落實測試系統(tǒng)安全責任人。定員定崗并落實崗位職責，加強外來人員安全管理。

（7）積極開展各類人員培訓工作，加強人員安全意識。特種設(shè)備作業(yè)人員均須持證上崗。

2.2 測試系統(tǒng)分系統(tǒng)安全應(yīng)對

對于分系統(tǒng)也需要逐一開展設(shè)計安全控制和管理安全控制，詳細控制內(nèi)容詳見表2、表3和表4。

表2 蒸汽發(fā)生器分系統(tǒng)安全應(yīng)對表

表3 燃氣分系統(tǒng)安全應(yīng)對表

表4 試驗分系統(tǒng)安全應(yīng)對

2.3 小結(jié)

至此，整個蒸汽測試系統(tǒng)形成了系統(tǒng)總體安全控制和各分系統(tǒng)安全控制方法。安全控制方式均從設(shè)計控制和管理控制兩方面入手。依照分析辨識出的危險因素，逐一制定安全控制方法，以達到不遺漏任何一項安全隱患的目的，進而提高系統(tǒng)可靠性和安全運行能力。本研究的危險源辨識分析方法和安全管控手段同樣適用于其他測試系統(tǒng)的安全管理，具有一定參考借鑒價值。

3 結(jié)語

（1）安全閥蒸汽測試系統(tǒng)包含多類特種設(shè)備，系統(tǒng)運行過程中具有高溫高壓等特點，易造成工傷事故。結(jié)合測試系統(tǒng)工作原理及工藝過程進行分析，測試系統(tǒng)內(nèi)可能存在容器爆炸、火災(zāi)爆炸、灼燙傷害、觸電、噪聲、高處墜落與起重傷害等7項危險有害因素。

（2）針對危險有害因素有效開展相應(yīng)的安全應(yīng)對措施方能實現(xiàn)避免安全事故的目的。安全應(yīng)對措施應(yīng)當從兩方面入手：一方面應(yīng)基于設(shè)計安全角度，從測試系統(tǒng)整體設(shè)計的科學合理性與各類設(shè)備設(shè)計的可靠性、安全性入手保證系統(tǒng)的本質(zhì)安全。另一方面，應(yīng)基于系統(tǒng)安全運行主體開展系統(tǒng)安全管理工作。

（3）結(jié)合系統(tǒng)工作原理及工藝系統(tǒng)開展危險有害因素識別分析與識別，從設(shè)計和管理兩方面入手對重點危險源開展安全管控，能夠提升系統(tǒng)安全可靠性、避免安全事故的發(fā)生。