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CFD后果分析在事故調(diào)查中的作用

轉(zhuǎn)摘:

引言

近期東航事故引發(fā)全國關(guān)注,民眾也更為迫切地想了解事故發(fā)生原因,隨著現(xiàn)場黑匣子發(fā)現(xiàn),事故調(diào)查也走進民眾視野。航空業(yè)作為高科技、高安全水平代表,事故調(diào)查周期漫長且困難。由于機型數(shù)量少,航空業(yè)事故調(diào)查追求絕對的事故真相,可以改進同類以及后續(xù)機型缺陷,事故調(diào)查也將投入巨大人力財力成本。相對而言,其他行業(yè)事故調(diào)查更多的只是還原/推測事故經(jīng)過,找出接近事故真相原因。

國內(nèi)關(guān)于事故調(diào)查的法規(guī)主要有《生產(chǎn)安全事故報告和調(diào)查處理條例》、《火災(zāi)事故調(diào)查規(guī)定》等。國內(nèi)法規(guī)關(guān)于事故調(diào)查的目的包括:

  • 查明事故發(fā)生的經(jīng)過、原因、人員傷亡情況及直接經(jīng)濟損失;

  • 認定事故的性質(zhì)和事故責任;

  • 提出對事故責任者的處理建議;

  • 總結(jié)事故教訓(xùn),提出防范和整改措施。

國外關(guān)于事故調(diào)查標準規(guī)范代表性的包括OSHA Incident [Accident] Investigations: A Guide for Employers , EI Guidance on Meeting Expectations of EI Process Safety Management Framework Element 19: Incident Reporting and Investigation等,歸納國外法規(guī)事故調(diào)查目標:

  • 首先需要考慮組織/機構(gòu)過錯

  • 調(diào)查所有過往事故,包括未遂事故;

  • 關(guān)注事故的根本原因,而非過錯和責任;

  • 建立/完善長效機制,防止類似事故發(fā)生。

國內(nèi)外規(guī)范對事故調(diào)查的共同核心訴求都是查找事故原因,制定措施防止此類事故再次發(fā)生。本期工藝安全聚焦將針對事故調(diào)查的這兩點核心目標,結(jié)合作者經(jīng)驗分享CFD在事故調(diào)查中的作用。

傳統(tǒng)事故調(diào)查難點

基于法規(guī)要求的事故調(diào)查實際執(zhí)行中,往往依靠專家團隊經(jīng)驗、以往事故的經(jīng)驗、事故現(xiàn)場勘查/檢驗等,傳統(tǒng)事故調(diào)查存在一些難點:

  • 沒有以往事故可借鑒,如新材料、新工藝、新設(shè)施等;

  • 事故調(diào)查團隊知識、認知局限性;

  • 復(fù)雜事故場景;

  • 事故現(xiàn)場損毀了關(guān)鍵證據(jù);

  • 信息誤導(dǎo);

  • 事故隨時間的演變過程;

  • 事故現(xiàn)場勘查設(shè)備、勘查技術(shù)達不到要求;

  • 相關(guān)方責任鑒定。

基于CFD后果分析的事故調(diào)查
2019年6月10日,挪威首都奧斯陸Sandvika地鐵站附近的Uno-X加氫站發(fā)生著火爆炸,導(dǎo)致附近一輛非燃料電池車的安全氣囊彈出,造成兩名乘客震傷。事故調(diào)查使用了CFD軟件對事故進行模擬,研究結(jié)果確定了事故發(fā)生的位置(高壓儲存裝置中儲氫罐中特定接頭)、事故原因(高壓儲存裝置中儲氫罐中特定接頭的裝配錯誤)、氫氣泄漏量(1.5-3kg)、事故發(fā)生機理等……

圖片

2005年英國邦斯菲爾德油庫火災(zāi)爆炸事故,火災(zāi)持續(xù)了60多個小時,摧毀20個儲罐,事故損失8.94億英鎊。周邊破壞程度表明了爆炸超壓后果異常高,油罐區(qū)域的擁塞程度不足以解釋目前異常高壓的原因。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研,通過CFD爆炸后果模擬進一步探究了異常高壓的原因,是由于庫區(qū)周圍的灌木叢導(dǎo)致火焰加速所致。這一事故調(diào)查方法,改變了對原有蒸氣云爆炸后果危害的認知,且后來的物理模擬實驗也證明了異常高壓產(chǎn)生的原因。

圖片

CFD后果分析在事故調(diào)查中的作用

事故調(diào)查的程度/深度取決于對事故的認知程度,因此事故調(diào)查人員、分析方法、分析工具應(yīng)具備風險分析屬性。采用風險分析方法并結(jié)合CFD后果模擬工具,對事故場景進行重現(xiàn)和推演,進而查找事故的起因、影響因素、是一種科學(xué)、經(jīng)濟可行的方案,其優(yōu)勢在于:

  • 數(shù)據(jù)涵蓋范圍廣:可以將影響事故原因和后果的各因素作為輸入/分析數(shù)據(jù);

  • 分析結(jié)果可對比/驗證:通過對事故后果模擬/計算與事故現(xiàn)場實際后果比對,給出該事故場景下事故相關(guān)因素數(shù)據(jù),尤其對于僅能從事故后果推演事故原因這類事故;

  • 使用CFD工具可還原事故的起因、事故場景隨時間發(fā)展演變過程;

  • 分析依據(jù)、分析結(jié)果數(shù)據(jù)化,避免人為因素干擾;

  • 除了數(shù)據(jù)收集仍需依靠事故現(xiàn)場勘查、鑒定,其余數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)輸入、仿真/計算、結(jié)果輸出均依靠計算機完成,大大節(jié)約時間和成本;

  • 分析目標多樣化,如分析安全設(shè)施有效性、應(yīng)急救援/逃生有效性等,這對日后事故借鑒以及風險分析更具意義。

CFD后果分析在事故借鑒中的作用

很多事故的發(fā)生促進了法規(guī)、安全技術(shù)、安全管理等方面改進,由于事故的發(fā)生、發(fā)展涉及眾多因素,單純學(xué)習某一事故借鑒意義不大,使用定量分析可以更好的研究事故機理,進而獲得更多借鑒:

  • 導(dǎo)致事故發(fā)生的各因素對后果大小的影響程度;

  • 安全設(shè)施/裝置在事故中的實際效能;

  • 事故后果隨時間的演變過程,以供識別關(guān)鍵環(huán)節(jié)/時間節(jié)點;

  • 可模擬更多事故場景,從而篩選對事故預(yù)防和應(yīng)急更具價值的場景;

  • 可評估現(xiàn)場事故處置、救援的可行性和有效性;

  • 可根據(jù)事故發(fā)展機理,查找安全薄弱點,合理分配安全投入;

  • 具備數(shù)據(jù)積累和可對比性,在采用同一套分析準則框架下,不同企業(yè)的事故研究具備比對意義,并且數(shù)據(jù)的積累對后續(xù)標準規(guī)范的改進、同類裝置風險分析、企業(yè)管理和人員培訓(xùn)等領(lǐng)域也提供了數(shù)據(jù)化依據(jù)。