油罐火灾爆炸故障树分析

第 22卷第 1期 2004年3月 天 然 气 与 石 油 Natural Gas And Oil V01．22．No．1 Mar．2004 文章编号：1006—5539(2004)01—0027—04 ；： 孙兆强 ，赵连河 ，郑贤斌2 (1．中石化管道储运公司襄樊输油处，湖北 襄樊 441002； 2．石油大学(华东)机电 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 系，山东 东营 257061) 摘 要：油罐火灾爆炸主要由点火源和油气泄漏造成的。文章应用故障树 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 法(VTA)对 点火源和油气泄漏的基本原因进行分析，建立了油罐火灾爆炸故障树。采用布尔代数化简法 求出系统的最小径集，给出了故障树顶上事件发生概率和基本事件的三种重要度分析。通过 对系统的故障树分析，定性和定量地探讨了引起油罐火灾爆炸的主要原因，提出了相应的改进 措施。油罐火灾爆炸故障树分析的结果可为已建油罐的管理、维修和新建油罐的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 提供理 论指导。 关键词：油罐；火灾爆炸；故障树；分析 中图分类号：TE972．02；TE687 文献标识码：A 0 前言 近20年来，油罐发展的明显趋势是大型化 ll。 随着油气储备量的增加，油罐的规模和数量也大幅 度地增加。在已建和新建的油罐运行过程中，油罐 由于受到人、物或环境等因素的影响或破坏而发生 火灾爆炸事故的概率也相应地增大。大型化的油罐 一 旦发生火灾爆炸所造成的损失更是难以估计。因 此，如何安全有效地管理和维修油罐，提高油罐的安 全可靠性，已是当前安全管理工作所面临的一个重 大课题。故障树分析法(FTA法)是分析复杂、大型 系统安全可靠性的有效工具_2 J。通过油罐火灾爆 炸故障树分析，可找出系统存在的薄弱环节，然后进 标准孔间距。低位角钢的开孔与边缘板上部安装孔 中心线必须在同一垂直平面。 c)根据管式充液密封操作温度范围，严格控制 进出罐油温及有效控制蒸汽除蜡装置的运行，避免 油温过高造成密封装置的过早老化。 d)管式充密封系统投用后，每半年应检查一次 密封效果，考虑到充液软管内液介质的挥发，使用若 干年后，根据管式充液一次密封与罐壁的接触高度， 可适当增加充液软管内介质，保证密封效果。 4 结束语 管式密封技术由于补偿性好，能够适应环行空 间偏差较大的储罐，因此我单位在沧州2座5×104 m3，临邑2座 5×10 m3浮顶油罐中采用了安徽安 庆特种橡胶制品有限公司生产的管式密封系统。据 初步测定采用管式密封系统的油罐浮顶表面油气浓 度由原来的7％下降到3％以下，取得良好经济效益 和社会效益。 参考文献： [1] 郭光臣，董文兰，张志廉．油库设计与管理[M]．北京： 石油工业出版社，1980． [2] 石油化学工业部供应局，石油工业常用材料手册编写 组．石油工业常用材料手册(修订本，第三册)[M]．北 京：石油化学工业出版社 ，1978． [3] 化工部橡胶工业研究所编写组．特种橡胶的工业运用 [M]．北京：化学工业出版社，1978． 收稿日期：2003—10—08；修回日期：2003—11—03 作者简介：孙兆强(1964一)，男，河北唐山人，工程师，本科，毕业于武汉大学企事业行政管理专业，主要从事油气储运生产 及安全管理工作。电话：(0710)3216209。 维普资讯 http://www.cqvip.com 天 然 气 与 石 油 2004血 行相应的整改，从而提高了油库系统的安全性。 1 油罐火灾爆炸故障树的建立 1．1 故障树分析方法 故障树分析方法(FTA)是一种图形演绎法，是 从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树分析方 法。这种树是一种逻辑分析过程，遵从逻辑学演绎 分析原则(即从结果到原因的分析原则)。因而把系 统不希望出现的事件作为故障树的顶事件，用逻辑 “与”或“或”门自上而下地分析导致顶事件发生的所 有可能的直接原因及相互间的逻辑关系，并由此逐 步深入，直到找出事故的基本原因，即为故障树的基 本事件。 对系统进行故障树分析是对系统的更深层次的 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 过程。故障树能够找到最小径集，其中所有基 本事件都发生了顶事件就会发生。因而，它给人们 指出采取保护措施的方法。此外，基本原因事件除 了元件故障之外，还可以包括其它各种原因，以及人 的失误、指令的故障等，这是其它分析方法所不能比 拟的。故障树分析已经成为安全系统工程的主要分 析方法。 1．2 故障树分析的基本程序 FTA法的基本程序 J：熟悉系统一调查事故一 确定顶事件一确定目标一调查原因事件一编制故障 树一定性分析一定量分析一安全评价。故障树分析 过程大致可分为 9个步骤。第 1～5步是分析的准 备阶段，也是分析的基础，属于传统安全管理。第6 步作图是分析正确与否的关键。第 7步定性分析是 分析的核心。第 8步定量分析是分析的方向，即用 数据表示安全与否。第9步安全性评价是目的。 1．3 油罐火灾爆炸故障树的建立 通过对油罐火灾爆炸事故资料的分析，了解事 故发生的原因及相互间的逻辑关系，确定分析系统 故障树的顶事件——油罐火灾爆炸。引起油罐火灾 爆炸的直接原因是点火源，油气达可燃或可爆浓度， 以及油气中混有的空气，这三个原因同时满足时才 会导致油罐火灾爆炸。由于混入的空气中含有的氧 气天然存在，故以点火源，油气达可燃浓度和油气达 可爆浓度为次顶事件。如此类推，分析导致顶事件 发生的所有基本事件及逻辑关系，建立其故障树。 油罐火灾爆炸的故障树图见图1。 I 图1 油罐火灾爆炸的故障树图 2 油罐火灾爆炸故障树分析 2．1 定性分析 故障树分析的任务是求出故障树的全部最小径 集或最小割集。如果故障树中与门很多，最小割集 就少，说明该系统为安全；如果或门多，最小割集就 多，说明该系统较为危险 J。油库火灾、爆炸系统 的或门7个，与门5个，即故障树或门多，则定性分 析最好从最小径集人手。最小径集就是顶事件不发 生所必需的最低限度的径集。一个最小径集中的基 维普资讯 http://www.cqvip.com 第22卷第1期 孙兆强，等：油罐火灾爆炸故障树分析 29 本事件都不发生，就可使顶事件不发生。故障树中 有几个最小径集，就有几种可能的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，并掌握系统 的安全性如何，为控制事故提供依据。故障树中最 小径集越多，系统就越安全。下面介绍采用布尔代 数化简，得到若干交集的并集，每个交集都是成功树 的最小割集，也就是原故障树的最小径集。 图1的全部最小径集为： T =Xl X3X4X5X6X7X9X10Xl1 XI2+Xl X3 X4X5X6X8X9XIoXII XI2+X2X3X4X5 X6X7X9XIoXII XI2+X2X3X4X5X6X8 X9X10Xl1XI2+X13X15X16Xl7Xl8X19X20 X21+X13X15Xl6Xl7Xl8XI9X2oX22+Xl3 X23+X14X15Xl6Xl7Xl8X19X20X21+XI4 X15X16X17X18X19X20X22+X14X23+X24 (1) 由式(1)可知，该故障树由1个一阶最小径集，2 个二阶最小径集，4个八阶最小径集和 4个十阶最 小径集组成。从直观角度，一般以消除少事件最小 径集中的基本事件，可能最省工、省钱、最有效。因 为消除一个基本事件一般比消除两个或多个基本事 件容易。该故障树共 11个最小径集，可先考虑1个 一 阶最小径集的基本事件 24，2个二阶最小径集以 及基本事件23。 结构重要度分析是假定各基本事件的发生概率 相等情况下，分析各基本事件的发生对顶事件发生 的影响程度。这是一种定性分析。 计算结构重要度，可得： (24)> (23)> (13)= (14)> (15)= (16)= (17)= (18)= (19)= (20)> (21)= (22)> (3)= (4)= (5)= (6)= (9)= (10)= (11)= (12)> (1)= (2) = (7)= (8) 可见，油罐火灾爆炸事故发生主要是由于油气 达可燃浓度和点火源的存在，再加之达到油气爆炸 极限条件，共有24个基本事件。油品泄漏和油气泄 漏以及通风不良造成油气达可燃浓度，则油气达可 燃浓度的基本事件的结构重要度最大。但是点火源 的基本原因事件也予以同样重视。在基本事件中， 防雷电和自燃火源可根据事故控制措施分析表执 行。油库首先是要使通风良好，并应将计量口关闭 严密，其次要定期检查阻火器防火网的可靠性。 2．2 定量分析 故障树的定量分析包括顶事件发生概率的计算 和基本事件的重要度分析两部分。 2．2．1 顶事件发生概率的计算 已知故障树的全部最小径集 K1，K2，⋯，K 。 =11。如果已知基本事件 Xf的发生概率 ，i= 1，2，⋯，24，则顶事件 T的发生概率公式为： g=1一∑Ⅱ (1．q )+ ∑ Ⅱ (卜q )一· r=1 xi∈P r l≤r≤≤ ∈Pr +(一1) Ⅱ(卜 qi) (2) r=l 式中 r，s——最小径集的序数； l l——数学运算符号，求概率积； — — 数学运算符号，求 项和； r=l X ∈P Y ——第 i个基本事件X 或属于第 r 个最小径集，或属于第 S 个最小径集； 1≤rX13>X21>X22>X4>Xn=XI2>X9= Xlo X2o>X15=X18=X17=Xl6>X19>X3>X6 >X5>X23>X24>X8=X7=X2=X1 维普资讯 http://www.cqvip.com 天 然 气 与 石 油 2004正 2．2．3 临界重要度分析 临界结构事件重要度是以各基本原因事件概率 的变化与顶事件发生概率变化之比来确定基本事件 的重要度。它是从敏感度和自身发生概率大小的双 重角度反映基本事件的重要度。 临界重要度系数按(4)式计算： ㈤ ㈤ (4) g 式中：符号意义同前。 计算结果表明，通风不良是最重要的基本事件， 其次是罐内存在可燃油气和罐内混入空气。 临界重要度的排序为： X23>X14>X13> X21= X22> X24> X20> X15 >X16=X17= X18=X19> Xll= X12> X9= Xlo> X5=X6> X4>X3>X7=X8=X2：X1 由此可得到原因事件重要度由大到小的排序 为： a)油气达可燃或可爆浓度；b)明火；C)电器火 花；d)静电火花；e)雷电火花；f)铁制器具撞击；g)人 为因素；h)自燃火源。 3 油罐火灾爆炸主要影响因素 对油罐的火灾，爆炸故障树以及全部最小径集 进行分析，发现油罐发生火灾、爆炸主要有以下原 因： a)点火源，首先是明火、电器火花、静电火花、其 次是雷电火花、使用铁制器具、自燃火源。 控制点火源的措施是： (a)防止开闭油罐出入口时的撞击须将其出人 口加胶圈保护，罐区内严禁穿钉子鞋，化纤衣服进 入，地面应为不发火地面等； (b)电火花的控制主要是对电气设备采取防爆 措施，安装防爆设备等； (c)防止和消除静电火花应使油罐设备接地或 使用消电器等防止静电积聚； (d)设立明显的禁烟标志； (e)进入罐区的机动车辆应安装排气管火星熄 灭装置等； (f)应装避雷针等防雷装置； (g)应减少铁制器具的撞击与摩擦。 b)油气可燃浓度，主要是由油品挥发和油气泄 漏以及通风不畅引起。 泄漏主要从罐区内向大气泄漏和罐外吸人。引 起泄漏的原因很多，归纳起来有：设备遭损坏，包括 腐蚀、阀门损坏、呼吸阀失效等；运转和控制不当；维 修、防护欠缺；人为误操作等。 防止泄漏的关键：(a)防止出现误操作；(b)加强 设备维护、检查；(C)禁止超量、超温、超压灌装；(d) 加强技术培训和防火安全教育。 制止泄漏的措施主要是：(a)安装检测报警装 置，早发现、早处理；(b)发现泄漏立即应采取通风、 置换，或吹扫、捕集等方法处理；(c)及时采取堵漏、 补漏等措施修复，避免外漏的继续。 4 结论 a)本文以燃烧三角形为基础并综合考虑了引起 油罐火灾、爆炸的主要基本事件，运用安全系统工程 中最重要的分析方法(n、A法)，建立在科学量化研 究基础上，使油罐火灾、爆炸的评判更有依据，为油 罐的安全可靠性评判提供了一种科学可行的评判方 法。 b)油罐火灾、爆炸故障树共有24个基本事件， 11个最小径集。这些最小径集为控制油罐火灾、爆 炸事故提供了依据。通过求解顶事件发生概率和对 基本事件重要度分析，确定影响故障树顶事件发生 的主要原因，提出了相应的改进措施，以降低顶事件 (油罐火灾爆炸)的概率值。 c)故障树分析法简明、直观，是分析、预测和控 制事故的有效方法，更是系统安全综合评价的中心 环节。该方法运算量较大，但复杂的运算可由计算 机软件，如美国 SETS和德国的 RISA以及国内清 华大学核研究与工物系联合开发的FTAS程序很快 就完成 FTA的定性分析和定量分析，可操作性 强[5I。 参考文献： [1] 潘家华．油气储运工程论文集[M]．北京：石油工业出 版社，1993．181． [2] 黄祥瑞．可靠性工程[M]．北京：清华大学出版社， 1990． [3] 冯肇瑞，崔国璋．安全系统工程[M]．北京：冶金工业出 版社，1987．132，89—91． [4] Ro~rt T，Clmen and R)bert L．Winter．Combining probability d~tributions from experts in risk analysis[J]， Risk Analysis，1999，19(2)：187 203． [5] 胡二邦，彭理通，陆雍森，等．环境风险评价(实用技术 和方法)[M]．北京：中国环境科学出版社，2000．48— 49． 维普资讯 http://www.cqvip.com