天然气调压站火灾爆炸事故树分析_安全运行

摘要

摘要：采用事故树分析法，对天然气调压站火灾、爆炸事件进行定性分析。通过计算基本事件的结构重要度系数，认为点火源对燃气火灾爆炸的影响要大于燃气泄漏，提出了预防措施。关键词

摘要：采用事故树分析法，对天然气调压站火灾、爆炸事件进行定性分析。通过计算基本事件的结构重要度系数，认为点火源对燃气火灾爆炸的影响要大于燃气泄漏，提出了预防措施。

关键词：天然气调压站；事故树；点火源；燃气泄漏；火灾爆炸

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

调压站是天然气输配系统中的重要组成部分^[1]，是连接不同压力级制管道、调节压力的必需环节，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。本文采用事故树分析法，对天然气调压站火灾、爆炸事件进行定性分析，得出诱发事故的基本因素，从而提出有效的防范措施。

1 事故原因分析

导致燃气火灾爆炸最直接的原因可归纳为燃气泄漏及存在点火源两个方面。

1.1 燃气泄漏原因分析

① 施工质量问题

大部分事故都是由于没有安全技术措施、缺乏安全技术知识、不作安全技术交底、安全生产责任不落实、违章指挥、违章作业造成的。施工质量一方面决定于技术水平的高低，另一方面也受检验、监管控制。以下几个方面都会对施工质量产生影响：施工队伍技术水平较低；不按施工标准施工；检验控制不到位；施工验收不规范等。

② 系统缺陷

腐蚀和疲劳失效极易对燃气管道和设备造成危害，是导致燃气泄漏的主要原因。此外，天然气调压站内涉及大量管件、阀门、法兰、紧固件等元件，一旦元件出现破裂、损坏或失效的情况，势必会对输配系统产生危害。同时，如果监控仪表和安全元件出现问题导致功能缺失，就会加剧事故的扩大，造成严重后果。

③ 安全管理不规范

燃气系统运营过程中，人为操作失误极易引起天然气泄漏，因此必须建立相关的安全管理制度，以保证系统运行的安全。不规范的安全管理主要表现在：安全制度不健全；安全管理资料不全；安全管理法规宣传和执行不到位；企业自身安全意识较差等。

④ 第三方破坏

第三方对调压站系统的破坏主要分为自然因素和非自然因素两大类。其中自然因素主要有地质灾害、气候灾害和环境灾害3种形式，地震、雷电、低温、酸雨等都会对设备产生影响，严重时会导致燃气泄漏事故。外力破坏是非自然因素的主要表现形式，如城市施工、人为蓄意破坏等，也是造成燃气设施损坏的主要因素之一。

1.2 点火源分析

① 禁区内的施工动火、雷电、静电火花、金属撞击火花、吸烟、高温等均可成为点火源。

② 如果站内生活区与生产区间距不符合要求，生活区使用明火时，也可能成为点火源。

③ 电气设施、自控仪表防爆性能差，电气短路、过载都会导致电火花和电弧的产生，从而引发火灾事故。

2 事故树分析

事故树分析方法是对既定系统可能出现的事故条件及可能导致的灾害后果，按工艺流程、先后次序和因果关系绘制成图，表示导致灾害、伤害事故的各种因素之间的逻辑关系^[2]。该方法形象、简洁且易于制定减小风险对策，在燃气输配系统的事故分析中应用较广泛^[3～8]。

2.1 事故树的建立

将调压站的火灾爆炸事故作为事故树顶事件，将天然气泄漏、存在点火源作为次顶事件。采用此方法逐步深入细化，直至列出底事件。天然气调压站火灾爆炸事故树见图1，其中T表示顶事件；M_i(i=1～11)表示中间事件；X_i(i=1～26)表示底事件；·表示逻辑与门；+表示逻辑或门。

2.2 最小径集计算

最小径集计算是定性分析的重要过程，采用布尔代数计算最小径集^[9]。

经推导得到3个最小径集(P₁、P₂、P₃)：

2.3 结构重要度计算

用最小径集近似判断各基本事件的结构重要度系数，从结构上分析各基本事件的状态对顶上事件状态的影响程度。基本事件的结构重要度系数可通过下式计算：

式中I_i——基本事件X_i的结构重要度系数

X_i∈P_j——基本事件置属于最小径集P_j

n_j——基本事件X_i所在最小径集包含基本事件的个数

含有基本事件X₆、X₇、……、X₂₀的最小径集均为2个，其中最小径集P₁包含的基本事件数是18个，最小径集P₂包含的基本事件数是17个，则由式(4)得基本事件X₆、X₇、……、X₂₀的结构重要度系数为：

I₆=I₇=…=I₂₀=0.0000229

含有基本事件X₁、X₂、X₃的最小径集为1个，该径集P₃包含的基本事件数是18个，则由式(4)得基本事件X₁、X₂、X₃的结构重要度系数为：

I₁=I₂=I₃=0.00000763

含有基本事件X₄、X₅的最小径集为1个，该径集P₂包含的基本事件数是17个，则由式(4)得基本事件X₄、X₅的结构重要度系数为：

I₄=I₅=0.0000153

含有基本事件X₂₁、X₂₂、……、X₂₆的最小径集为1个，该径集P₃包含的基本事件数是6个，则由式(4)得基本事件X₂₁、X₂₂、……、X₂₆的结构重要度系数为：

I₂₁=I₂₂=…=I₂₆=0.03125

因此，可得到事故树基本事件的结构重要度系数排序为：

I₂₁=I₂₂=…=I₂₆＞I₆=I₇=…=I₂₀＞I₄=I₅＞I₁=I₂=I₃

可见，在导致燃气火灾爆炸事故的两个影响因素中，点火源的作用要大于燃气泄漏的影响。

2.4 防范措施分析

在构成事故树的基本事件中，点火源各基本事件的结构重要度系数最大，因此，在天然气调压站着火爆炸事故中，要重点对火源进行防范。在实际中要制定完备的火源管理制度并严格执行，以防止该类基本事件的发生。

天然气泄漏是导致火灾、爆炸的必要条件之一。在本事故树所列20个导致天然气泄漏的基本事件中，根据结构重要度系数的大小可分为3类。X₆～X₂₀基本事件的结构重要度系数最大，可见定期对设备进行检查、强化安全管理制度、制定应急预案以提高抵抗灾害的能力是避免泄漏事故发生的重要措施。X₄、X₅两个基本事件的结构重要度系数次之，表明对施工过程进行监管、对施工质量进行检验是规范施工的有效手段，较高的施工质量是减少泄漏事故的基本前提。X₁、X₂、X₃基本事件的结构重要度系数最小但也非常重要，施工必须选择有压力管道安装资质的单位，而且技术水平必须过硬，才能保证工程质量。

3 结论

① 采用事故树方法对调压站火灾爆炸事故进行了定性分析，该事故树共有3个最小径集，保证顶事件的安全可从控制燃气泄漏基本事件或点火源基本事件实现。

② 通过对基本事件进行结构重要度排序，点火源对燃气火灾爆炸的影响要大于燃气泄漏，因此，要对明火、静电、雷击等足够重视，在系统运行过程中应实行安全用火制度，采取有效的防雷、防静电措施。

③ 为了防止燃气泄漏的发生，要严格按照规定进行施工及管理，对管道设备加强日常巡视、检修，强化职工培训，制定操作规程，保证安全施工和运营。同时要制定应急预案，提高系统抗击自然灾害的能力，杜绝火灾爆炸事故发生。

参考文献：

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[9] 汪元辉.安全系统工程[M].天津：天津大学出版社，1999：154-160.

(本文作者：魏璠¹ 渠颖² 杨颖² 1.天津城市建设学院能源与安全工程学院天津 300384；2.中国市政工程华北设计研究总院天津 300074)