大型输供水工程重点设备风险评价与分级管控方法分析

刘文宇

（辽宁省水资源管理集团有限责任公司，辽宁沈阳 110003）

1 工程概述

某大型输供水工程位于辽宁省和吉林省境内，干线输水线路和支线供水线路总长约1 200 km，共向30 多个地级市、县城、开发区、工业园区供水，可调控多个水库、河流的生态用水。输供水工程类型包括输供水管线、输供水隧洞、水利发电站、泵站、配水站及其他输供水工程附属设施。其中部分重点设备是影响供水系统安全的关键设备，同时也可能存在造成人员伤亡、健康损害、财产损失、环境破坏及水质安全等多种风险。这些重点设备如大型液控蝶阀、电动蝶阀、金属闸门、水泵、调流阀等，都是调控输供水系统的重要设备。

2 方法介绍

对某大型输供水工程重点设备的风险评价与分级管控采用多种方法结合方式开展，选用适用于重点设备的故障类型及影响分析法（FMEA，Failure Mode and Effects Analysis）并结合定性评价和半定量评价进行综合分析。其中，风险有害因素辨识采用列出FMEA 表逐条进行辨识。风险评价通过设备故障等级和故障发生概率等级风险矩阵法评定风险等级。其中，重点设备的故障等级采用直接判定（定性评价）和专家评点法（半定量评价）进行评价，故障概率等级采用定性分类和定量分类两种方式进行评价。风险管控措施包括工程技术措施、管理措施、教育培训措施、个体防护措施和应急处置措施，故障等级和风险分级管控共分4 个层级。FMEA 法分析流程见图1。

图1 FMEA 法的分析流程

3 风险辨识

采用FMEA 表方法对重点设备进行风险有害因素辨识主要是通过查找系统或装置的PID图、设备设施统计表，填写FMEA 表（表1）中子系统和元件。通过设备功能、故障模式、系统或装置功能、水力学、给排水管道、供水调度等方面的知识辨识出故障发生原因、故障类型，以及对所属系统、整个设备甚至是供水线路安全可能造成的影响[1]。

表1 影响供水安全重点设备故障类型及影响分析表

4 风险评价

4.1 故障类型等级评定

4.1.1 定性评价（直接判定法）

通过调查某一子系统中元件故障类型分析该故障对系统、整个设备及供水线路安全影响的严重程度，通过分析结果对照故障分级表（表2）直接判定故障等级，故障等级按照可能造成的损失（人员伤害、财产损失、供水安全）中最高等级判定，同时填写表1 中的故障等级。

表2 故障等级划分表

4.1.2 半定量评价（专家评点法）

如进行风险辨识和评价的技术人员不能直接判定故障造成的影响，可使用半定量评价法进行评价，半定量故障等级划分法依据损失的严重程度、故障的影响范围、故障发生的概率、防止故障的难易程度和工艺设计情况确定。

采用评点法，从几方面考虑故障对系统、设备、供水线路的影响程度，用一定点数表示影响程度的大小，通过计算求出故障等级。评点数计算公式：

式中：C1代表故障影响大小；C2代表发生可能性；C3代表防止故障的难易程度。根据《评点数参考表》（表3）进行赋分，通过公式进行计算，所得分数参照《评点数与故障等级划分表》（表4）得出故障等级。

表3 评点数参考表

表4 评点数与故障等级划分表

4.2 故障概率等级评定

故障概率指在一定时间内，故障类型所出现的次数，在运行工程没有充分大数据支持下可使用定性分类法，在有一定大数据支持下可使用定量分类法，具体方法如下。

1）故障概率的定性分类：Ⅳ级，故障概率很低，元件运行期间出现的机会可以忽略；Ⅲ级，故障概率低，元件运行期间不易出现；Ⅱ级，故障概率中等，元件运行期间出现的机会为50%；Ⅰ级，故障概率高，元件运行期间易于出现。

2）故障概率的定量分类：元件运行期间，任何单个故障类型出现的概率，少于全部的故障概率的1%为Ⅳ级，多于全部的故障概率的1%而少于10%为Ⅲ级，多于全部的故障概率的10%而少于20%为Ⅱ级，多于全部的故障概率的20%为Ⅰ级。

4.3 风险等级评定

风险判定矩阵考虑故障概率和故障类型等级度2 个维度，各分为4 个等级，按照风险矩阵表格查找，按照表5 直接判定风险等级。

5 风险控制措施

1）工程技术措施。通过对风险等级高的设备元件、子系统进行设计优化、改造；通过技术措施降低高风险设备元件故障发生概率；用具备更高安全性元件替代原元件，降低故障发生概率；通过隔离带、栅栏、警戒线等把人与危险区域隔开。

表5 风险等级划分表

2)管理措施。通过增加对风险等级高的设备元件的检查频次保障元件完好；通过对关键元件设置安全监测设备进行实时监测；根据元件损坏率配备相应的备用元件，对易损元件增加备件数量；设置预警和警示标识。

3）教育培训措施。通过加强对设备技术知识的培训，加强风险意识和对安全风险分级管控认识的培训，加强对有效识别危害因素及掌握危害分析评价方法的培训，提高控制风险能力，培训职工了解和掌握本岗位安全风险和防控方法。

4）个体防护措施。正确使用个体防护用品；当处置异常或紧急情况时，应考虑佩戴防护用品。

5）应急处置措施。制定综合应急预案、专项应急预案和现场处置方案，配备应急队伍、物资、装备等，定期开展演练，提高应急能力；制定应急调度方案。

6 风险分级管控

对设备故障等级和风险等级分别实施分级管控。

6.1 设备故障等级管控

1）故障等级为Ⅰ级（致命的）要求：应设置实时安全监测设备或监控设备，随时监测重点数据信息。一旦发生故障立即进行维修，同时应保证备品备件齐全。

2）故障等级为Ⅱ级（严重的）要求：应设置实时安全监测设备或监控设备，随时监测重点数据信息，或每日定时进行多次检查。一旦发现故障立即进行维修，同时应保证备品备件齐全。

3）故障等级为Ⅲ级（临界的）要求：可设置实时安全监测设备或监控设备，随时监测重点数据信息，或每日进行1 次检查。一旦发现故障当日完成维修，同时应保证备品备件齐全。

4）故障等级为Ⅳ级（可忽略的）要求：每周例行进行1次检查，一旦发现故障在1个月内完成维修。

6.2 风险等级管控

1）Ⅰ级（公司级）：输供水工程公司主要负责人为第一责任人，分管生产经营和分管安全生产副总经理协助，公司调度管理部门、安全部门、工程部门联合监管，现场管理机构落实具体管控措施；

2）Ⅱ级（现场管理机构级）：现场管理机构负责人为第一责任人，现场管理机构调度班组、工程班组联合共同落实具体管控措施；

3）Ⅲ级（班组级）：工程班组负责人为第一责任人，调度班组配合，工程班组工作人员落实具体管控措施；

4）Ⅳ级（操作人级）：由当班工程班组工作人员直接负责管控。

7 结语

1）一般常用的危险源有害因素辨识方法为安全检查表法（SCL），该方法较为简单，可直观列出设备设施的危险源、有害因素，不能更深层次分析出复杂的大型设备的各类故障及衍生危害。使用故障类型及影响性分析法（FMEA）对危险源有害因素进行辨识比常用的方法更系统、更深入，不但能查找每一个元件、子系统的故障，而且能逐步分析出故障可能造成的一系列影响，更适用于重点、重要设备的风险分析[2]。

2）使用FMEA 结合定性、半定量及定量评价的风险评价方法，为工程大数据不足、专家和专业技术人员缺少的输供水企业提供了多样化的风险评价方法，可根据企业实际管理情况选择方法，在大数据充分的基础上还可以进行综合评价，评价结论更准确。

3）对风险管控的措施和层级，除了按照常规的安全风险分级管控，还提出了设备故障类型等级分级管控的双重管控方法，这样的管控方法更有效。