摘要：采用事故樹分析法，對(duì)天然氣調(diào)壓站火災(zāi)、爆炸事件進(jìn)行定性分析。通過計(jì)算基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，認(rèn)為點(diǎn)火源對(duì)燃?xì)饣馂?zāi)爆炸的影響要大于燃?xì)庑孤岢隽祟A(yù)防措施。
關(guān)鍵詞：天然氣調(diào)壓站；事故樹；點(diǎn)火源；燃?xì)庑孤?；火?zāi)爆炸
Fault Tree Analysis for Fire and Explosion Accidents in Natural Gas Regulator Station
WEI Fan，QU Ying，YANG Ying
Abstract：Fire and explosion accidents that occur in natural gas regulator station are qualitatively analyzed by fault tree analysis method.Through calculating the structure importance factors of basic incidents.it is concluded that the influence of ignition source on gas fire and explosion is more than that of gas leakage，and some preventive measures are put forward.
Key words：natural gas regulator station；fault tree；ignition source；gas leakage；fire and explosion
調(diào)壓站是天然氣輸配系統(tǒng)中的重要組成部分[1]，是連接不同壓力級(jí)制管道、調(diào)節(jié)壓力的必需環(huán)節(jié)，保證調(diào)壓站可靠穩(wěn)定運(yùn)行是天然氣輸配系統(tǒng)安全運(yùn)行的重點(diǎn)之一。本文采用事故樹分析法，對(duì)天然氣調(diào)壓站火災(zāi)、爆炸事件進(jìn)行定性分析，得出誘發(fā)事故的基本因素，從而提出有效的防范措施。
1 事故原因分析
導(dǎo)致燃?xì)饣馂?zāi)爆炸最直接的原因可歸納為燃?xì)庑孤┘按嬖邳c(diǎn)火源兩個(gè)方面。
1.1 燃?xì)庑孤┰蚍治?/span>
① 施工質(zhì)量問題
大部分事故都是由于沒有安全技術(shù)措施、缺乏安全技術(shù)知識(shí)、不作安全技術(shù)交底、安全生產(chǎn)責(zé)任不落實(shí)、違章指揮、違章作業(yè)造成的。施工質(zhì)量一方面決定于技術(shù)水平的高低，另一方面也受檢驗(yàn)、監(jiān)管控制。以下幾個(gè)方面都會(huì)對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生影響：施工隊(duì)伍技術(shù)水平較低；不按施工標(biāo)準(zhǔn)施工；檢驗(yàn)控制不到位；施工驗(yàn)收不規(guī)范等。
② 系統(tǒng)缺陷
腐蝕和疲勞失效極易對(duì)燃?xì)夤艿篮驮O(shè)備造成危害，是導(dǎo)致燃?xì)庑孤┑闹饕颉４送?，天然氣調(diào)壓站內(nèi)涉及大量管件、閥門、法蘭、緊固件等元件，一旦元件出現(xiàn)破裂、損壞或失效的情況，勢(shì)必會(huì)對(duì)輸配系統(tǒng)產(chǎn)生危害。同時(shí)，如果監(jiān)控儀表和安全元件出現(xiàn)問題導(dǎo)致功能缺失，就會(huì)加劇事故的擴(kuò)大，造成嚴(yán)重后果。
③ 安全管理不規(guī)范
燃?xì)庀到y(tǒng)運(yùn)營(yíng)過程中，人為操作失誤極易引起天然氣泄漏，因此必須建立相關(guān)的安全管理制度，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全。不規(guī)范的安全管理主要表現(xiàn)在：安全制度不健全；安全管理資料不全；安全管理法規(guī)宣傳和執(zhí)行不到位；企業(yè)自身安全意識(shí)較差等。
④ 第三方破壞
第三方對(duì)調(diào)壓站系統(tǒng)的破壞主要分為自然因素和非自然因素兩大類。其中自然因素主要有地質(zhì)災(zāi)害、氣候?yàn)?zāi)害和環(huán)境災(zāi)害3種形式，地震、雷電、低溫、酸雨等都會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致燃?xì)庑孤┦鹿省Ｍ饬ζ茐氖欠亲匀灰蛩氐闹饕憩F(xiàn)形式，如城市施工、人為蓄意破壞等，也是造成燃?xì)庠O(shè)施損壞的主要因素之一。
1.2 點(diǎn)火源分析
① 禁區(qū)內(nèi)的施工動(dòng)火、雷電、靜電火花、金屬撞擊火花、吸煙、高溫等均可成為點(diǎn)火源。
② 如果站內(nèi)生活區(qū)與生產(chǎn)區(qū)間距不符合要求，生活區(qū)使用明火時(shí)，也可能成為點(diǎn)火源。
③ 電氣設(shè)施、自控儀表防爆性能差，電氣短路、過載都會(huì)導(dǎo)致電火花和電弧的產(chǎn)生，從而引發(fā)火災(zāi)事故。
2 事故樹分析
事故樹分析方法是對(duì)既定系統(tǒng)可能出現(xiàn)的事故條件及可能導(dǎo)致的災(zāi)害后果，按工藝流程、先后次序和因果關(guān)系繪制成圖，表示導(dǎo)致災(zāi)害、傷害事故的各種因素之間的邏輯關(guān)系[2]。該方法形象、簡(jiǎn)潔且易于制定減小風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策，在燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的事故分析中應(yīng)用較廣泛[3～8]。
2.1 事故樹的建立
將調(diào)壓站的火災(zāi)爆炸事故作為事故樹頂事件，將天然氣泄漏、存在點(diǎn)火源作為次頂事件。采用此方法逐步深入細(xì)化，直至列出底事件。天然氣調(diào)壓站火災(zāi)爆炸事故樹見圖1，其中T表示頂事件；Mi(i=1～11)表示中間事件；Xi(i=1～26)表示底事件；·表示邏輯與門；+表示邏輯或門。
2.2 最小徑集計(jì)算
最小徑集計(jì)算是定性分析的重要過程，采用布爾代數(shù)計(jì)算最小徑集[9]。
經(jīng)推導(dǎo)得到3個(gè)最小徑集(P1、P2、P3)：
2.3 結(jié)構(gòu)重要度計(jì)算
用最小徑集近似判斷各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，從結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的狀態(tài)對(duì)頂上事件狀態(tài)的影響程度?；臼录慕Y(jié)構(gòu)重要度系數(shù)可通過下式計(jì)算：
式中Ii——基本事件Xi的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)
Xi∈Pj——基本事件置屬于最小徑集Pj
nj——基本事件Xi所在最小徑集包含基本事件的個(gè)數(shù)
含有基本事件X6、X7、……、X20的最小徑集均為2個(gè)，其中最小徑集P1包含的基本事件數(shù)是18個(gè)，最小徑集P2包含的基本事件數(shù)是17個(gè)，則由式(4)得基本事件X6、X7、……、X20的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)為：
I6=I7=…=I20=0.0000229
含有基本事件X1、X2、X3的最小徑集為1個(gè)，該徑集P3包含的基本事件數(shù)是18個(gè)，則由式(4)得基本事件X1、X2、X3的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)為：
I1=I2=I3=0.00000763
含有基本事件X4、X5的最小徑集為1個(gè)，該徑集P2包含的基本事件數(shù)是17個(gè)，則由式(4)得基本事件X4、X5的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)為：
I4=I5=0.0000153
含有基本事件X21、X22、……、X26的最小徑集為1個(gè)，該徑集P3包含的基本事件數(shù)是6個(gè)，則由式(4)得基本事件X21、X22、……、X26的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)為：
I21=I22=…=I26=0.03125
因此，可得到事故樹基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)排序?yàn)椋?/span>
I21=I22=…=I26＞I6=I7=…=I20＞I4=I5＞I1=I2=I3
可見，在導(dǎo)致燃?xì)饣馂?zāi)爆炸事故的兩個(gè)影響因素中，點(diǎn)火源的作用要大于燃?xì)庑孤┑挠绊憽?/span>
2.4 防范措施分析
在構(gòu)成事故樹的基本事件中，點(diǎn)火源各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)最大，因此，在天然氣調(diào)壓站著火爆炸事故中，要重點(diǎn)對(duì)火源進(jìn)行防范。在實(shí)際中要制定完備的火源管理制度并嚴(yán)格執(zhí)行，以防止該類基本事件的發(fā)生。
天然氣泄漏是導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸的必要條件之一。在本事故樹所列20個(gè)導(dǎo)致天然氣泄漏的基本事件中，根據(jù)結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)的大小可分為3類。X6～X20基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)最大，可見定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查、強(qiáng)化安全管理制度、制定應(yīng)急預(yù)案以提高抵抗災(zāi)害的能力是避免泄漏事故發(fā)生的重要措施。X4、X5兩個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)次之，表明對(duì)施工過程進(jìn)行監(jiān)管、對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)是規(guī)范施工的有效手段，較高的施工質(zhì)量是減少泄漏事故的基本前提。X1、X2、X3基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)最小但也非常重要，施工必須選擇有壓力管道安裝資質(zhì)的單位，而且技術(shù)水平必須過硬，才能保證工程質(zhì)量。
3 結(jié)論
① 采用事故樹方法對(duì)調(diào)壓站火災(zāi)爆炸事故進(jìn)行了定性分析，該事故樹共有3個(gè)最小徑集，保證頂事件的安全可從控制燃?xì)庑孤┗臼录螯c(diǎn)火源基本事件實(shí)現(xiàn)。
② 通過對(duì)基本事件進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度排序，點(diǎn)火源對(duì)燃?xì)饣馂?zāi)爆炸的影響要大于燃?xì)庑孤?，因此，要?duì)明火、靜電、雷擊等足夠重視，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中應(yīng)實(shí)行安全用火制度，采取有效的防雷、防靜電措施。
③ 為了防止燃?xì)庑孤┑陌l(fā)生，要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行施工及管理，對(duì)管道設(shè)備加強(qiáng)日常巡視、檢修，強(qiáng)化職工培訓(xùn)，制定操作規(guī)程，保證安全施工和運(yùn)營(yíng)。同時(shí)要制定應(yīng)急預(yù)案，提高系統(tǒng)抗擊自然災(zāi)害的能力，杜絕火災(zāi)爆炸事故發(fā)生。
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(本文作者：魏璠1 渠穎2 楊穎2 1.天津城市建設(shè)學(xué)院 能源與安全工程學(xué)院 天津 300384；2.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 天津 300074)
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