109 地方特考三等 職業安全衛生 安全工程 考古題詳解

核心觀念

本題考查移動式起重機的前方安定度，也就是起重機在前方傾覆邊緣保持穩定的能力。判斷時以起重機前緣作為可能的傾覆支點，比較機體與起重架提供的安定力矩，以及吊掛負荷造成的傾覆力矩。

依題目所列重量與至起重機前緣的距離，前方安定度可表示為安定力矩與傾覆力矩的比值：

其中，$W_1A+W_2C$ 是起重機淨重及起重架重對前緣的安定力矩；$W_3B$ 是負荷重對前緣造成的傾覆力矩。安定力矩相對於傾覆力矩愈大，前方穩定能力愈高。

本題未要求計算數值，也未提供判定所需的法規條件或安全係數，因此重點是說明定義及突發操作造成的動態效應。涉及法規時，以命題當年（民國 109 年）法規為準。

解題方法

先把起重機前緣視為傾覆支點，再分辨各重量的作用：

• 起重機淨重 $W_1$ 與起重架重 $W_2$ 產生抵抗向前傾覆的安定力矩。
• 負荷重 $W_3$ 產生使起重機向前傾覆的力矩。

核心觀念

油品在管線、泵、閥件、過濾器及儲槽間流動或轉移時，會因接觸、分離及流動而產生電荷。若電荷生成速度大於消散速度，電荷便會累積在油品、設備或人員上；當電位差足以造成放電，且周圍油氣與空氣形成可燃混合物，放電能量達到該混合物的最小點火能量，就可能引發火災或爆炸。

判斷靜電危險，可掌握三個條件：電荷生成與累積、可燃性混合物、足以點燃的放電能量。防止事故的重點，是減少起電、避免電荷累積、控制放電並排除可燃環境。

油品在何種狀況下易產生靜電

1. 高速流動或劇烈攪動：油品快速通過管線、泵、閥件及彎頭，或產生湍流、沖擊，會加強油品與管壁、設備表面的接觸與分離。
2. 過濾、分離及混合：油品通過濾網、濾芯或分離器，或與水、其他液體混合，會增加界面作用，容易產生電荷。
3. 噴濺、飛沫或霧化：頂部灌注、自由落下、噴射及霧滴形成，都會使液體分散並增加界面，促進帶電。
4. 油品導電性低、電荷不易消散：石油類液體通常導電性較低，產生的電荷不易快速流走；若管線、槽體或容器未接地，或有絕緣構件隔開，累積風險更高。
5. 環境乾燥及使用絕緣材料：低濕度會減少表面電荷消散；塑膠管、絕緣襯墊、化纖衣物等也容易使電荷滯留。
6. 設備或操作不當：導電部件未作等電位連接、接地失效，或在灌注後立即取樣、測溫、量尺及操作金屬工具，可能引起放電。

產生靜電的物理程序

靜電的根本原因是電荷分離與累積。兩種物質接觸時，電子或離子可能在界面轉移；分離後，若電荷沒有立即中和，兩物質便分別帶有異號電荷。油品儲運常見起電程序如下：

• 接觸與分離（摩擦起電）：油品與管壁、濾材、槽壁接觸後再分離，界面電荷分離；摩擦與反覆接觸會加強此效應。
• 流動起電：油品通過管線或設備時，界面上的電荷被流動液體帶走，形成帶電油流；高速、湍流、過濾及液體混合會使起電增加。
• 噴射與液滴起電：油品噴出、飛濺或霧化時，液滴與周圍物質分離並帶電。
• 靜電感應：帶電物體接近導體時，導體內電荷重新分布；導體若未接地，移開或接觸其他物體時可能產生火花放電。

電荷累積可用概念式表示為：

只要生成持續大於消散，帶電程度便會增加。放電時釋出的能量可概略表示為：

其中 $W$ 為儲存的靜電能量，$C$ 為等效電容，$V$ 為電位差。電位差增加時，放電能量會隨 $V^2$ 增加。

靜電預防對策

一、接地與等電位連接

核心觀念

BLEVE 是「沸騰液體蒸發膨脹爆炸」（Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion）的縮寫。它指的是：受壓容器內的液體，因容器突然破裂而失去壓力；若液體溫度高於其在大氣壓下的沸點，便會迅速沸騰、汽化並膨脹，造成爆炸性釋放。

BLEVE 的判斷重點是「受壓液體＋容器突然破裂＋液體處於過熱狀態」，而非單純的可燃氣體燃燒。可燃液體發生 BLEVE 時，若釋出的蒸氣遇到火源，還會引發火球、熱輻射及二次火災；容器碎片也可能造成撞擊傷害。

本題為申論題，無須套用特定計算公式。作答應依序說明 BLEVE 的發生條件、事故發展過程，以及設備、操作與緊急應變上的預防對策。涉及法規時，以命題當年（民國 109 年）法規為準。

解題方法：依事故因果順序作答

一、發生原因

1. 容器內液體受壓且溫度高於常壓沸點 液化石油氣、液化氣體或其他受壓儲存液體，在容器內維持液態。火災加熱、環境升溫、操作異常或冷卻失效，會使液體溫度升高；當液溫高於該液體在大氣壓力下的沸點，液體便處於過熱狀態。

2. 容器強度降低或壓力邊界失效 外部火災可能加熱容器壁，尤其是未被液體潤濕的氣相空間部分。該處缺乏液體冷卻，容器鋼材溫度上升後強度下降；若同時承受容器內壓力，便可能發生破裂。腐蝕、材料缺陷、超壓、撞擊及安全裝置失效也可能造成容器破裂。

3. 容器瞬間破裂，壓力迅速下降 容器完整性一旦喪失，內部壓力會驟降至大氣壓附近。若液體仍處於高於常壓沸點的溫度，便會迅速沸騰汽化。

二、發生過程

可用「受熱增壓—容器破裂—瞬間汽化膨脹—爆炸性釋放」掌握事故順序：

1. 液體在密閉或受壓容器內儲存，維持液態。
2. 火災或其他熱源加熱容器及液體，容器內壓力上升，或容器壁因高溫而弱化。
3. 容器破裂，壓力突然下降，液體迅速沸騰並大量汽化。
4. 蒸氣及液滴高速膨脹、噴出，形成爆炸性壓力波；容器破片可能飛散，造成衝擊危害。
5. 若釋出物具有可燃性且遇到火源，可能形成火球並產生強烈熱輻射，也可能引燃周遭設備或物料。

BLEVE 的物理性爆炸來自壓力突然釋放與液體快速汽化膨脹；火球則是可燃物釋出後燃燒的後續危害。兩者相關，但火球不是 BLEVE 定義成立的必要條件。

預防對策

一、設備與設計

核心觀念

本題考查安全系統的子系統邏輯，以及「$k$ 取 $n$」的可靠度計算。可靠度是系統在指定條件與期間內完成預定功能的機率；不可靠度則為系統未能完成任務的機率，兩者互補：

$Q=1-R$

多個子系統的啟動條件，須依任務需求決定。本題第二小題是 $4$ 組中至少 $3$ 組作動正確，即「$3$ 取 $4$」系統。

解題方法

（一）安全系統中的子系統可能分別負責偵測、判斷、控制或執行等功能，彼此具有功能分工或先後順序。系統任務是否完成，取決於各子系統是否形成符合設計需求的功能組合，因此不能只用「任一子系統作動」的聯集邏輯，或「所有子系統都作動」的交集邏輯概括。實際啟動條件須依系統功能與安全需求設定。

（二）假設各組偵測系統彼此獨立。每組可靠度為 $p=0.95$，不可靠度為 $q=1-p=0.05$。安全任務須至少 $3$ 組作動正確才算成功，因此系統失敗的情形為恰有 $0$、$1$ 或 $2$ 組正確：