摘 要

摘　要：建立天然氣調壓站火災、爆炸事故樹，計算底事件的結構重要度。根據底事件的結構重要度，探討了應采取的安全措施。關鍵詞：天然氣調壓站 事故樹　底事件結構重要度 安全措

摘　要：建立天然氣調壓站火災、爆炸事故樹，計算底事件的結構重要度。根據底事件的結構重要度，探討了應采取的安全措施。

關鍵詞：天然氣調壓站  事故樹　底事件結構重要度  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

調壓站是天然氣輸配系統中的重要組成部分，是連接不同壓力級制管道、調節壓力的設備，保證調壓站可靠穩定運行是天然氣輸配系統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壓站發生火災和爆炸事故，站內正在維修的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壓站因設備泄漏發生火災和爆炸，周邊多間房屋燒毀。因此，預防調壓站的事故發生，特別是火災、爆炸等惡性事故的發生尤其重要。

事故樹分析法作為一種工程系統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系，為分析調壓站火災、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壓站事故原因分析的應用進行探討。

2　事故樹的建立

根據頂事件確定原則，將“調壓站火災、爆炸”作為頂事件^[7]。然后把引起頂事件發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，從而建立調壓站火災、爆炸事故樹(見圖1)。符號說明見表1。

 

 

圖中T——調壓站火災、爆炸

M1——達到爆炸極限

M2——火源

M3——管道、設備泄漏

M4——生產生活明火

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——氣體監測及報警裝置失效

X2——通風不良

X3——管道及設備上的閥門泄漏

X4——管道其他附件泄漏

X5——管道本體泄漏

X6——人員誤操作

X7——站內吸煙

X8——站內違章動火

X9——使用非防爆電器

X10——使用電子通信工具

X11——雷擊

X12——使用鐵質工具工作

X13——穿帶鐵釘的鞋

X14——設備靜電

X15——接地電阻超標

X16——引線損壞

X17——接地端損壞

X18——作業中與導體接觸

X19——未穿防靜電的工作服

3　底事件結構重要度計算分析

最小割集是導致頂事件發生的必要且充分的底事件的集合，最小割集的求法有：質數代人法、矩陣法、行列法、結構法、布爾代數法等，本文采用布爾代數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展開計算，得到調壓站火災、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}。

底事件結構重要度分析^[8]是從事故樹結構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。底事件結構重要度分析可采用兩種方法^[9]：第一種是求底事件結構重要度系數，以系數大小排列各底事件的重要順序，是比較精確的計算方法；第二種是根據最小割集或最小徑集判斷結構重要度順序，是近似判斷方法。本文采用第一種方法，底事件的結構重要度系數I(Xi)的近似計算式為：

 

式中I(Xi)——第i個底事件Xi的結構重要度系數

n——最小割集數量

y——中間變量，當第i個底事件Xi屬于第j個最小割集時，y采用式(2)計算；當第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

由式(1)、(2)計算得到的各底事件結構重要度系數分別為：

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

各底事件的結構重要度系數由大到小的排序為：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)

由計算結果可知，底事件X1、X2(氣體監測及報警裝置失效、通風不良)的結構重要度系數最大，X3～X6的結構重要度系數也比較大。

4　安全措施

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

①定期檢查調壓站內的報警系統、通風系統。加強對站內可燃性氣體含量的監測，并加強氣體監測及報警裝置的維護。

②正確選擇設備上的閥門及管道附件，定期檢查設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定的防靜電工作服和勞動保護用具，經常性地開展安全教育與業務技能培訓與考核，增強員工的責任心。對于違章操作，要嚴肅處理，這是由于大多數底事件與人的不安全行為有著直接或間接的關系。

④嚴格控制火源。一方面，要加強安全檢查，禁止在站內吸煙，嚴格執行有關動火的規章制度，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定的防靜電工作服，杜絕使用鐵質工具。

5　結語

隨著天然氣管網規模的不斷發展，天然氣運營安全也受到高度重視，天然氣調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上，有針對性地采取安全措施，只有這樣理論分析結果才有實際意義。

 

參考文獻：

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本文作者：馮  濤

作者單位：北京市煤氣熱力工程設計院有限公司