0 引言

按照火灾科学和事故致因理论舰船火灾危险源可以分成3类：第1类是指一切能产生热量和有毒、有害烟气的易燃物、可燃物及其燃烧产物；第2类是指能动消防系统和非能动消防系统中存在的缺陷；第3类是指防火安全管理、组织以及其他不安全行为或因素^[1]。预防、限制和消除舰船火灾的首要问题是用定量的方法分析和辨识危险源的危险等级，评估灭火失效的概率，找出管理和控制措施中存在的漏洞。采用经验、对照和实验法可以分析和辨识第1类火灾危险源的危险性，采用系统安全分析法可以分析和辨识第2类和第3类火灾危险源的安全隐患，得到的结论可以应用于舰船日常安全管理、火灾风险控制和事故调查等方面，为舰船安全顶层设计和使用提供理论支撑^[2]。

1 火灾危险源分析和辨识流程

火灾危险源分析和辨识分成6个基本步骤：确定分析对象，调查火灾危险源，第1类火灾危险源分析与辨识，第2类火灾危险源分析与辨识，第3类火灾危险源分析与辨识，火灾危险源控制和评估，基本流程如图 1所示。

2 舰船第1类火灾危险源分析和辨识

第1类火灾危险源分析和辨识的目标是确定对象中火灾危险源的危险性，主要表现为导致火灾事故而造成的严重程度方面。通常采用的方法有后果分析和划分危险等级2种方法，后果分析需要的数学模型准确程度较高，数据较多，适用于特别重大危险源的危险性评价，划分危险等级是一种相对评价方法，较适用于第1类火灾危险源分析和辨识。

舰船火灾主要发生在舱室内，因此第1类火灾危险源分析和辨识首要任务是描述舰船舱室结构、功能、设备类型等，通过相关数据库开展小尺度火灾实验，综合分析可燃物的热物理性及燃烧特性参数，包括火灾载荷密度、可燃物起火后对环境的辐射热流量、自燃和闪点等指标^[3]，辨识模式如图 2所示。

对于舰船单个舱室而言，常采用火灾危险度因子进行综合描述，危险度因子函数为^[4]：

$ {{Q_f} = {{(k{}_1 \times {k_2} \times {k_3} \times {k_4} \times {k_5})}^{0.2}}}{\text{，}} $

(1)

式中：Q_f为舱室火灾危险度；k₁为舱室内可燃物着火因子；${k_1} = \frac{{{C_H} - {C_1}}}{{{C_H} - {C_L}}}$，C_H为舱室可燃物的最高燃点，℃；C_L为舱室可燃物的最低燃点，℃；C₁为舱室主要可燃物的燃点，℃；k₂为舱室内可燃物负荷密度因子，${k_2} = \frac{q}{{{q_m}}}$；q为舱室内可燃物的可燃负荷，kg/m²；q_m为舱室内潜在失火危险性最大时的可燃负荷，kg/m²；k₃为舱室内可燃物燃烧速度因子，${k_3} = \frac{{{C_3}}}{{{C_m}}}$；C₃为舱室内主要可燃物的燃烧速度，m/mim；C_m为舱室内可燃物的潜在最大燃烧速度，m/mim；k₄为舱室通风状态因子；k₅为舱室耐火因子。

3 舰船第2类火灾危险源分析和辨识

第2类火灾危险源需要调查火灾引发的原因，主要是系统防火设施、烟气控排设施、火灾探测与灭火设施等消防安全措施的失效性情况，辨识模式如图 3所示。

舰船第2类火灾危险源分析与辨识通常采用事件树分析法^[5-7]，根据舰船消防系统布置情况及消防策略的基本流程，可按照火灾事故递进的发展模式构建灭火失效事件树分析模型：火灾发生→早期火灾探测与扑救→自动火灾探测与扑救→人员现场火灾探测与扑救。早期火灾探测与扑救主要考虑火灾现场是否设置有早期烟雾报警器或连续的损害管制人员（或值守人员），自动火灾探测与扑救主要考虑与自动消防设施联动的火灾探测系统，人员现场火灾探测与扑救则考虑损害管制人员对火灾信息的确认及后续响应，因此灭火失效事件树分析模型如表 1所示。

由表可知，事件树灭火失效概率为：

$ P\left( t \right) = P\left( E \right) + P\left( I \right) + P\left( M \right){\text{。}} $

4 舰船第3类火灾危险源分析和辨识

第3类火灾危险源是第2类火灾危险源的深层原因，是事故发生的本质根源，据统计，舰船火灾发生绝大部分为第3类火灾危险源造成^[8-9]。其基本辨识模式如图 4所示。

通常采用管理疏忽和风险树（MORT）进行第3类火灾危险源分析和辨识，该方法将分析的重点放在管理因素上，用一种事先安排好的、系统的逻辑树来评价整个系统的危险。舰船火灾第3类危险源主要有安全操作规程、责任制度不健全，导致作业人员在操作过程中操作不规范；对舰员的安全教育不足，重点部位的舰员对本岗位的操作流程及所接触的危险物质认识不足；安全检查和隐患治理工作不到位，特别是对电气设备、消防器材等关键设备的专业检查不足，压力表、安全阀、防静电等设施的检查不足；未制定应急预案；未定期进行损管操演；未定期、定岗进行损管考核；火灾通信、灭火组织指挥失误导致灾害进一步扩大或灾害不可控等。为预防第3类火灾危险源的发生，需找出各种不安全的因素，确定检查项目，常用安全检查表来查明安全状况问题，模板形式如表 2所示。

5 某船机舱危险源分析和辨识 5.1 某船机舱描述

某船机舱长20 m，宽12 m，高14 m，舱壁为A60防护钢结构；分两层布局，上层前部左舷布置有烟囱、柴电分系统电源柜、直流24 V电源装置、空调器等；上层前部右舷布置有动力集控室、电源箱等，动力集控室内部布置柴电机组显控台、电力推进集控台、电网监控箱、集中水冷监控装置等。

上层后部布置2个容积2 m³柴油日用油柜，2台功率为5 MW的热气机发电机箱装体模块，2台功率为20 kW的淡水泵，3台功率为30 kW的排气凝水泵，2台功率为30 kW的淡水冷却器，1台发电机控制柜和相应的燃油、滑油管路及辅助设备等；下层布置冷箱和代换水舱。

舱室内布置有温感、烟感火灾探测器，前后布置有监控摄像装置，平时要求24 h值班，安装有七氟丙烷灭火系统，配置有移动式灭火器材。

5.2 机舱第1类火灾危险源的危险度计算

由机舱描述可知，机舱内的主要可燃物有柴油、可燃电缆和滑油，按照危险度计算公式，各因子的计算值如下：

1）燃烧因子k₁柴油燃点为220 ℃，电缆燃点为300 ℃，滑油的燃点为400 ℃，主要可燃物为柴油，则燃烧因子k₁=1。

2）可燃物火灾载荷密度因子k₂考虑到管道内的燃油、滑油以及电缆绝缘外套的重量相对日用油柜的柴油重量较小，因此可以忽略不计，总的可燃物载荷密度为$q = \displaystyle\frac{{4 \times 800}}{{240}} = 13.3$ kg/m²，而潜在失火危险性最大时的可燃负荷取柴油输油管路破裂计算，单位时间内泄漏量为48.5 kg/min，铺展面积速率约2 m²/min，则${q_m} = \displaystyle\frac{{48.5}}{2} = 24.75$，${k_2} = \displaystyle\frac{{13.3}}{{24.75}} = 0.537$。

3）舱室内可燃物燃烧速度因子k₃主要可燃物燃烧形式为柴油喷射后在高温垂直壁面燃烧，潜在可燃物燃烧形式为柴油泄漏后在水平表面燃烧，其燃烧速度分别为0.024 g/m²·s和0.035 g/m²·s，则${k_3} = \displaystyle\frac{{0.024}}{{0.035}} = 0.69$。

4）舱室通风状态因子k₄

舱室通风因子和通风状态有关，考虑到舱室有空调器，因此可取k₄=1。

5）舱室耐火因子k₅

依据《舰船消防要求》，结构材料的防火等级分成7个等级，对于A60防火等级，k₅=0.143。

因此，机舱第1类火灾危险源的危险度Q_f=（0.537×0.69×0.143）^0.2=0.556。按照《Fire aboard the M.S SCANDI SEA》，当0.5 < Q_f < 0.9时，舱室较易起火。

5.3 机舱第2类火灾危险源的灭火失效概率计算

极早期烟感、温感和监控探测器的失效概率为0.02，气体灭火系统联动失效概率为0.12，手动操作失效概率为0.05，而损管舰员灭火失效概率可用下式计算：

$ {P_s} = \exp [(-\lambda ) \times t \times {C_s}]{\text{，}} $

(2)

式中：λ为不同类型火灾的平均灭火速率，min^-1；${C_s} = \displaystyle\frac{{2{t_1}}}{{({t_1} + {t_2})}}$为舰船消防员灭火失效概率修正系数，t₁为舰船舰员平均响应时间，s；t₂为舰船专业消防舰员平均响应时间，s；t为舰船舰员灭火失效时间，s。

已知舰船消防舰员灭火平均响应时间t₁=5 min，舰船专业消防舰员平均响应时间t₂=3 min，油类火灾的平均灭火速率λ=0.076 min^-1，假设机舱油火从火灾探测到舰员损管开始的时间为5 min，则${P_s} = \exp ( - 0.076 \times 5 \times 0.75) = 0.752$。

由上式可计算，事件E的发生概率P（E）=0.98×0.12×0.752=0.088，事件I的发生概率$P(I) = 0.000012$，事件M的发生概率$P(M) = 0.00088$，故机舱第2类火灾危险源的灭火失效概率$P(t) = 0.089$。

5.4 机舱第3类火灾危险源检查表

根据机舱第1类火灾危险源辨识情况，针对柴油、可燃电缆和滑油编制安全检查表内容，按照机舱第2类火灾危险源辨识情况，针对消防设施可能存在的缺陷编制安全检查表内容，由于第1和第2类危险源的产生由第3类危险源诱发，在管理缺陷上编制完善安全检查表内容，如表 3所示。

6 结论及展望

1）本文构建了舰船第1、2和3类火灾危险源分析和辨识的目标、内容、模式和计算方法。通过某舰船机舱实例计算表明，机舱内的第1类火灾危险源的危险度为0.556，属于较易起火舱室；第2类火灾危险源灭火失效概率为0.089；第3类火灾危险源的检查表分布中火灾报警和探测系统管理、消防安全巡检和日常考核情况不合格，存在管理缺陷。

2）第1类火灾危险源分析模式简单，计算公式涉及大量的无因次量，其值与火灾载荷的物理、化学特性有很大关系，要准确计算危险度的值，需要开展一些小尺度火灾特性参数试验进行补充分析计算。

3）第2类火灾危险源的分析辨识结论与各消防系统的失效概率有很大关系，需大量的资料调研和火灾统计分析才能完善相关的数据库；损管舰员的灭火行为在消防系统的有效性性方面异常重要，其影响因素t值，需要采用火灾模拟仿真的方法进行完善补充^[9-10]。

4）第3类火灾危险源的分析辨识模式和安全检查表填制的工作量较大，不仅要对第1类和第2类火灾危险源进行深层原因分析，还要掌握舰船安全管理体系、制度及各项技术要求，因此要将其计算机程序化，便于规范管理和检查。

本文的研究结果为消防设计者分析辨识火灾隐患，加强防护设计提供了技术支撑，对于舰船舰员检查安全漏洞、消除安全风险、增强安全意识、完善管理制度、提高训练效果具有重要的指导意义。