趙 爽，姜虎生, 陳廣芳, 付路路, 馬文濤

（遼寧石油化工大學(xué) 環(huán)境與生物工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

基于事故樹分析的油庫燃爆事故安全評價(jià)研究

趙 爽，姜虎生, 陳廣芳, 付路路, 馬文濤

（遼寧石油化工大學(xué) 環(huán)境與生物工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

燃爆是油庫發(fā)生的危害性極大且最為經(jīng)典的一種事故。針對油庫事故的發(fā)生特點(diǎn)，結(jié)合青島中石化黃濰管線發(fā)生爆炸的例子，有側(cè)重點(diǎn)的得出了引起事故發(fā)生的重大危險(xiǎn)源，火源和油罐本身的泄露問題是導(dǎo)致事故發(fā)生的最為主要的因素。運(yùn)用事故樹分析法對油庫燃爆問題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，研究了各危險(xiǎn)源之間的因果關(guān)系，探討了油庫燃爆事故的發(fā)生發(fā)展模式，得出了各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度大小順序，為更好地維護(hù)油庫安全提供了科學(xué)的理論和數(shù)據(jù)支持。

油庫; 燃爆; 事故樹分析法

油庫是大量存儲石油等易燃、易爆油料的地方，如果油庫發(fā)生燃爆事故，將會造成不可估量的嚴(yán)重后果，最近青島中石化發(fā)生爆炸，也向我們提出了疑問，如何尋找一種最合適的安全評價(jià)方法進(jìn)行事故的預(yù)防已成為當(dāng)今非常重要的研究方向之一。

事故樹分析法（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）又稱故障樹分析法，是一種重要的演繹推理安全分析方法，而且得到了普遍的大范圍應(yīng)用[1]。事故樹分析方法可以用于核電站等復(fù)雜系統(tǒng)和其他各類系統(tǒng)的可靠性分析，同時(shí)也可以向成功樹進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本文章嘗試建立一個(gè)比較完整的油庫燃爆事故樹，并對其發(fā)生原因進(jìn)行重點(diǎn)研究。

1 油庫燃爆事故樹模型建立

油庫燃爆事故樹的編制是 FTA中最為關(guān)鍵的一環(huán)，根據(jù)基礎(chǔ)的調(diào)研資料，將頂上事件和其他原因事件通過邏輯門符號（表1，2）建立適用的事故樹如圖1所示[2-6]。

表1 事故樹事件符號及邏輯門說明Table 1 The accident tree event symbols and logic gates

圖1 油庫燃爆事故樹圖Fig.1 The accident tree graph of fuel depot explosion

表2 事故樹事件列表Table 2 The accident tree event list

2 事故樹基本事件分析

2.1 最小割集分析

事故樹頂事件的發(fā)生與否是由構(gòu)成事故樹的各種基本事件的狀態(tài)決定的。引起頂上事件發(fā)生的最低限度的基本原因事件的集合稱為最小割集[7]。建立布爾代數(shù)表達(dá)式，求解過程如下：

計(jì)算結(jié)果表明，油庫燃爆事故樹共有144個(gè)最小割集，其中42個(gè)三階最小割集，102個(gè)四階最小割集。每個(gè)最小割集都是頂上事件發(fā)生的一種可能途徑，所以油庫燃爆事故的發(fā)生具有很大的可能性，應(yīng)重點(diǎn)針對提出對策措施。

2.2 最小徑集分析

在同一事故樹中，使頂上事件不發(fā)生的最小限度的基本原因事件的集合稱為最小徑集[8]。求最小徑集的方法是利用其對偶的成功樹進(jìn)行求解。油庫燃爆成功樹圖如圖2所示。

圖2 油庫燃爆成功樹圖Fig.2 The successful tree graph of fuel depot explosion

求解過程如下：

經(jīng)分析可得最小徑集為：

該事故樹共有10個(gè)最小徑集，每一個(gè)最小徑集都是保證事故樹頂上事件不發(fā)生的一種途徑[9]。對X9、X10或 X11、X12、X13事件進(jìn)行控制是最容易的方案。

2.3 結(jié)構(gòu)重要度分析

由計(jì)算結(jié)果可知，該事故樹最小割集個(gè)數(shù)較多，最小徑集個(gè)數(shù)較少，所以利用最小徑集進(jìn)行定量分析計(jì)算較為方便[10]。

式中: k—最小徑集總數(shù);

kj—第j個(gè)最小徑集;

nj—第kj個(gè)最小徑集的基本事件數(shù)。

由公式可得：

由結(jié)構(gòu)重要度大小可知，明火、電火花、撞擊火花和油氣泄漏為事故發(fā)生的主要因素。

3 討 論

由上述綜合定性分析可得，該事故樹共有 144個(gè)最小割集，10個(gè)最小徑集，所以事故樹發(fā)生的可能方式有 144種，預(yù)防事故發(fā)生的可行方案有 10種[11]?？刂迫魏我粋€(gè)最小徑集中的基本原因事件都可預(yù)防事故的發(fā)生，{X9、X10}{X11、X12、X13}是最經(jīng)濟(jì)有效的兩種方案，只要使油管密封良好或者排風(fēng)正常就可排除事故；

由上述綜合定量分析可得，導(dǎo)致明火，電火花，撞擊火花產(chǎn)生的基本因素為最主要的原因，其次是油罐本身的原因，即油罐密封不好或敞開，換句話說，也就是在作業(yè)過程中避免鐵制工具、鐵釘鞋作業(yè)、油桶撞擊，禁止吸煙、動火，配備防爆電氣設(shè)施、防爆電器，或者采取可行措施使油罐密封良好，就可以預(yù)防該重大事故的發(fā)生。其他導(dǎo)致事故發(fā)生的因素具有基本等同的危險(xiǎn)性，但是也必須在平時(shí)的運(yùn)行過程中進(jìn)行重點(diǎn)觀察，進(jìn)行預(yù)防，因?yàn)槿魏挝⑿〉腻e漏都有可能導(dǎo)致大的災(zāi)難。

4 結(jié)束語

本文針對油庫燃爆事故的發(fā)生原因進(jìn)行了重點(diǎn)研究分析，得出了比較有側(cè)重性的預(yù)防措施。但是隨著石化行業(yè)的不斷快速發(fā)展，油庫設(shè)施和相應(yīng)規(guī)定也得到了很大程度的改革，較之前更具安全性，所以上述提出的基本發(fā)生原因和針對性措施都具有一定的局限性，因此，在后期的油庫燃爆安全分析中更應(yīng)該具體問題具體分析，與時(shí)俱進(jìn)，使之更加符合新時(shí)代的安全運(yùn)行要求。

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Safety Evaluation of Oil Depot Explosion Accident Based on Fault Tree Analysis

ZHAO Shuang，JIANG Hu-sheng，CHENG Guang-fang，F(xiàn)U Lu-lu，MA Wen-tao
（School of Environmental and Biological Engineering, Liaoning Shihua university, Liaoning Fushun 113001，China）

Explosion is one of the most classic accidents with great danger in oil tanks. Aiming at characteristics of depot accidents, combined with the example of Huangwei pipeline explosion, the major hazards that caused the accident were obtained: fire and tank leak itself are the most major factors leading to accidents. In this paper, system analysis on depot explosion issues was carried out with fault tree analysis, and the causal relationship between the various danger sources was studied, and the occurrence and development mode of the depot explosion accident was discussed, and the order of structure importance of every basic events was determined, which could provide scientific theory and data support for better safeguarding depot security.

Depot; Explosion; Fault tree analysis

TE 624

A

1671-0460（2014）12-2585-03

2014-04-10

趙爽（1990-），女，遼寧大連人，現(xiàn)就讀于遼寧石油化工大學(xué)，環(huán)境科學(xué)專業(yè)研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境影響評價(jià)，E-mail：286327750@qq.com。

姜虎生，男，山東德州人，副教授，主要從事環(huán)境污染生態(tài)的研究，E-mail：jianghs69@163.com。