[摘  要]  通過對(duì)鉛酸蓄電池室燃爆事故樹定性分析，找出了可能導(dǎo)致鉛酸蓄電池室燃爆事故發(fā)生的基本原因事件，即無通風(fēng)設(shè)施，通風(fēng)設(shè)施損壞，未及時(shí)送、排風(fēng)，使用不防爆電器，防爆電器損壞，電氣連接處接觸不良，人體靜電放電，室內(nèi)吸煙，室內(nèi)動(dòng)火。為了預(yù)防鉛酸蓄電池室燃爆事故的發(fā)生，關(guān)鍵是：一要采取有效的通風(fēng)措施，保持蓄電池室通風(fēng)良好，使氫氣濃度不能達(dá)到爆炸極限；二要采取防止火源發(fā)生的措施，使蓄電池室無點(diǎn)火源，只要蓄電池室內(nèi)無火源，即使氫氣濃度達(dá)到爆炸極限，也不可能發(fā)生燃爆。為了達(dá)到上述兩個(gè)要求，就必須在防火防爆技術(shù)和管理方面采取相應(yīng)的安全措施。
    [關(guān)鍵詞]  蓄電池室；燃爆；事故樹分析；預(yù)防；安全對(duì)策措施
Fanh Analysis on Deflagration in the Lead—acid Storage Battery Chamber and Its Countermeasure
LI Fa-rong
    Abstract：  By qualitative fault tree analysis of the lead—acid storage batter deflagration accident，it is possible to find out  of el-ementary events inducing the deflagration accidents，i．e．no ventilation installation，the failure Ofventilation installation，no time—ly ventilation，not using unexplosive electric devices，damage of unexplosive devices，failure of lap join of electrical devices，dis—charge of static electricity in human body，smoking in the room，using fire in the process of repairing．For prevention of deflagra—tion in the lead—acid storage battery chamber，the key points are as follows．First，effective ventilation must be kept in the stor-age battery chamber，which would keep the hydrogen concentration from reaching the explosion limit．Second the fire source must be cut in the storage battery chamber．Without fire source,even if the Lydrogen concentration reaches the explosion limit,it still could induce explosion．Ih order to fulfill two above-mentioned requirements，safety measures must be taken in respect of fire-proof and anti—explosion techniques and relevant management must also be reinforced．
    Key words：  Storage battery chamber  Deflagration  Fault tree analysis  Prevention  Safety countermeasure
1  引  言
    蓄電池作為一種方便適用的直流電源廣泛用于發(fā)電廠、工礦企業(yè)變配電所和各類機(jī)動(dòng)車。鉛酸蓄電池使用一定時(shí)間或貯藏時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，電解液比重會(huì)降低、電量減少，這就應(yīng)及時(shí)充電。充電一般都在專門的充電室(亦稱蓄電池室)里進(jìn)行。蓄電池充電時(shí)電解液中的水會(huì)被電解出氫和氧，并逸散于室內(nèi)。氫氣是易燃易爆的甲類物質(zhì)，當(dāng)室內(nèi)氫氣濃度達(dá)到爆炸極限4％—75％時(shí)，一遇火源就會(huì)發(fā)生燃爆。
    筆者在對(duì)企業(yè)進(jìn)行安全檢查、評(píng)價(jià)時(shí)，就得知不少鉛酸蓄電池室過去曾發(fā)生過此類事故，且造成嚴(yán)重的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。例如，1991年7月3日，某電站鉛酸蓄電池室發(fā)生燃爆事故，造成一巡檢工死亡，充電設(shè)備和蓄電池室嚴(yán)重?fù)p壞。事故主要原因是該蓄電池室通風(fēng)設(shè)備失效，造成室內(nèi)氫氣聚積，而巡檢工嚴(yán)重違章在巡檢時(shí)抽煙，明火引起燃爆。
    又如，1995年12月14日深夜，某街道蓄電池修理店充電室發(fā)生火災(zāi)，造成在店內(nèi)臨時(shí)搭床睡覺的兩名員工嚴(yán)重?zé)齻�，房屋和設(shè)備燒毀�；馂�(zāi)原因是該店前房為修理間，后房為充電室，充電室無通風(fēng)設(shè)施，晚上門窗關(guān)閉，造成室內(nèi)通風(fēng)不良，因充電線路接頭松動(dòng)產(chǎn)生火花放電，先引爆室內(nèi)聚積的氫氣，后引發(fā)火災(zāi)。
    為了查明各種事故原因，采取相應(yīng)的防范措施，杜絕燃爆事故發(fā)生，筆者認(rèn)為有必要對(duì)鉛酸蓄電池室(以下簡(jiǎn)稱“蓄電池室”)的燃爆事故進(jìn)行事故樹分析，進(jìn)而提出切實(shí)可行的安全對(duì)策。
2  編制事故樹圖
    根據(jù)事故樹圖編制方法，從頂上事件(為第一層事件)開始，利用演繹推理方法，查找出導(dǎo)致頂工事件發(fā)生的所有直接原因事件，并用合適的事件符號(hào)表示(為第二層事件)，再根據(jù)事故樹中邏輯門的選用原則，選用合適的邏輯門連接第一層和第二層事件；進(jìn)而再對(duì)第二層中各事件分別找出導(dǎo)致它們發(fā)生的直接原因事件，并分別用合適的事件符號(hào)表示(為第三層事件)，再分別選用合適的邏輯門連接第二層和第三層事件。如此層層往下分析，一直分析到全部是基本原因事件(如下圖中用圓形、屋架形符號(hào)表示的事件)為止，從而編制出事故樹圖。
    以“蓄電池室燃爆事故”為頂上事件，筆者根據(jù)以上所述的燃爆事故樹圖的編制方法編制出事故樹圖，如下圖所示。

3．1求最小徑集
    最小徑集是事故樹中使頂上事件不發(fā)生的最起碼的基本事件的集合。
    求最小徑集時(shí)，可不必畫事故樹的成功樹，根據(jù)事故樹與成功樹對(duì)偶性原理，只要按“把事故樹中的與門換成或門，或門換成與門”的規(guī)則，列出其布爾代數(shù)表達(dá)式，并進(jìn)行化簡(jiǎn)，就可求出最小徑集。在計(jì)算時(shí)，不必計(jì)正常事件(如“蓄電池充電”、“產(chǎn)生氫氣”)。求解過程如下：

    T＝x₁＋A₁＋A₂＝X₁＋A₃＋A₄A₅＝x₁＋x₂x₃x₄＋x₅x₆x₇x₈x₉x₁₀

            于是得到3個(gè)最小徑集，分別為                          

            P₁＝｛x₁｝                            

        P₂＝｛x_2，x_3，x₄｝

       P₃＝｛x_5，x_6，x_7，x_8，x_9，x₁₀｝
3．2  各基本事件結(jié)構(gòu)重要度分析
    結(jié)構(gòu)重要度分析是從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件的發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度。
    根據(jù)所求出的3個(gè)最小徑集，可按崔國(guó)璋、韓軍、周惠豐等主編的《事故樹分析與應(yīng)用》§8—3中的命題2、命題4和命題5的判斷準(zhǔn)則進(jìn)行判斷，得出各基本事件結(jié)構(gòu)重要度從大到小的排序?yàn)?BR>    I_φ(1)＞I_φ(2)＝I_φ(3)＝I_φ(4)＞I_φ(5)＝I_φ(6)＝I_φ(7)＝I_φ(8)＝I_φ(9)＝I_φ(10)  (I_φ(i),i＝1,2,…,10,表示基本事件x₁～x_{10的結(jié)構(gòu)重要度)。}

        從蓄電池燃爆事故樹圖可知，該事故樹有4個(gè)或門、2個(gè)與門。或門多于與門，說明該系統(tǒng)的危險(xiǎn)性較大。又由基本原因事件結(jié)構(gòu)重要度排序可看出，第一個(gè)最小徑集中的條件事件x₁(達(dá)爆炸極限)居首位，對(duì)頂上事件發(fā)生的影響最大，其次是第二個(gè)最小徑集中的基本事件x₂(無通風(fēng)設(shè)施)、x₃(通風(fēng)設(shè)施損壞)、x₄(未及時(shí)送、排風(fēng))對(duì)頂上事件發(fā)生的影響也較大，而第三個(gè)最小徑集中的基本事件x₅～x₁₀。對(duì)頂上事件發(fā)生的影響相應(yīng)較小。
    分析表明，重點(diǎn)控制住x₁，不讓氫氣濃度達(dá)爆炸極限這一條件發(fā)生，就能避免頂上事件發(fā)生，但要防止室內(nèi)氫氣濃度達(dá)爆炸極限，最佳方案是要在蓄電池室采取有效的通風(fēng)措施，使x₂～x₄都不發(fā)生，這樣就能使氫氣及時(shí)被稀釋并排出室外，不在室內(nèi)積聚，從而消除引起燃爆的物質(zhì)條件。
    另外，防止蓄電池室內(nèi)存在點(diǎn)火源(明火和電火花等)這種能量條件也不可忽視(即應(yīng)使x₅～x₁₀都不發(fā)生)。因萬一室內(nèi)通風(fēng)不良，氫氣濃度達(dá)爆炸極限時(shí)，若遇火源也會(huì)發(fā)生燃爆。所以，要想從根本上杜絕蓄電池室燃爆事故，達(dá)到萬無一失，還必須從多方面進(jìn)行認(rèn)真防范，采取如下綜合配套的安全對(duì)策措施，才能更為有效。
4  預(yù)防燃爆的安全措施
    根據(jù)對(duì)鉛酸蓄電池室燃爆事故分析，筆者提出如下安全對(duì)策：   
    措施1，蓄電池室必須安裝機(jī)械通風(fēng)設(shè)備，在充電作業(yè)時(shí)按規(guī)定開啟進(jìn)、排氣風(fēng)機(jī)，使蓄電池室內(nèi)的換氣次數(shù)不少于6次/小時(shí)；平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)通風(fēng)設(shè)備的檢查、維護(hù)，使其處于良好的技術(shù)狀態(tài)，能有效地防止氫氣在室內(nèi)積聚。
    措施2，蓄電池室采用機(jī)械通風(fēng)時(shí)，室內(nèi)空氣不應(yīng)再循環(huán)，室內(nèi)應(yīng)保持負(fù)壓；送風(fēng)設(shè)備和排風(fēng)設(shè)備不應(yīng)布置在同一風(fēng)機(jī)室內(nèi)，當(dāng)采用新風(fēng)機(jī)組，送風(fēng)設(shè)備在密閉箱體內(nèi)時(shí)，可與排風(fēng)設(shè)備布置在同一房間。
    措施3，蓄電池室應(yīng)采用防爆型通風(fēng)設(shè)備，室內(nèi)也不準(zhǔn)使用其他不防爆的電器設(shè)備(如開關(guān)、插座、熔斷器及燈具等)，若受條件限制，使用不防爆的開關(guān)、插座、燈具等時(shí)，只能安裝在室外適當(dāng)位置。對(duì)防爆通風(fēng)設(shè)備和其他電器設(shè)備應(yīng)堅(jiān)持經(jīng)常性安全檢查、維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)及時(shí)修理或更換，確保其防爆性能良好。
    措施4，加強(qiáng)對(duì)蓄電池充電系統(tǒng)的防火安全管理，嚴(yán)禁在蓄電池室吸煙、用明火照明和取暖、使用電爐或敞開式電熱器；不準(zhǔn)在室內(nèi)動(dòng)火作業(yè)，必要時(shí)應(yīng)辦理動(dòng)火審批手續(xù)，并采取防范措施方可動(dòng)火作業(yè)。
    措施5，室內(nèi)各電氣線路應(yīng)穿管敷設(shè)，電氣連接處應(yīng)接觸良好、牢靠，不得松動(dòng)，避免產(chǎn)生火花放電。
    措施6，不準(zhǔn)穿化纖服、釘子鞋進(jìn)入蓄電池室，以免產(chǎn)生人體靜電放電。
    措施7，由于事故發(fā)生具有隨機(jī)性，如果燃爆事故萬一發(fā)生時(shí)，為了防止事故蔓延、擴(kuò)大，減少事故的嚴(yán)重程度及損失，在蓄電池室的設(shè)計(jì)、施工中還應(yīng)采取如下安全措施：
    (1)蓄電池室的建筑耐火等級(jí)應(yīng)不低于二級(jí)。
    (2)蓄電池室、通風(fēng)機(jī)室以及蓄電池室前套間通向走廊的門，均應(yīng)采用向外開啟的鋼質(zhì)門或丙級(jí)防火門。
    (3)蓄電池室應(yīng)設(shè)置泄壓設(shè)施(如泄壓窗等)，泄壓面積與該室體積的比值(m²／m³)不應(yīng)小于0．03，泄壓設(shè)施的布置應(yīng)不影響鄰近建筑物、疏散通道、設(shè)備和人身的安全。
    (4)蓄電池室應(yīng)配備符合規(guī)范要求的移動(dòng)式滅火器材。
5  結(jié)  語(yǔ)
    筆者通過對(duì)蓄電池室燃爆事故樹定性分析的結(jié)果可知，可能導(dǎo)致蓄電池室燃爆事故發(fā)生的基本原因事件有：無通風(fēng)設(shè)施，通風(fēng)設(shè)施損壞，未及時(shí)送、排風(fēng)，使用不防爆電器，防爆電器損壞，電氣連接處接觸不良，人體靜電放電，室內(nèi)吸煙，室內(nèi)動(dòng)火等。
    為了預(yù)防蓄電池室燃爆事故發(fā)生，主要應(yīng)圍繞兩個(gè)方面采取防范措施：
    一是要采取有效通風(fēng)措施，確保蓄電池室通風(fēng)良好，不使室內(nèi)氫氣濃度達(dá)到爆炸極限；
    二是要采取防止各類火源發(fā)生的措施，使蓄電池室無點(diǎn)火源存在。
    事實(shí)證明，凡按預(yù)防燃爆安全措施對(duì)蓄電池室進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、管理、使用或?qū)υ谟眯铍姵厥业娜急�事故隱患實(shí)施積極整改的企業(yè)，均能有效預(yù)防蓄電池室的燃爆事故，獲得良好的安全效果。
    事故樹分析屬于演繹分析法，利用事故樹對(duì)事故進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法稱為事故樹分析。事故樹分析程序大致包括9個(gè)步驟：確定分析的系統(tǒng)、了解掌握被分析系統(tǒng)的情況、調(diào)查被分析系統(tǒng)發(fā)生的事故、確定事故樹的頂上事件、查明與頂上事件有關(guān)的所有原因事件、編制事故樹圖、事故樹定性分析、事故樹定量分析、制定預(yù)防事故改進(jìn)系統(tǒng)的安全措施。
    上述事故樹分析程序包括了定性和定量?jī)纱蟛糠帧�從�?shí)際應(yīng)用而言，由于我國(guó)目前尚缺乏設(shè)備的故障率和人的失誤率的實(shí)際資料，故給定量分析帶來很大困難甚至極難，所以在事故樹分析中，目前一般只進(jìn)行定性分析。但實(shí)踐表明，定性分析在一定條件下也能取得好的效果。
    筆者確信，隨著事故樹分析在各類安全評(píng)價(jià)中的廣泛運(yùn)用，在安全生產(chǎn)領(lǐng)域工作的有識(shí)之士的不斷努力下，必將突破定量分析中缺乏設(shè)備故障率和人的失誤率的瓶頸，進(jìn)一步推動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助事故樹定性和定量分析技術(shù)的發(fā)展，將安全預(yù)測(cè)技術(shù)及事故風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)提高到一個(gè)嶄新的水平。