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作者：張毅

  1  概述

  核電廠的消防設(shè)施，除應(yīng)發(fā)揮與一般工業(yè)及民用建筑消防設(shè)施相同的防火、滅火等功能，預(yù)防和減少火災(zāi)危害外，更要確保不發(fā)生因火災(zāi)事故而引發(fā)放射性泄漏的核安全事故，因此核電廠消防設(shè)施的監(jiān)督管理工作十分重要且具有其特殊性。

  核電廠消防設(shè)施性能評(píng)價(jià)應(yīng)統(tǒng)籌考慮消防設(shè)施對(duì)核安全影響、系統(tǒng)整體功能影響、火災(zāi)區(qū)域敏感性、設(shè)備可接近性等指標(biāo)，并應(yīng)對(duì)不同系統(tǒng)及設(shè)備各指標(biāo)值進(jìn)行篩選、分級(jí)管理。故，選取一種合理的分級(jí)方法無疑會(huì)推動(dòng)該項(xiàng)工作的科學(xué)、有效實(shí)施。

  失效模式與影響分析(FMEA)法是一種常用的安全評(píng)價(jià)方法，在安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。核電廠消防設(shè)施性能評(píng)價(jià)過程中可參考該評(píng)價(jià)方法的故障類型及分級(jí)理念，同時(shí)結(jié)合核電廠消防設(shè)施性能評(píng)價(jià)需要，制定出合適的分級(jí)方法，指導(dǎo)評(píng)價(jià)工作的開展。

2  失效模式與影響分析(FMEA)

2.1FMEA的起源及發(fā)展

  失效模式和影響分析(Failure Modes and EffectsAnalysis，F(xiàn)MEA)法起源于上世紀(jì)50年代美國古拉曼飛機(jī)公司，主要應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)過程中的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。上世紀(jì)80年代，美國戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司開始將其引入汽車制造領(lǐng)域，并逐步在工業(yè)制造領(lǐng)域推廣開來。目前，F(xiàn)MEA手冊(cè)已經(jīng)更新至第4版，在航空航天、汽車制造、核電科技等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

  我國在上世紀(jì)80年代引入FMEA理論，并頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 7826 - 1987《系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)失效模式和效應(yīng)分析( FMEA)程序》，該國標(biāo)的現(xiàn)行版本為GB／T 7826 - 2012／IEC 60812: 2006《系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)失效模式和影響分析(FMFA)程序》。

2.2  FMEA的基本內(nèi)容

  FMEA是一種識(shí)別各種潛在失效模式嚴(yán)重性并給出為降低風(fēng)險(xiǎn)所采取措施的方法。在某些應(yīng)用中，F(xiàn)MEA包括對(duì)各種失效模式發(fā)生概率的估計(jì)。通過對(duì)失效模式可能性的度量，使這種分析方法更加實(shí)用。實(shí)施FMEA的目的是識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)損害、減少損失。

  概括來說，實(shí)施FMEA應(yīng)包括以下基本要素：

  a．明確評(píng)價(jià)目標(biāo)。“目標(biāo)”包括兩重含義：①行業(yè)屬性，不同行業(yè)特點(diǎn)不同，F(xiàn)MEA所遵循的方法與原理不同：②階段屬性，如同一個(gè)領(lǐng)域其設(shè)計(jì)階段與運(yùn)行階段的FMEA目標(biāo)不同、方法不同。

  b．劃分評(píng)價(jià)單元。劃分評(píng)價(jià)單元是FMEA的關(guān)鍵步驟，評(píng)價(jià)單元的劃分決定了系統(tǒng)可靠性分析的對(duì)象，過于籠統(tǒng)難以準(zhǔn)確確定其失效模式，失效影響也難以量化；過于細(xì)化會(huì)造成設(shè)備失效模式繁多、故障樹層級(jí)多，難以客觀判斷各單元間的相互影響程度，進(jìn)而對(duì)失效影響判斷帶來干擾。

  c．確定失效模式。失效模式確定所分析的最小對(duì)象可能的失效種類，是FMEA的核心內(nèi)容。

  d．確定失效影響。失效影響是FMEA的另一個(gè)核心內(nèi)容，是在失效模式的基礎(chǔ)上通過一系列判定方法給出定量數(shù)據(jù)。

  e．得出評(píng)價(jià)結(jié)論。

  GB／T 7826 - 2012中同時(shí)提及了失效模式、影響及危害性分析(Failure Modes，Effects and CriticalityAnalysis，F(xiàn)MECA)，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了失效的危害性。

3核電廠消防設(shè)施分級(jí)

3.1  分級(jí)目的

  核電廠中建（構(gòu)）筑物包括核島、常規(guī)島及輔助廠房(BOP)。核島廠房為以反應(yīng)堆廠房為中心的建（構(gòu)）筑物群，是核安全管理的核心區(qū)域；常規(guī)島廠房指以發(fā)電機(jī)為中心的建（構(gòu)）筑物群，與核安全關(guān)聯(lián)度較大；輔助廠房( BOP)包括一系列的生產(chǎn)車間、倉庫、辦公樓等建（構(gòu)）筑物群。

  核電廠消防設(shè)施范圍廣、設(shè)備種類多，要做好核電廠消防管理應(yīng)始終圍繞保障核安全這個(gè)總目標(biāo)，勢必應(yīng)對(duì)消防設(shè)施進(jìn)行分級(jí)管理，識(shí)別出重要敏感設(shè)備并加強(qiáng)管理。

3.2分級(jí)原則及目標(biāo)

  核電廠消防設(shè)施分級(jí)過程遵循以下原則：

  a．  以消防設(shè)施的本質(zhì)特征為基礎(chǔ)，確定各系統(tǒng)設(shè)備的重要度及失效影響。

  b．以核安全對(duì)防護(hù)對(duì)象、消防設(shè)施功能、輻射防護(hù)的要求為條件，確定消防設(shè)施失效的危害程度。

  基于FMEA的分析方法，設(shè)定以下核電廠消防設(shè)施分級(jí)目標(biāo)：

  a．確立消防設(shè)備的故障模式及影響判別指標(biāo)。

  b．確定消防設(shè)備的敏感度指標(biāo)值及敏感度等級(jí)。

3.3分級(jí)過程

3.3.1劃分評(píng)價(jià)單元

  核電廠消防設(shè)施以系統(tǒng)功能劃分評(píng)價(jià)單元，評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐秩绫?所示。

3.3.2敏感度篩選指標(biāo)

  以3.2節(jié)所確立的分級(jí)原則，敏感度等級(jí)篩選指標(biāo)確定為以下4項(xiàng)：

  a．  系統(tǒng)整體功能影響指標(biāo)( Whole  FunctionIndicator，WFI)

  即該設(shè)備在評(píng)價(jià)單元中的重要度衡量指標(biāo)。WFI指標(biāo)按其失效模式和影響分為3級(jí)，設(shè)備失效僅造成其自身功能失效為1級(jí)；設(shè)備失效將直接導(dǎo)致系統(tǒng)部分功能失效為2級(jí)；設(shè)備失效將直接導(dǎo)致系統(tǒng)整體功能或部分重要功能失效為3級(jí)。

  b．  保護(hù)區(qū)域火災(zāi)敏感性指標(biāo)(Zone SusceptibilityIndicator，ZSI)

  即該消防設(shè)施所保護(hù)的區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率高低的衡量指標(biāo)。ZSI指標(biāo)按其失效模式和影響分為3級(jí)，保護(hù)區(qū)域火災(zāi)致災(zāi)因素極少，發(fā)生火災(zāi)的概率低為1級(jí)；保護(hù)區(qū)域具有一定的火災(zāi)致災(zāi)因素，發(fā)生火災(zāi)的概率高為2級(jí)；保護(hù)區(qū)域具有較高的火災(zāi)致災(zāi)因素，發(fā)生火災(zāi)的概率高為3級(jí)。

  c．保護(hù)區(qū)域火災(zāi)對(duì)核安全的影響指標(biāo)( NuclearSafety Indicator，NSI)

  即除考慮火災(zāi)對(duì)人員及財(cái)產(chǎn)損失外，發(fā)生火災(zāi)對(duì)核安全設(shè)施損害程度的衡量指標(biāo)。保護(hù)區(qū)域發(fā)生火災(zāi)對(duì)核安全設(shè)施無影響，確定為1級(jí)；保護(hù)區(qū)域發(fā)生火災(zāi)將導(dǎo)致核安全設(shè)施功能降級(jí)，確定為2級(jí)；保護(hù)區(qū)域發(fā)生火災(zāi)將直接導(dǎo)致核安全設(shè)施功能失效，確定為3級(jí)。該指標(biāo)應(yīng)綜合考慮火災(zāi)對(duì)核電廠內(nèi)核安全重要或相關(guān)系統(tǒng)的影響，乃至核應(yīng)急、核輻射對(duì)周邊區(qū)域的影響，是4項(xiàng)指標(biāo)中因素最復(fù)雜、最具核電行業(yè)特點(diǎn)的指標(biāo)，結(jié)合核電消防設(shè)施多年管理經(jīng)驗(yàn)及專家意見，該指標(biāo)在進(jìn)行敏感度等級(jí)計(jì)算時(shí)加大了權(quán)重。

  d．  消防設(shè)備失效維修的可接近性指標(biāo)(EquipmentAccessibility Indicator, EAI)

  即考慮核電廠消防設(shè)施的布置位置不同，失效維修過程給維修人員帶來的風(fēng)險(xiǎn)不同，設(shè)備失效處置周期也不同，設(shè)定該指標(biāo)。設(shè)備處于輻射區(qū)外，確定為1級(jí)；處于輻射區(qū)內(nèi)，但穿戴輻射防護(hù)裝備即可進(jìn)行維修，確定為2級(jí)；處于輻射區(qū)內(nèi)，且須停堆狀態(tài)才允許維修，確定為3級(jí)。該指標(biāo)的設(shè)定體現(xiàn)了強(qiáng)烈的與常規(guī)建筑防火不同的核電特點(diǎn)。

設(shè)備敏感度等級(jí)篩選指標(biāo)匯總?cè)绫?所示。

3.3.3敏感度分級(jí)

3.3.3.1敏感度分級(jí)計(jì)算示例

  核電廠消防設(shè)施種類繁多，篇幅所限，下面僅選取部分典型設(shè)備進(jìn)行FMEA分析并計(jì)算敏感度等級(jí)。

3.3.3.1.1選取篩選樣本

本文所篩選的樣本如表3所示。

3.3.3.1.2  FMEA分析過程

  對(duì)于樣本1，存在兩種情況：一是對(duì)單個(gè)探測器的FMEA分析，二是對(duì)樣本空間內(nèi)（相同防火區(qū)內(nèi)的同類型設(shè)備）全部探測器FMEA分析。對(duì)于同一個(gè)樣本內(nèi)空間的設(shè)備，其ZSI、NSI、EAI是相同的，但單個(gè)探測器WFI值的計(jì)算比較復(fù)雜，涉及到樣本數(shù)量、探測面積、總線形式等諸多因素，為便于開展FMEA工作，本文以樣本空間為單位進(jìn)行FMEA分析，其結(jié)果相比較對(duì)單個(gè)探測器的FMEA分析會(huì)更加嚴(yán)格，更有利于提升對(duì)敏感設(shè)備的關(guān)注度，便于核電廠開展消防設(shè)施監(jiān)督管理工作。

樣本1及樣本2的FMEA分析過程見表4。

3.3.3.2敏感度分級(jí)

  針對(duì)核電廠消防設(shè)施失效后果，F(xiàn)MEA中的嚴(yán)酷度在消防設(shè)施敏感度分級(jí)過程中用敏感度代替，并將其敏感度等級(jí)定為4級(jí)，如表5所示。

3.3.3.3確定敏感度等級(jí)

  核電廠消防設(shè)施敏感度等級(jí)的確定過程，結(jié)合敏感度指標(biāo)值及FMEA所確定的敏感度分級(jí)兩大要素開展。

  首先，對(duì)核電廠消防設(shè)施開展敏感度各項(xiàng)指標(biāo)（WFI、ZSI、NSI、EAI）值的判別，判別過程有以下3個(gè)基本原則：

  a．位于相同防火小區(qū)的同型號(hào)設(shè)備，取其相同的敏感度等級(jí)。

  b．組合機(jī)柜難以開展整體敏感度計(jì)算時(shí)，按功能進(jìn)行部件級(jí)計(jì)算。

  c．設(shè)備敏感度指標(biāo)值一般采用專家評(píng)審法確定。

  設(shè)備敏感度指標(biāo)值確定后，開展敏感度值的計(jì)算，敏感值計(jì)算采用下式：

  最后按表6確定設(shè)備敏感度等級(jí)，形成核電廠消防設(shè)施分級(jí)管理清單。

4  結(jié)語

本文所述的一種基于FMEA的核電廠消防設(shè)施分級(jí)方法，能夠?qū)�核電廠消防設(shè)施敏感度分級(jí)管理工作提供理論指導(dǎo)，并能在核電廠消防設(shè)施性能評(píng)價(jià)及日常監(jiān)督管理工作過程中發(fā)揮作用，提升核電廠消防設(shè)施管理水平，為核電廠消防安全乃至核安全提供有力支撐。

5摘  要：消防設(shè)施性能評(píng)價(jià)是核電廠消防安全監(jiān)督及核安全管理的一項(xiàng)重要工作，兼具核安全特征及消防系統(tǒng)的行業(yè)屬性，核電廠消防設(shè)施性能評(píng)價(jià)在符合消防行業(yè)一般原則下，還具有較強(qiáng)的行業(yè)特征。提出了一種基于失效模式與影響分析(FMEA)法的核電廠消防設(shè)施敏感度等級(jí)劃分方法，通過設(shè)定適合核電廠消防設(shè)施敏感度等級(jí)的指標(biāo)及判定原則，并通過一定的經(jīng)驗(yàn)分析及數(shù)學(xué)計(jì)算，進(jìn)而確定各消防設(shè)施敏感度等級(jí)，指導(dǎo)核電廠消防設(shè)施性能評(píng)價(jià)工作的開展。