4能量转移论
一般一个生产系统及过程大体上可以用图4的模型来表示:
图4 生产系统模型
由图4可见,向生产系统中输入的工作介质(物质流、能量流、信息流……统称为流通质)在系统内的传递、作用、变化过程是相互依赖的,能量使机器工作、物质变化,人驱动能量便扩大了自身能量系统的能力。正常情况下,输入的物质(原材料)在能量作用(能量做有用功)、信息的控制下变为所需要的产品,但如果能量推动控制而作用于人或机器设备,就要造成人员伤亡或机械设备的损坏,这就发生了事故灾害。
所以,在关于“为什么会发生事故”、“事故发生经历怎样的过程”所谓事故致因理论的研究中便提出了“能量转移论”。这就是约翰逊关于事故的定义。他说,事故是造成人员伤亡、财产损失或延缓工作进程的所不希望的能量转移。也可说成是“失控的能量释放或转移”、“能量的逆流(于人体或设备)或逸散”。总之,中心问题是能量。对安全问题的认识和管理,除人以外就是对能量的认识和管理。
此种理论对于提示事故的致因是非常本质、深刻和重要的。所说危险性最根本的是“物”,特别是物质的危险性。而物总是和“能量”联系在一起的。能量既是物质存在的一种形式,又是物质运动和变化的原因或结果。所以从安全角度考虑,具有潜在危险性的“物”,在一定意义上是一种“能量危险性”。处于高处的重物和压缩状态的气体具有大的势能,高速运动的交通工具具有大的动能,火焰与高温物体具有大的热能,火炸药之类的含能材料及有机过氧化物等自反应性化学物质具有较高的化学能,等等。
依据这种理论,还可以进一步帮助我们分析、认识和解决以下三个问题,即:
a)安全科学技术在现代社会中的重要性
众所周知,人类文明社会的发展、进步是从对能量(火)的发明与应用开始的,又是随着各种新能源、新能量转化方法的发明、应用及深化、推广而突飞猛进的。因此,人们常用对能量的占有和消费量来衡量人类社会文明程度和一个国家的生产、生活发展水平。例如,1955年将全世界的能源消费量折合成标准煤(29.3×103kJ/kg)约为34×105kt,而到了1975年就达88×105kt,其年平均增长率差不多和国民生产总值的增长率相等。我国1970年能源消耗量为2.93×105kt标准煤,到1983年达6.56×105kt,年平均增长率约8.8%。在这些能量消费于生产、生活的过程中,因为这样那样的原因总是伴随着事故灾害这种“反作用”的发生。它们之间有着什么关系吗?日本的熊野阳平在1986年就注意到这个问题,提出了火灾致死人数同能量消费之间有着很大的相关性的看法;高桥浩一朗等到了1988年在对日本长期积累了大量数据统计分析基础上,进而提出了火灾事故起数及其损失随能量消费增加而增加的论点(1932年关东大地震及1945年遭原子弹空袭等几种特殊情况出现高峰除外)。这就表明能量确实存在着巨大的潜在危险性,人们努力投入大量能量以提高和平、生活水平的同时,必须相应地加强安全科学技术的研究与应用,这样才能保证持续健康的发展。
此外,我们还注意到,近些年来我国经济大发展的同时,不仅工业产业事故大帽增加,而且第三产业(商业等服务行业),甚至人们生活中的火灾、爆炸事故、交通事故等也显著增多,以至生产领域事故死亡人数与非生产领域事故死亡人数之比达19:81。这些都同能量(包括作为能源材料的可燃物)大量地使用消费而又缺乏必要的安全科技知识与安全控制措施不无关系。所以我国在“关于编研《21世纪国家安全文化建设纲要》的建议”中,第一条就是“树立跨世纪的大安全观”,即要把生产安全领域扩展到生活(衣食住行)、生存(环境)安全领域。
b)安全评价着眼点
通常所说的安全评价也可以说成危险性评价与事故预测。我们以对最常见也是危害最大的具有火灾爆炸危险性的物质评价为例,着眼点就是看其能量性能。其所含化学潜能一旦失去控制地释放,就成了致事故灾害的危险性能量,其危险性大小可以通过释放的容易性、释放的速度(激烈性)和释放的多少来描述。其中容易性反映了能量意外释放事故发生的概率,激烈性和能量多少反映了事故严重程度。由此可以按“危险度=事故概率×事故严重度。”的关系式来定量估算危险性。目前已开发了多种用于评价能量危险性的方法,例如DAT、DCS、ARC(Accelerating Rate Calorimeter)、C-80、QRE(Quantitative Reaction Calorimeter)等。
c)如何考虑安全对策
根据上述的由于能量转移或逸散所造成的致因理论,哈登提出了“防止能量的聚焦;防止或限制危险能量的释放;使危险能量与人及敏感设备在时空上脱离;设置阻隔断或减弱危险能量的屏障;提高人、物受伤害的阈值(如借助于护具)”等安全对策,这无论是在原则上还是可操作性上都具有明确的指导意义。
5危险源与事故原点
5.1危险源
所谓危险源,广义上讲是指具有或潜在物质与能量的危险性,从而有可能对人身、财产、环境造成危害的设备、设施或场所。具有危险性的物质,通常可以用联合国建议的九大类来概括。
随着经济的发展与生产规模的不断扩大,重大的产业事故灾害也屡屡出现。为了遏制事故灾害,上世纪70年代的英国首先提出了重大危险源(或重大危险设施)的概念,并由英国卫生与安全委员会设立了重大危险咨询委员会(ACMH),专门负责研究重大危险源的辨识、评价与控制技术。以后其他发达国家和一些发展中国家也先后开展了这一工作。我国在90年代初,把“重大危险源评价与宏观控制技术研究”列为国家“八五”科技攻关项目,已取得了重要成果,并已建立了国家标准“重大危险源辨识”GB18218-2000,由国家质量技术监督局于2000年9月17日发布,2001年4月1日正式实施。该标准给出的重大危险源的定义是:长期地或临时地生产、加工、搬运、使用或贮存危险物质,且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。单元则是指一个(套)生产装置、设施或场所,或同属一个工厂的边缘距离小于500m的几个(套)生产装置、设施或场所。
应当指出的是,此重大危险源的定义及危险物质临界量的标准等规定,不适用于核设施、处理放射性物质工厂、军事设备以及危险品运输。
5.2事故原点
可能造成事故灾害的装置、设施或场所是危险源,但一旦发生了事故,它并不就是事故原点。事故原点只是该危险源中事故的原引发点或起始位置。它的显著特征是:
a)具有发生事故的初始起点性;
b)具有由危险(隐患)到事故的突变性;
c)是在事故形成过程中与事故后果的直接因果关系的点。
这三个特征被认为是分析、判定事故原点的充分必要条件。应注意的是,确定事故原点虽是查找事故原因的首要一环,但它并不就是事故原因,在一个单元事故中只能有一个事故原点,而事故原因可能有多个。
掌握事故原点是对发生了事故进行科学调查、分析的基础,也是进行危险性评价、事故预测和采取相应安全对策所必需的。因此对那些可能成为事故原点的地方,必须重点予以评价和防范。
发生了燃烧(火灾)、特别是爆炸事故以后,由于当事人可能受到了严重伤亡,现场也遭受破坏,往往不易直接确定事故原点,这时就需要间接地进行推定。推定方法通常有以下三种:
a)定义法。即根据事故原点的定义,运用它的三个特征找出原点。此法用于简单的事故分析较为有效。
b)逻辑推理法。事故原点虽不是事故原因,但事故致因理论中的逻辑分析方法对于寻找事故原点仍是有用的。即沿着事故因果链进行逻辑推理,并设法取得可能的实证。如物、机受损情况,抛掷物飞散方向,残渣残片、炸坑表象等。通过进行综合分析、推理,使事故的形成、发展过程逐渐显现出来。此法用于火灾、爆炸那些破坏性大的、复杂的事故调查分析较为有效。
c)技术鉴定法。即收集、利用事故现场事故前原有和事故后留下的各种实证材料,配合一定的理化分析和模拟验证试验,以“再现”事故发生、发展情景。此法适用于重大事故调查分析中。
当然,在实际工作中可穿插、综合使用这几种方法。
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