事故樹分析法在液化石油氣罐風險評價中的應用

晉 衛

（成都鐵路石油化工實業有限公司 成都西南油品運輸配送有限公司，四川 成都 610081）

大量事故案例表明，易燃液化氣體儲罐區易發生火災爆炸事故，事故一旦發生，損失巨大。究其原因主要是易燃液化氣體本身固有的危險性、儲存設施不健全和安全管理不利造成的[1]。為減少事故發生、保障人身財產安全，擬用事故樹分析法對液化石油氣罐區的安全風險進行分析評價，找出事故原因，并制定出相應的對策措施，以期引起重視，防患于未然。

1 事故樹分析原理

事故樹分析法(FTA)又稱故障樹分析，是一種邏輯演繹系統安全分析法。20世紀60年代，由美國貝爾電話研究所首先提出，在20世紀80年代初引入我國。目前，FTA作為安全系統工程中一種進行安全分析、評價和事故預測的先進科學方法，已得到國內外的公認和廣泛應用，成為定性和定量預測與預防事故的主要方法。事故樹分析法以系統較易發生且后果嚴重的事故(即頂上事件)作為分析目標，通過調查與該事故有關的所有原因事件和各種因素，經過層層分析，逐級找出最終不能再分解的直接原因事件(危險因素)用邏輯門符號連接起來，得到可形象、簡潔表達其邏輯關系(或稱因果關系)的邏輯圖形，即事故樹圖。通過對事故樹簡化、計算，求出最小割集、最小徑集和基本事件結構重要度，進行事故樹定性分析。

在事故樹中凡能導致頂上事件發生的基本事件的集合稱作割集。能導致頂上事件發生的最低限度基本事件的集合稱為最小割集。最小割集中全部基本事件均發生時，則頂上事件一定發生，而最小割集中任一基本事件不發生，頂上事件未必一定不會發生。最小割集表達了系統的危險性，每個最小割集都是頂上事件發生的一種可能渠道，最小割集的數目越多，系統越危險。在事故樹中凡是不能導致頂上事件發生、最低限度的基本事件的集合，稱為最小徑集。最小徑集中全部基本事件均發生時，則頂上事件一定不會發生，而在最小徑集中，任何一個基本事件發生，便不能保證一定不發生頂上事件。因此，最小徑集表達了系統的安全性，每一個最小徑集是預防頂上事件發生的有效途徑之一，最小徑集的數目越多，系統越安全。結構重要度分析是分析基本事件對頂上事件影響程度，根據分析的結果，找出事故發生的主要原因，探明控制頂上事件發生的有效途徑，確定安全對策措施，制定應急預案[2]。

2 液化石油氣罐事故原因分析

液化石油氣罐事故發生的原因復雜。和其他事故一樣，其致因(或預防)由3個因素構成：一是物的因素，即物質或物品本身的組成、結構、穩定性；客觀環境條件；為安全和作業而使用的貨物包裝、裝卸及運輸工具、設施和設備等。二是人的因素，指人的思想、工作態度、技能水平、安全行為等。三是管理因素，包括政策、法規、規章、制度的制定和執行；安全管理機構、機制；安全監督保證等。

根據上述分析，結合鐵路危險貨物運輸的特點，分析液化石油氣罐發生事故的原因主要存在以下3個方面。

2.1 物的因素

2.1.1 溫度和明火

溫度對絕大多數危險貨物有著直接的影響。這是因為物質的物理狀態和化學反應速度與溫度有關。罐車運輸的液化石油氣體受熱后氣體膨脹，在壓力超過容器極限值時，會造成爆炸。明火一般系指具有可見燃燒光點 (焰) 的著火現象 (包括隱燃)。明火對液化石油氣罐的危害，一方面是直接大面積加熱產生高溫，使其發生火災、爆炸等事故；另一方面是在易燃蒸氣、爆炸混合氣體、粉塵存在的條件下，因局部明火作用引起急劇連鎖反應而發生燃燒、爆炸。

鐵路運輸中，造成高溫、明火的原因主要是日光直接照曬、夏季溫度升高和外界火源。外界火源包括生活取暖、炊食用火、吸煙、機動車排煙、生產用火及雷電、靜電閃火等。

2.1.2 機械作用

液化石油氣罐在運輸過程中容易受到的機械作用主要包括裝卸、調車溜放及途中運行造成的沖擊、摩擦。這些機械作用的結果，將導致產生局部高熱和火花，進而造成事故。

2.1.3 設施設備

（1）車輛超載、超裝現象。液化石油氣罐車充裝量不得超過該罐車按規定充裝介質計算的車輛最大容許裝載量，否則易造成事故隱患。

（2）車輛狀態。①車種、貨種相符，嚴格控制車種代用。②及時進行設備的檢修，避免存在檢修過期、扣修未修的情況發生。③零部件的日常檢查。如罐車人孔蓋膠(鉛)墊及螺栓喪失功能，致使罐體易發生泄露。特別是罐車安全附件密封不嚴，安全閥失靈。④檢修車質量。⑤罐體外觀標記涂打規范。

（3）裝備齊全。部分企業為押運員配備的裝備不足，防護、維修、消防、通信、檢測、備件、照明等工具和用品攜帶不全，造成一定的安全隱患。

2.2 人的因素

2.2.1 作業環節

（1）受理、承運時應嚴格把關，杜絕證件不全、違反辦理限制、運單“托運人記事”欄填寫內容不全、不規范等；

（2）裝卸作業前須注意裝卸作業事項傳達，避免卸車前通風時間不足、工具打火，消防器具不帶或不全、錯帶的情況發生；

（3）調車、編組作業時嚴格執行“編組隔離”、“停止制動”、“連掛車組”的規定。

（4）途中作業時嚴格執行貨檢員雙人雙檢、車前會簽制度。

2.2.2 押運人員

（1）現場監控。若押運員裝車不在現場，難以對押運的車輛和裝載狀態有詳盡的了解，如遇突發情況難以及時處理。

（2）嚴格執行有關規定。嚴格遵守“全程押運”的規定，避免押運人數不足、漏乘、缺乘的現象發生。

（3）業務素質。有的押運員對所押運貨物的特性和安全防護、應急常識知之甚少，缺乏施救能力。2.3 管理因素

（1）責任制度履行。對危險貨物運輸中的問題、隱患、事故嚴格執行“四不放過”(事故原因沒查清不放過、事故責任者沒有受到嚴肅處理不放過、沒有受到教育不放過、防患措施沒有落實不放過)。

（2）管理到位。主管安全領導對重大“危險源”、危險環節、危險崗位及信息化建設的重要性應該有深刻的認識，措施到位。

3 液化石油氣罐事故原因調查及事故樹編制

液化石油氣 (鐵危編號21053，屬易燃液體)，主要成分為丙烷、丁烷、丙烯、丁烯，閃點-74 ℃，爆炸上限9.65%，爆炸下限2.25%，極易燃，與空氣混合形成爆炸性混合物，遇熱源和明火即燃燒爆炸。液化石油氣罐是一種封閉型的壓力容器，由于維修、檢查、使用的諸多因素，造成液化石油氣罐爆炸的原因有很多。通過事故案例調查分析得出，引起液化石油氣罐爆炸的原因分2類：與火源接觸、泄露。現以液化石油氣罐爆炸為頂上事件，逐級分析導致事故發生的各種原因，編制液化石油氣罐爆炸事故樹，如圖1所示。

4 液化石油氣罐爆炸事故樹分析

4.1 求事故的最小割集

結構函數式T=A B Q=(C1+X1+C2+C3+C4)(X24+X25+X26+X27+X28)Q={(X2+X3+X4+X5)+X1+(X6+X7)+[X8X9+X10+ (X11+X12+X13)(X14+X15+X16)]+(X17+X18+X19+X20+X21+X22+X23)}(X24+X25+X26+X27+X28)Q=QX1X24+QX1X25+QX1X26+QX1X27+QX1X28+QX2X24+…+QX22X27+QX22X28+QX23X24+QX23X25+QX23X26+QX23X27+QX23X28

通過分析該事故樹的28個基本事件，可以得出下列125個最小割集：

4.2 結構重要度分析

根據以上結果，運用結構重要度近似方法進行分析。

分析125個最小割集，可以發現，條件事件Q存在于每一個割集中，所以其結構重要度最大；基本事件X24、X25、X26、X27、X28(油氣泄漏的各基本事件)其結構重要度次之，其余事件結構重要度相對較小。由此得出的結構重要度順序：

由事故樹分析可知，火源與達到爆炸極限的混合氣構成了液化石油氣罐區爆炸事故發生的要素。條件事件Q(達到爆炸極限)結構重要系數最大，是燃爆事故發生的最重要條件，這就要求我們采取針對措施，如在儲罐附近安裝氣體報警裝置，對混合氣濃度進行監測，一旦接近危險濃度立刻報警，使管理人員立即采取預防措施，可避免事故發生。構成油氣泄漏的基本事件結構重要度次之，由此可知，液化石油氣罐的密封是否良好對防止燃爆事故十分重要。另外，加強罐區安全管理，嚴禁吸煙和使用明火，防止鐵器撞擊，防止產生靜電火花及罐區內電氣設備要符合防火防爆要求等，也是防止燃爆事故發生的必要條件。

5 安全措施

針對液化石油氣罐事故的原因分析，應采用以下安全措施：

（1）認真查找隱患，全力整頓作業過程。從規章制度、設備狀況、作業標準、日常管理、報告制度、人員素質等方面查找隱患和問題，大力整頓受理、承運、裝車、計量、押運、編組、隔離、交付等各工種及各環節，采取有針對性的措施，全面提高液化氣運輸安全水平。

（2）著力解決液化氣罐車質量問題。有關部門要對液化氣罐車特別是安全閥的檢修質量進行全面檢查，針對液化氣罐車安全閥缺陷問題，配合相關部門研究改進安全閥等關鍵部件，提高安全系數，保證運輸安全。

（3）嚴格危險貨物自備罐車受理程序。要防止亂裝亂用，要求自備罐車裝運“四統一”，即罐車產權單位為托運人的，《托運人資質證書》的單位名稱必須與《危險貨物罐車安全合格證》、《押運員證》、《培訓合格證》的單位名稱相統一；罐車產權單位為收貨人的，罐車產權單位名稱必須與《危險貨物罐車安全合格證》、《押運員證》、《培訓合格證》的單位名稱相統一；貨物品名、托運人、收貨人、發到站、專用線(專用鐵路)等須與《辦理規定》中公布的相統一；貨物品名須與《危險貨物罐車安全合格證》中的品名及罐車標記品名相統一。

（4）加強對押運人的管理。對負責押運液化石油氣的押運人員，要對其嚴格實行監督管理區段負責制，各車站對押運人的監管要納入崗位責任制。押運人隨車到達技術作業站時，要按規定到車站報到并簽認，車站發現押運人不足或無人押運時應扣車處理，并立即發電通知相關車站等單位。貨運部門要進一步加強押運人管理工作，嚴格押運人培訓考核證書的發放。

（5）完善應急預案和施救網絡。要積極與地方政府安全管理部門溝通匯報，并與消防、環保、質檢等單位搞好配合，認真做好危險貨物辦理站、專用線的合理布局。對各品類危險貨物運輸要制定相應的應急預案。各技術作業站和危險貨物運輸辦理站，要與各施救單位保持聯系，開展經常性的危險貨物運輸安全預案演練。

（6）提高技術裝備水平。充分利用鐵路運輸管理信息系統和自動列車監控系統，對危險貨物自備罐車運輸實行全程監控。在危險貨物辦理站和技術作業站等重點單位配備氣體監測儀等設備，及時檢測和處理危險貨物泄漏事故隱患。重視和加強編組站等技術作業站安全設施的建設，配備基本的消防設施設備，暢通消防通道，提高事故救援能力，把事故損失和影響降到最低。

（7）提高專業隊伍素質。要根據鐵路危險貨物運輸的特殊性、復雜性，明確危險貨物運輸安全管理機構職責，保證危險貨物運輸管理人員相對穩定。要加強專業技術培訓，不斷提高從業人員的技術業務素質。

6 結束語

事故樹分析最突出的優點是可以找出事故發生的直接原因事件，并可以分析事故潛在原因事件。通過求解最小割集，進而分析其結構重要度，得出各基本事件的結構重要度順序，為采取經濟有效的安全對策措施，防止事故發生提供科學依據[1]。

[1]蘆雙京. 事故樹分析法在汽油等易燃易爆風險評價中的應用[J]. 河北環境科學. 2004(4)：46-47.

[2]袁淑芳. 氧氣瓶安全風險事故樹分析[J]. 長春工業大學學報(自然科學版). 2009(1)：94-99.