摘 要

摘　要：建立天然氣調(diào)壓站火災、爆炸事故樹，計算底事件的結(jié)構(gòu)重要度。根據(jù)底事件的結(jié)構(gòu)重要度，探討了應采取的安全措施。關(guān)鍵詞：天然氣調(diào)壓站 事故樹　底事件結(jié)構(gòu)重要度 安全措

摘　要：建立天然氣調(diào)壓站火災、爆炸事故樹，計算底事件的結(jié)構(gòu)重要度。根據(jù)底事件的結(jié)構(gòu)重要度，探討了應采取的安全措施。

關(guān)鍵詞：天然氣調(diào)壓站  事故樹　底事件結(jié)構(gòu)重要度  安全措施

Application of Fault Tree Analysis Method to Accident Reason Analysis in Gas Regulator Station

Abstract：The fault tree for fire and explosion in natural gas regulator station is developed．The structural importance of bottom event is calculated．The safety measures to be taken are discussed according to the structural importance of bottom event．

Keywords：natural gas regulator station；fault tree；structural importance of bottom event：safety measures

 

1　概述

調(diào)壓站是天然氣輸配系統(tǒng)中的重要組成部分，是連接不同壓力級制管道、調(diào)節(jié)壓力的設(shè)備，保證調(diào)壓站可靠穩(wěn)定運行是天然氣輸配系統(tǒng)安全運行的重點之一^[1]。2000年5月11日，昆明市春城路一座調(diào)壓站發(fā)生火災和爆炸事故，站內(nèi)正在維修的6名工作人員受傷，附近的92戶居民受災，l6人被震碎的玻璃劃傷，其中3人被燒成重傷。2010年11月10日，山東濟南文化東路一座調(diào)壓站因設(shè)備泄漏發(fā)生火災和爆炸，周邊多間房屋燒毀。因此，預防調(diào)壓站的事故發(fā)生，特別是火災、爆炸等惡性事故的發(fā)生尤其重要。

事故樹分析法作為一種工程系統(tǒng)可靠性分析與評價的有效方法，可快速、全面、形象、簡明地分析各種影響因素的相互關(guān)系，為分析調(diào)壓站火災、爆炸事故原因提供了有效手段^[2-6]。本文對事故樹分析法在調(diào)壓站事故原因分析的應用進行探討。

2　事故樹的建立

根據(jù)頂事件確定原則，將“調(diào)壓站火災、爆炸”作為頂事件^[7]。然后把引起頂事件發(fā)生的各種可能原因視為中間事件，采用類似的方法向下分析確定底事件，從而建立調(diào)壓站火災、爆炸事故樹(見圖1)。符號說明見表1。

 

 

圖中T——調(diào)壓站火災、爆炸

M1——達到爆炸極限

M2——火源

M3——管道、設(shè)備泄漏

M4——生產(chǎn)生活明火

M5——火花

M6——雷擊火花

M7——撞擊火花

M8——靜電火花

M9——避雷針失效

M10——人體靜電

X1——氣體監(jiān)測及報警裝置失效

X2——通風不良

X3——管道及設(shè)備上的閥門泄漏

X4——管道其他附件泄漏

X5——管道本體泄漏

X6——人員誤操作

X7——站內(nèi)吸煙

X8——站內(nèi)違章動火

X9——使用非防爆電器

X10——使用電子通信工具

X11——雷擊

X12——使用鐵質(zhì)工具工作

X13——穿帶鐵釘?shù)男?span lang="EN-US">

X14——設(shè)備靜電

X15——接地電阻超標

X16——引線損壞

X17——接地端損壞

X18——作業(yè)中與導體接觸

X19——未穿防靜電的工作服

3　底事件結(jié)構(gòu)重要度計算分析

最小割集是導致頂事件發(fā)生的必要且充分的底事件的集合，最小割集的求法有：質(zhì)數(shù)代人法、矩陣法、行列法、結(jié)構(gòu)法、布爾代數(shù)法等，本文采用布爾代數(shù)法對最小割集進行求解。最小割集的計算式為：

T＝M1·M2

＝(M3X1X2)·(M4+M5)

＝M3M4X1X2+M3M5X1X2

＝(X3+X4+X5+X6)M4X1+X2+(X3+X4+X5+X6)M5X1X2

＝(X3+X4+X5+X6)(X7+X8)X1X2+(X3+X4+X5+X6)(M6+M7+M8+X9+X10)X1X2

將上式逐項進行代數(shù)展開計算，得到調(diào)壓站火災、爆炸事故樹的最小割集分別為：{X1，X2，X3，X7}，{X1，X2，X4，X7}，{X1，X2，X5，X7}，{X1，X2，X6，X7}，{X1，X2，X3，X8}，{X1，X2，X4，X8}，{X1，X2，X5，X8}，{X1，X2，X6，X8}，{X1，X2，X3，X9}，{X1，X2，X3，X10}，{X1，X2，X1，X9}，{X1，X2，X4，X10}，{X1，X2，X5，X9}，{X1，X2，X5，X10}，{X1，X2，X6，X9}，{X1，X2，X6，X10}，{X1，X2，X3，X11，X15}，{X1，X2，X3，X11，X16}，{X1，X2，X3，X11，X17}，{X1，X2，X3，X12}，{X1，X2，X3，X11}，{X1，X2，X3，X14}，{X1，X2，X3，X18}，{X1，X2，X3，X19}，{X1，X2，X4，X11，X15}，{X1，X2，X4，X11，X16}，{X1，X2，X4，X11，X17}，{X1，X2，X4，X12}，{X1，X2，X4，X13}，{X1，X2，X4，X14}，{X1，X2，X4，X18}，{X1，X2，X4，X19}，{X1，X2，X5，X11，X15}，{X1，X2，X5，X11，X16}，{X1，X2，X5，X11，X17}，{X1，X2，X5，X12}，{X1，X2，X5，X13}，{X1，X2，X5，X14}，{X1，X2，X5，X18}，{X1，X2，X5，X19}，{X1，X2，X6，X11，X15}，{X1，X2，X6，X11，X16}，{X1，X2，X6，X11，X17}，{X1，X2，X6，X12}，{X1，X2，X6，X13}，{X1，X2，X6，X14}，{X1，X2，X6，X18}，{X1，X2，X6，X19}。

底事件結(jié)構(gòu)重要度分析^[8]是從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各底事件的重要性程度，是事故樹定性分析的一部分。底事件結(jié)構(gòu)重要度分析可采用兩種方法^[9]：第一種是求底事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，以系數(shù)大小排列各底事件的重要順序，是比較精確的計算方法；第二種是根據(jù)最小割集或最小徑集判斷結(jié)構(gòu)重要度順序，是近似判斷方法。本文采用第一種方法，底事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)I(Xi)的近似計算式為：

 

式中I(Xi)——第i個底事件Xi的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)

n——最小割集數(shù)量

y——中間變量，當?shù)?span lang="EN-US">i個底事件Xi屬于第j個最小割集時，y采用式(2)計算；當?shù)?span lang="EN-US">i個底事件Xi不屬于第j個最小割集時，y取1

Nj——第j個最小割集的底事件總數(shù)

由式(1)、(2)計算得到的各底事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)分別為：

I(X1)＝I(X2)＝0.996484

I(X3)＝I(X4)＝I(X5)＝I(X6)＝0.752265

I(X7)＝I(X8)＝I(X9)＝I(X10)=I(X14)＝I(X18)＝I(X19)＝0.413818

I(X11)＝0.596667

I(X12)＝I(X13)＝0.330078

I(X15)＝I(X16)＝I(X17)＝0.227523

各底事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)由大到小的排序為：I(X1)＝I(X2)，I(X3)＝I(X4)＝I(X5)＝I(X6)，I(X11)，I(X7)＝I(X8)＝I(X9)＝I(X10)＝I(X14)＝I(X18)＝I(X19)，I(X12)＝I(X13)，I(X15)＝I(X16)＝I(X17)

由計算結(jié)果可知，底事件X1、X2(氣體監(jiān)測及報警裝置失效、通風不良)的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)最大，X3～X6的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)也比較大。

4　安全措施

從各底事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)排序可知，氣體監(jiān)測及報警裝置失效、通風不良、泄漏事件、人員誤操作、生產(chǎn)生活明火及靜電火花是調(diào)壓站發(fā)生火災、爆炸的主要原因。因此，為防止調(diào)壓站火災、爆炸事故的發(fā)生，應重點考慮采取以下安全措施。

①定期檢查調(diào)壓站內(nèi)的報警系統(tǒng)、通風系統(tǒng)。加強對站內(nèi)可燃性氣體含量的監(jiān)測，并加強氣體監(jiān)測及報警裝置的維護。

②正確選擇設(shè)備上的閥門及管道附件，定期檢查設(shè)備上閥門及管道附件的密封情況，加強日常安全維護和檢測，防止因腐蝕等原因造成的泄漏。

③加強安全培訓，重視事故中人的因素。上崗人員必須穿戴符合規(guī)定的防靜電工作服和勞動保護用具，經(jīng)常性地開展安全教育與業(yè)務技能培訓與考核，增強員工的責任心。對于違章操作，要嚴肅處理，這是由于大多數(shù)底事件與人的不安全行為有著直接或間接的關(guān)系。

④嚴格控制火源。一方面，要加強安全檢查，禁止在站內(nèi)吸煙，嚴格執(zhí)行有關(guān)動火的規(guī)章制度，嚴禁使用電子通信工具和非防爆電器。另一方面，上崗人員必須穿著符合規(guī)定的防靜電工作服，杜絕使用鐵質(zhì)工具。

5　結(jié)語

隨著天然氣管網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展，天然氣運營安全也受到高度重視，天然氣調(diào)壓站的安全預防工作也成為重中之重。在實際運營和安全管理工作中，我們應在理論分析基礎(chǔ)上，有針對性地采取安全措施，只有這樣理論分析結(jié)果才有實際意義。

 

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本文作者：馮  濤

作者單位：北京市煤氣熱力工程設(shè)計院有限公司