高 坤，翟啟超，廖作佳，薛 瑞

（1.中國航天科工集團(tuán)第六研究院二一〇所，陜西 西安 710065；

2.西安交通大學(xué) 航天航空學(xué)院，機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710049）

0 引言

安全閥作為一種超壓保護(hù)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(dòng)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(dāng)壓力恢復(fù)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(yàn)應(yīng)當(dāng)使用蒸汽進(jìn)行”，其蒸汽測(cè)試系統(tǒng)能夠滿足蒸汽安全閥壓力測(cè)試及性能測(cè)試[2]。測(cè)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(chǔ)存與試驗(yàn)系統(tǒng)三大部分組成。

安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)使用蒸汽介質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)包含多類特種設(shè)備，系統(tǒng)運(yùn)行過程中具有高溫高壓等特點(diǎn)，易造成工傷事故。為保證測(cè)試系統(tǒng)能夠安全可靠運(yùn)行，避免生產(chǎn)事故，需要對(duì)系統(tǒng)安全控制體系進(jìn)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(xiǎn)源梳理與識(shí)別

系統(tǒng)安全管理及應(yīng)對(duì)方法需要先明確系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)源類別，因而需要對(duì)系統(tǒng)及其內(nèi)部重要設(shè)備進(jìn)行梳理甄別。安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)主要包含3個(gè)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(yàn)系統(tǒng)供應(yīng)試驗(yàn)介質(zhì)。

（3）蒸汽儲(chǔ)存與試驗(yàn)系統(tǒng)：該系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)測(cè)試功能部分，主要包含蓄熱器、壓力容器、測(cè)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(jìn)行貯存調(diào)壓操作，達(dá)到對(duì)安全閥產(chǎn)品測(cè)試的目的。

基于以上測(cè)試系統(tǒng)工作原理及工藝過程，根據(jù)《生產(chǎn)過程危險(xiǎn)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(xiǎn)因素的分類，對(duì)安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)中危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行梳理辨識(shí)。根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》（GB18218-2009）所規(guī)定的要求，對(duì)系統(tǒng)中危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)。

1.1 危險(xiǎn)有害物質(zhì)識(shí)別與分析

（1）天然氣。為安全閥蒸汽測(cè)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(xiǎn)。

天然氣主要成分為甲烷，還有少量的乙烷、丁烷、氮?dú)夂投趸肌o色無臭氣體；微溶于水，溶于醇、乙醚，熔點(diǎn)-182.5℃，沸點(diǎn)-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(xiǎn)[3]。

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

（2）試驗(yàn)介質(zhì)。安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)的主要試驗(yàn)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(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》（GB18218-2009）的規(guī)定，經(jīng)過辨識(shí)安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)不使用危險(xiǎn)化學(xué)品，未構(gòu)成重大危險(xiǎn)源。

1.2 測(cè)試過程危險(xiǎn)有害因素辨識(shí)與分析

系統(tǒng)在測(cè)試過程中，某些作業(yè)或操作可能會(huì)涉及一些危險(xiǎn)有害因素。一旦發(fā)生設(shè)備故障、操作不當(dāng)?shù)惹樾稳菀渍T發(fā)安全事故的發(fā)生。因此需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部各項(xiàng)危險(xiǎn)有害因素逐一進(jìn)行梳理識(shí)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(shí)別，測(cè)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(xiàng)危險(xiǎn)有害因素。

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

（2）火災(zāi)爆炸。安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)采用蒸汽發(fā)生器生產(chǎn)試驗(yàn)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(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故的主要原因?yàn)橥L(fēng)不良，造成有機(jī)氣體濃度達(dá)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(diǎn)火源。

（3）灼燙傷害。灼燙包括火焰燒傷、高溫物體燙傷、化學(xué)灼傷和物理灼傷四類。安全閥蒸汽測(cè)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(hù)措施不當(dāng)容易造成灼燙傷害。

（4）觸電。安全閥蒸汽測(cè)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(dǎo)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(jī)械的撞擊、摩擦、轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的機(jī)械性噪聲和氣流起伏運(yùn)動(dòng)或氣動(dòng)力引起的氣動(dòng)力性噪聲。安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)噪聲源一方面[5]來自于試驗(yàn)過程中被測(cè)安全閥產(chǎn)品閥腔內(nèi)部產(chǎn)生的氣動(dòng)力噪聲，另一方面蒸汽發(fā)生器內(nèi)部水泵等設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生機(jī)械性噪聲。

（6）高處墜落。高處墜落指在操作基準(zhǔn)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(cè)試系統(tǒng)試驗(yàn)工位操作平臺(tái)高約3 m，操作人員在試驗(yàn)閥門拆裝搬運(yùn)過程中存在高處墜落的危險(xiǎn)。

（7）起重傷害。起重機(jī)械（吊車）造成的起重傷害事故是指在進(jìn)行各種起重作業(yè)（包括吊裝、安裝、檢修、試驗(yàn)等工序）過程中發(fā)生的事故。起重機(jī)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(cè)試系統(tǒng)試驗(yàn)工位處建設(shè)有一臺(tái)懸臂吊車用于拆裝被測(cè)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(xiǎn)。結(jié)合安全閥蒸汽測(cè)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(huì)引起危險(xiǎn)有害因素的產(chǎn)生。通過識(shí)別與分析，危險(xiǎn)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(cè)試系統(tǒng)危險(xiǎn)有害因素識(shí)別表

1.3 小結(jié)

經(jīng)過識(shí)別與分析，安全閥蒸汽試驗(yàn)系統(tǒng)中危險(xiǎn)有害物質(zhì)與危險(xiǎn)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(duì)措施方能實(shí)現(xiàn)有效避免安全事故的目的。安全應(yīng)對(duì)措施應(yīng)當(dāng)從2方面入手：（1）測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且系統(tǒng)中設(shè)備多涉及危險(xiǎn)級(jí)別較高的特種設(shè)備。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性與各類設(shè)備設(shè)計(jì)的可靠性、安全性決定了系統(tǒng)運(yùn)行的本質(zhì)安全水平。（2）系統(tǒng)安全運(yùn)行主體在于作業(yè)人員，對(duì)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(yùn)行能力應(yīng)從設(shè)計(jì)安全控制與管理安全控制兩方面同時(shí)入手，雙管齊下。

2 重點(diǎn)危險(xiǎn)源安全分析與安全應(yīng)對(duì)

通過危險(xiǎn)因素辨識(shí)與分析，安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)主要危險(xiǎn)源分布于蒸汽發(fā)生器、燃?xì)庀到y(tǒng)及試驗(yàn)系統(tǒng)中。本節(jié)將依據(jù)危險(xiǎn)源的致危機(jī)理進(jìn)行安全分析，并形成相應(yīng)的安全應(yīng)對(duì)措施。

2.1 總體安全應(yīng)對(duì)

安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)在設(shè)計(jì)建設(shè)過程中就需要在總體設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理上給予安全控制考慮。從設(shè)計(jì)安全控制和管理安全控制兩方面，該系統(tǒng)進(jìn)行以下安全應(yīng)對(duì)控制：

2.1.1 設(shè)計(jì)安全控制

（1）資質(zhì)要求：試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)部特種設(shè)備和重要設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造及安裝均嚴(yán)格依照國家相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)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(jì)制造許可，產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造均由特種設(shè)備監(jiān)管機(jī)構(gòu)監(jiān)檢完成；試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)壓力管道的設(shè)計(jì)、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?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)、施工以及監(jiān)理驗(yàn)收均由相關(guān)資質(zhì)企業(yè)分包完成。

（2）布局設(shè)計(jì)：試驗(yàn)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(chǔ)罐距離周邊墻體的距離不小于1 m。試驗(yàn)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(jì)：試驗(yàn)區(qū)設(shè)置視頻監(jiān)控、報(bào)警及擴(kuò)音警示系統(tǒng)，試驗(yàn)過程中防護(hù)墻隔離試驗(yàn)區(qū)域，保證無人員滯留試驗(yàn)區(qū)域。

（4）測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)：測(cè)控系統(tǒng)設(shè)置一鍵緊急停車。緊急停車后，自動(dòng)斷開蒸汽發(fā)生器與試驗(yàn)系統(tǒng)之間所有閥門，自動(dòng)壓力容器所有進(jìn)氣閥，自動(dòng)打容器與管路的放氣排空閥。

2.1.2 管理安全控制

（1）落實(shí)相關(guān)安全評(píng)價(jià)：將安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)中危險(xiǎn)源辨識(shí)、評(píng)價(jià)等內(nèi)容形成文件，并登記測(cè)試系統(tǒng)環(huán)境因素評(píng)價(jià)。文件應(yīng)隨著實(shí)際使用狀態(tài)及時(shí)修正更新。

（2）編制測(cè)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(xiǎn)事故，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)各分系統(tǒng)分別詳細(xì)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(shí)到崗。

（3）編制測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案：危險(xiǎn)應(yīng)急處置方式應(yīng)該及早編制，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)事故。應(yīng)急預(yù)案編制完成后須經(jīng)過評(píng)審、演練等環(huán)節(jié)進(jìn)行把關(guān)并落實(shí)到位。對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程中暴露出的新危險(xiǎn)，應(yīng)及時(shí)完善應(yīng)急預(yù)案，并開展人員訓(xùn)指導(dǎo)。

（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(yàn)等工作。編制相關(guān)設(shè)備保養(yǎng)規(guī)定，并嚴(yán)格進(jìn)行巡檢及相應(yīng)維護(hù)維修。

（5）安全防護(hù)措施及消防措施落實(shí)到位?，F(xiàn)場(chǎng)懸掛安全警示標(biāo)志，張貼操作規(guī)程及應(yīng)急逃生圖等。

（6）落實(shí)測(cè)試系統(tǒng)安全責(zé)任人。定員定崗并落實(shí)崗位職責(zé)，加強(qiáng)外來人員安全管理。

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

2.2 測(cè)試系統(tǒng)分系統(tǒng)安全應(yīng)對(duì)

對(duì)于分系統(tǒng)也需要逐一開展設(shè)計(jì)安全控制和管理安全控制，詳細(xì)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(duì)表

表3 燃?xì)夥窒到y(tǒng)安全應(yīng)對(duì)表

表4 試驗(yàn)分系統(tǒng)安全應(yīng)對(duì)

2.3 小結(jié)

至此，整個(gè)蒸汽測(cè)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(jì)控制和管理控制兩方面入手。依照分析辨識(shí)出的危險(xiǎn)因素，逐一制定安全控制方法，以達(dá)到不遺漏任何一項(xiàng)安全隱患的目的，進(jìn)而提高系統(tǒng)可靠性和安全運(yùn)行能力。本研究的危險(xiǎn)源辨識(shí)分析方法和安全管控手段同樣適用于其他測(cè)試系統(tǒng)的安全管理，具有一定參考借鑒價(jià)值。

3 結(jié)語

（1）安全閥蒸汽測(cè)試系統(tǒng)包含多類特種設(shè)備，系統(tǒng)運(yùn)行過程中具有高溫高壓等特點(diǎn)，易造成工傷事故。結(jié)合測(cè)試系統(tǒng)工作原理及工藝過程進(jìn)行分析，測(cè)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(xiàng)危險(xiǎn)有害因素。

（2）針對(duì)危險(xiǎn)有害因素有效開展相應(yīng)的安全應(yīng)對(duì)措施方能實(shí)現(xiàn)避免安全事故的目的。安全應(yīng)對(duì)措施應(yīng)當(dāng)從兩方面入手：一方面應(yīng)基于設(shè)計(jì)安全角度，從測(cè)試系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性與各類設(shè)備設(shè)計(jì)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(yùn)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(xiǎn)有害因素識(shí)別分析與識(shí)別，從設(shè)計(jì)和管理兩方面入手對(duì)重點(diǎn)危險(xiǎn)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。