摘 要

摘　要：建立天然气调压站火灾、爆炸事故树，计算底事件的结构重要度。根据底事件的结构重要度，探讨了应采取的安全措施。关键词：天然气调压站 事故树　底事件结构重要度 安全措

摘　要：建立天然气调压站火灾、爆炸事故树，计算底事件的结构重要度。根据底事件的结构重要度，探讨了应采取的安全措施。

关键词：天然气调压站  事故树　底事件结构重要度  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

调压站是天然气输配系统中的重要组成部分，是连接不同压力级制管道、调节压力的设备，保证调压站可靠稳定运行是天然气输配系统安全运行的重点之一^[1]。2000年5月11日，昆明市春城路一座调压站发生火灾和爆炸事故，站内正在维修的6名工作人员受伤，附近的92户居民受灾，l6人被震碎的玻璃划伤，其中3人被烧成重伤。2010年11月10日，山东济南文化东路一座调压站因设备泄漏发生火灾和爆炸，周边多间房屋烧毁。因此，预防调压站的事故发生，特别是火灾、爆炸等恶性事故的发生尤其重要。

事故树分析法作为一种工程系统可靠性分析与评价的有效方法，可快速、全面、形象、简明地分析各种影响因素的相互关系，为分析调压站火灾、爆炸事故原因提供了有效手段^[2-6]。本文对事故树分析法在调压站事故原因分析的应用进行探讨。

2　事故树的建立

根据顶事件确定原则，将“调压站火灾、爆炸”作为顶事件^[7]。然后把引起顶事件发生的各种可能原因视为中间事件，采用类似的方法向下分析确定底事件，从而建立调压站火灾、爆炸事故树(见图1)。符号说明见表1。

 

 

图中T——调压站火灾、爆炸

M1——达到爆炸极限

M2——火源

M3——管道、设备泄漏

M4——生产生活明火

M5——火花

M6——雷击火花

M7——撞击火花

M8——静电火花

M9——避雷针失效

M10——人体静电

X1——气体监测及报警装置失效

X2——通风不良

X3——管道及设备上的阀门泄漏

X4——管道其他附件泄漏

X5——管道本体泄漏

X6——人员误操作

X7——站内吸烟

X8——站内违章动火

X9——使用非防爆电器

X10——使用电子通信工具

X11——雷击

X12——使用铁质工具工作

X13——穿带铁钉的鞋

X14——设备静电

X15——接地电阻超标

X16——引线损坏

X17——接地端损坏

X18——作业中与导体接触

X19——未穿防静电的工作服

3　底事件结构重要度计算分析

最小割集是导致顶事件发生的必要且充分的底事件的集合，最小割集的求法有：质数代人法、矩阵法、行列法、结构法、布尔代数法等，本文采用布尔代数法对最小割集进行求解。最小割集的计算式为：

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

将上式逐项进行代数展开计算，得到调压站火灾、爆炸事故树的最小割集分别为：{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}。

底事件结构重要度分析^[8]是从事故树结构上分析各底事件的重要性程度，是事故树定性分析的一部分。底事件结构重要度分析可采用两种方法^[9]：第一种是求底事件结构重要度系数，以系数大小排列各底事件的重要顺序，是比较精确的计算方法；第二种是根据最小割集或最小径集判断结构重要度顺序，是近似判断方法。本文采用第一种方法，底事件的结构重要度系数I(Xi)的近似计算式为：

 

式中I(Xi)——第i个底事件Xi的结构重要度系数

n——最小割集数量

y——中间变量，当第i个底事件Xi属于第j个最小割集时，y采用式(2)计算；当第i个底事件Xi不属于第j个最小割集时，y取1

Nj——第j个最小割集的底事件总数

由式(1)、(2)计算得到的各底事件结构重要度系数分别为：

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

各底事件的结构重要度系数由大到小的排序为：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)

由计算结果可知，底事件X1、X2(气体监测及报警装置失效、通风不良)的结构重要度系数最大，X3～X6的结构重要度系数也比较大。

4　安全措施

从各底事件的结构重要度系数排序可知，气体监测及报警装置失效、通风不良、泄漏事件、人员误操作、生产生活明火及静电火花是调压站发生火灾、爆炸的主要原因。因此，为防止调压站火灾、爆炸事故的发生，应重点考虑采取以下安全措施。

①定期检查调压站内的报警系统、通风系统。加强对站内可燃性气体含量的监测，并加强气体监测及报警装置的维护。

②正确选择设备上的阀门及管道附件，定期检查设备上阀门及管道附件的密封情况，加强日常安全维护和检测，防止因腐蚀等原因造成的泄漏。

③加强安全培训，重视事故中人的因素。上岗人员必须穿戴符合规定的防静电工作服和劳动保护用具，经常性地开展安全教育与业务技能培训与考核，增强员工的责任心。对于违章操作，要严肃处理，这是由于大多数底事件与人的不安全行为有着直接或间接的关系。

④严格控制火源。一方面，要加强安全检查，禁止在站内吸烟，严格执行有关动火的规章制度，严禁使用电子通信工具和非防爆电器。另一方面，上岗人员必须穿着符合规定的防静电工作服，杜绝使用铁质工具。

5　结语

随着天然气管网规模的不断发展，天然气运营安全也受到高度重视，天然气调压站的安全预防工作也成为重中之重。在实际运营和安全管理工作中，我们应在理论分析基础上，有针对性地采取安全措施，只有这样理论分析结果才有实际意义。

 

参考文献：

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[3]刘杨，贾冯睿，段常贵，等．城市埋地钢质燃气管道事故树的研究[J]．煤气与热力，2009，29(7)：A35-A38．

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[5]闫兰英，李红．事故树分析法在湿式储气罐安全评价的应用[J]．煤气与热力，2006，26(9)：13-15．

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本文作者：冯  涛

作者单位：北京市煤气热力工程设计院有限公司