侯星恒，徐崢嶸

(1．中國華電集團(tuán)公司 上海分公司，上海 200003;2．上海通華燃?xì)廨啓C(jī)服務(wù)有限公司，上海 200003)

0 引言

電力工業(yè)是國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其安全性對社會穩(wěn)定和人民生活有著舉足輕重的作用。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對電力供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性的要求也越來越高，電力供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性又與電力安全息息相關(guān)。

為使電力安全生產(chǎn)管理更為系統(tǒng)科學(xué)，多年來電力行業(yè)相關(guān)人員在安全性評價、突發(fā)事件應(yīng)急等方面不斷深入開展和研究，逐步形成了一系列科學(xué)合理的評價手段和方法。而危險點辨識又是這2項工作中必不可少的基礎(chǔ)工作。

危險點、事故、安全三者是緊密聯(lián)系在一起的。事故的發(fā)生總有前因后果，前因即是危險點，后果即是安全。而前因往往不是由單一危險點因素造成的，每一個危險點因素對發(fā)生事故的影響程度也不相同。但危險點具有可知、可預(yù)防性，因此，如何科學(xué)地找出事故發(fā)展過程中的相互關(guān)系，建立起接近真實情況的數(shù)學(xué)模型，危險點分析才會取得較好的效果，而且越接近真實情況，效果越好，危險點預(yù)控就越準(zhǔn)確。

1 概率分析的相關(guān)概念

概率分析是運用概率論和數(shù)理統(tǒng)計原理，對風(fēng)險因素的概率分布和風(fēng)險因素評價指標(biāo)的影響進(jìn)行定量分析。

概率分析的一般做法是，首先預(yù)測風(fēng)險因素發(fā)生各種變化的頻率，將風(fēng)險因素作為自變量，預(yù)測其取值范圍和概率分布，再將選定的評價指標(biāo)作為因變量，測算評價指標(biāo)的相應(yīng)取值范圍和概率分布，計算評價指標(biāo)的風(fēng)險值以及風(fēng)險發(fā)生的概率。

概率風(fēng)險評價法是根據(jù)事故基本致因因素的事故發(fā)生概率，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計中的概率分析方法，求取事故基本致因因素的關(guān)聯(lián)度(或重要度)或整個評價系統(tǒng)的事故發(fā)生概率的安全評價方法。

2 概率分析的一般程序

(1)選定評價指標(biāo)。

(2)選定需要進(jìn)行概率分析的風(fēng)險因素。

(3)預(yù)測風(fēng)險因素變化的取值范圍及概率分布。

(4)根據(jù)測定的風(fēng)險因素取值和概率分布，計算評價指標(biāo)的相應(yīng)取值和概率分布。

(5)計算評價指標(biāo)的風(fēng)險值和風(fēng)險的概率。

(6)分析計算結(jié)果，判斷風(fēng)險程度，研究減輕和控制不利影響的概率分布。

3 概率與危險性級別的關(guān)系

在安全性評價中，目前對風(fēng)險程度的評估一般可劃分為4個等級，見表1。

表1 概率與危險性級別的關(guān)系

結(jié)合風(fēng)險發(fā)生概率，對危險性可用表2來分解說明。

表2 風(fēng)險概率及危險性

4 概率分析在地基危險點分析中的應(yīng)用

2004年，江南地區(qū)某發(fā)電企業(yè)建設(shè)2臺GE 9F級燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機(jī)組。江南地區(qū)的地質(zhì)特點是地基軟、持力層薄。由于GE公司的施工設(shè)計和電廠的地質(zhì)條件存在較大差異，對于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)沒有針對性方案，若采用常規(guī)設(shè)計可能會造成基礎(chǔ)開裂和總體沉降過大。導(dǎo)致基礎(chǔ)開裂和沉降危險點的主要原因是什么?發(fā)生的可能性究竟有多少?筆者按照概率分析法，進(jìn)行了一些測算。

4．1 危險因素分析

根據(jù)分析結(jié)果，造成裂紋和沉降安全隱患的主要因素是砼內(nèi)外溫差，而影響溫差的2個變量是水化熱和水灰比坍落度。假設(shè)水化熱隨著水泥齡期的增長而提高的可能是6%，10%，20%，而其發(fā)生的可能性分別是20%，40%，40%;水灰比坍落度也存在3種可能，分別是10%，15%，30%，對應(yīng)的可能性分別是30%，50%，20%。

由于2個變量對應(yīng)的組合有9種，對應(yīng)的溫差影響程度按概率分析方法的要求首先建立概率樹，再分別進(jìn)行危險量計算。

(1)建立概率樹。概率樹的分析結(jié)果如圖1所示。

圖1 概率樹

(2)計算各危險狀態(tài)的出現(xiàn)概率。

1)溫差影響度1出現(xiàn)的概率為20%(水化熱提高6%的可能性)×30%(水灰比坍落度的可能性10%)=6%。其對應(yīng)的溫差影響程度為6．4%。

2)溫差影響度2出現(xiàn)的概率為20%(水化熱提高6%的可能性)×50%(水灰比坍落度的可能性15%)=10%。其對應(yīng)的溫差影響程度為8．7%。

3)溫差影響度3出現(xiàn)的概率為20%(水化熱提高6%的可能性)×20%(水灰比坍落度的可能性30%)=4%。其對應(yīng)的溫差影響程度為11．9%;

4)溫差影響度4出現(xiàn)的概率為40%(水化熱提高10%的可能性)×30%(水灰比坍落度的可能性10%)=12%。其對應(yīng)的溫差影響程度為8．2%。

5)溫差影響度5出現(xiàn)的概率為40%(水化熱提高10%的可能性)×50%(水灰比坍落度的可能性15%)=20%。其對應(yīng)的溫差影響程度為10．8%，計算過程略。

以此類推，分別算出各狀態(tài)的發(fā)生概率，最終計算累計概率為10．89%。

其中大于10%的概率有溫差影響度3，5，6，8，9狀態(tài)，即:4%+20%+8%+20%+8%=60%。即溫差造成危險的概率為60%。

對照表2可知，因溫差造成的風(fēng)險概率的危險性為可能發(fā)生。

從測算結(jié)果看，其列為危險性級別，有可能發(fā)生風(fēng)險，因此，必須采取有力的措施加以應(yīng)對和防范。

4．2 制訂對策

綜合考慮企業(yè)所在地區(qū)的地基狀況，設(shè)計了2套初始方案(方案1:120m×90m×20m(長×寬×厚)大開挖;方案2:60m×(1．5～20)m深樁)，依據(jù)國內(nèi)電力和建筑設(shè)計單位的計算結(jié)果和建議，最終選定了24m×?0．6m的預(yù)制PHC預(yù)應(yīng)力管樁的方案。通過優(yōu)化砼配合比，采用外摻入粉煤灰及外加劑的“雙摻”技術(shù)，既減少了水泥用量又降低了水化熱，有效地控制了因水化熱引起的砼內(nèi)外溫差超標(biāo)而產(chǎn)生的裂縫。同時，進(jìn)行了多次現(xiàn)場砼坍落度損失測定、現(xiàn)場砼初凝時間測定以及外加劑對坍落度損失值的影響等試驗，在施工中嚴(yán)格控制水灰比坍落度，又通過特殊設(shè)計的砼養(yǎng)護(hù)方法減少了砼水分蒸發(fā)，保持砼表面的濕潤狀態(tài)，降低了砼中心與表面的溫差。根據(jù)上面的測算，在所有狀態(tài)下，若溫差的影響降低2%，風(fēng)險概率將降至36%，則危險發(fā)生的可能性為不可能發(fā)生。

通過幾方面的改進(jìn)，該企業(yè)不僅成功完成了在軟弱地基條件下建設(shè)超長寬比大型單軸燃機(jī)的基礎(chǔ)，滿足了GE公司對機(jī)組承臺的要求，還有效地防止了有害裂縫的出現(xiàn)。機(jī)組建成后，經(jīng)過1年多的觀測，基礎(chǔ)沉降均勻而平穩(wěn)，沉降值為25mm，比同類地區(qū)同期建設(shè)的同類機(jī)組的基礎(chǔ)沉降小35mm，效果十分明顯。

建設(shè)方案的調(diào)整，不僅滿足工程安全要求，還取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。按照原GE公司的設(shè)計方案，單軸燃?xì)廨啓C(jī)基礎(chǔ)需打60m深、直徑為1．5～2．0m的鉆孔樁260根，僅打樁的時間就需4～6個月(在天氣連續(xù)晴好的條件下)，然后再澆混凝土基礎(chǔ)。現(xiàn)在采用24m深、直徑0．6m的PHC預(yù)應(yīng)力砼管樁，采取了澆筑新設(shè)計的大體積基礎(chǔ)的施工措施，不僅縮短了工期，而且還節(jié)約了大量的費用。按施工時的樁基施工單價計算，可節(jié)約投資約1 965．6萬元(計算過程略)。

5 概率分析在地基危險點評價中應(yīng)用應(yīng)注意的問題

數(shù)據(jù)選擇和計算方法要合理。由于風(fēng)險因素分布的測定是概率分析的關(guān)鍵，也是概率分析的基礎(chǔ)，因此，在地基危險點分析中，風(fēng)險因素概率分布的估計方法應(yīng)根據(jù)評價的實際需要、資料的可得性及制訂相應(yīng)對策的條件來選擇，或通過專家調(diào)查法確定，或通過歷史統(tǒng)計資料和數(shù)理統(tǒng)計分析方法測定。

評價指標(biāo)的概率分布可采用理論計算法或模擬計算法。對于風(fēng)險因素有限且風(fēng)險變量分布是離散型分布的狀況，可采用理論計算法計算出相應(yīng)數(shù)值。當(dāng)隨機(jī)變量的風(fēng)險因素較多或風(fēng)險因素取值服務(wù)連續(xù)性分布時，可采用模擬計算法，即以有限的隨機(jī)抽樣數(shù)據(jù)來模擬計算評價指標(biāo)的概率分布。

制訂的防范措施要盡量做到針對性、可行性和經(jīng)濟(jì)性三者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一?！鞍踩谝?、預(yù)防為主”是電力安全生產(chǎn)的基本方針，變被動為主動的安全管理手段也已成為企業(yè)安全生產(chǎn)的良好理念。預(yù)防工作不僅僅是管理制度的建立和人員安全意識的宣傳，必要時還需要進(jìn)行設(shè)備的改進(jìn)、人員的培訓(xùn)等工作，而這些工作的開展需要企業(yè)的經(jīng)濟(jì)投入。電力體制改革后，發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益由原來的以成本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂麨橹行牡慕?jīng)營模式，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高不僅僅是利潤的上升，還關(guān)系到企業(yè)的生存。安全投入不能少，這是企業(yè)財產(chǎn)和員工人身安全的保障。應(yīng)依據(jù)概率分析結(jié)果，根據(jù)風(fēng)險因素概率范圍所確定危險性級別來判斷投入程度，假設(shè)風(fēng)險因素降低1%，風(fēng)險概率降低至危險性級別為不可能發(fā)生;若風(fēng)險因素降低5%，風(fēng)險概率降低至危險性級別為非常不可能發(fā)生時，就應(yīng)對其經(jīng)濟(jì)投入比例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)綜合分析和評價，確定出最經(jīng)濟(jì)、最合理的應(yīng)對措施。

6 概率分析的優(yōu)、缺點

概率分析是建立在一定的數(shù)據(jù)和事故統(tǒng)計分析基礎(chǔ)之上的，因此，評價結(jié)果的可信程度較高。由于能夠直接給出系統(tǒng)的事故發(fā)生概率，因此，便于各系統(tǒng)對危險發(fā)生可能性的大小進(jìn)行比較。對于同一個系統(tǒng)，概率分析可給出發(fā)生不同事故的概率、不同事故致因危險點因素的重要度，便于對不同事故可能性和不同致因危險點因素重要性進(jìn)行比較。該類評價方法要求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、充分，分析過程完整，判斷和假設(shè)合理，特別需要準(zhǔn)確地給出基本致因因素的事故發(fā)生概率，顯然，這對于一些復(fù)雜、存在不確定因素的系統(tǒng)是十分困難的。因此，該類評價方法不適應(yīng)基本致因因素不確定或基本致因因素事故概率不能給出的系統(tǒng)。隨著計算機(jī)在電力生產(chǎn)和安全分析中的應(yīng)用和發(fā)展，在電力生產(chǎn)和安全分析中，模糊數(shù)學(xué)理論、灰色系統(tǒng)理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論得到了廣泛的應(yīng)用，彌補(bǔ)了該類評價方法的一些不足，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。

7 結(jié)束語

地基危險點識別無論是在安全性評價還是在突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)防中都是必不可少的一項基礎(chǔ)工作。目前，在合理判定地基危險點的危險級別方面，定量、定性的各種方法均有使用。概率分析作為一種科學(xué)的風(fēng)險預(yù)測方法，在地基危險點危險級別判定上有較好的可靠性，可對同行業(yè)其他電廠制訂對策、評估投入程度時提供參考。

［1］火力發(fā)電廠危險點分析及預(yù)控措施編寫組．火力發(fā)電廠危險點分析及預(yù)控措施［M］．北京:中國電力出版社，2002．

［2］全國投資建設(shè)項目管理師考試委員．投資建設(shè)項目決策［M］．北京:中國計劃出版社，2005．