基于事故樹分析的油庫燃爆事故安全評價研究

趙 爽，姜虎生, 陳廣芳, 付路路, 馬文濤

（遼寧石油化工大學 環境與生物工程學院，遼寧 撫順 113001）

基于事故樹分析的油庫燃爆事故安全評價研究

趙 爽，姜虎生, 陳廣芳, 付路路, 馬文濤

（遼寧石油化工大學 環境與生物工程學院，遼寧 撫順 113001）

燃爆是油庫發生的危害性極大且最為經典的一種事故。針對油庫事故的發生特點，結合青島中石化黃濰管線發生爆炸的例子，有側重點的得出了引起事故發生的重大危險源，火源和油罐本身的泄露問題是導致事故發生的最為主要的因素。運用事故樹分析法對油庫燃爆問題進行了系統的分析，研究了各危險源之間的因果關系，探討了油庫燃爆事故的發生發展模式，得出了各基本事件的結構重要度大小順序，為更好地維護油庫安全提供了科學的理論和數據支持。

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，如果油庫發生燃爆事故，將會造成不可估量的嚴重后果，最近青島中石化發生爆炸，也向我們提出了疑問，如何尋找一種最合適的安全評價方法進行事故的預防已成為當今非常重要的研究方向之一。

事故樹分析法（Fault Tree Analysis，FTA）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用[1]。事故樹分析方法可以用于核電站等復雜系統和其他各類系統的可靠性分析，同時也可以向成功樹進行轉換。本文章嘗試建立一個比較完整的油庫燃爆事故樹，并對其發生原因進行重點研究。

1 油庫燃爆事故樹模型建立

油庫燃爆事故樹的編制是 FTA中最為關鍵的一環，根據基礎的調研資料，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

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

計算結果表明，油庫燃爆事故樹共有144個最小割集，其中42個三階最小割集，102個四階最小割集。每個最小割集都是頂上事件發生的一種可能途徑，所以油庫燃爆事故的發生具有很大的可能性，應重點針對提出對策措施。

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：

經分析可得最小徑集為：

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

2.3 結構重要度分析

由計算結果可知，該事故樹最小割集個數較多，最小徑集個數較少，所以利用最小徑集進行定量分析計算較為方便[10]。

式中: k—最小徑集總數;

kj—第j個最小徑集;

nj—第kj個最小徑集的基本事件數。

由公式可得：

由結構重要度大小可知，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個最小割集，10個最小徑集，所以事故樹發生的可能方式有 144種，預防事故發生的可行方案有 10種[11]。控制任何一個最小徑集中的基本原因事件都可預防事故的發生，{X9、X10}{X11、X12、X13}是最經濟有效的兩種方案，只要使油管密封良好或者排風正常就可排除事故；

由上述綜合定量分析可得，導致明火，電火花，撞擊火花產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，也就是在作業過程中避免鐵制工具、鐵釘鞋作業、油桶撞擊，禁止吸煙、動火，配備防爆電氣設施、防爆電器，或者采取可行措施使油罐密封良好，就可以預防該重大事故的發生。其他導致事故發生的因素具有基本等同的危險性，但是也必須在平時的運行過程中進行重點觀察，進行預防，因為任何微小的錯漏都有可能導致大的災難。

4 結束語

本文針對油庫燃爆事故的發生原因進行了重點研究分析，得出了比較有側重性的預防措施。但是隨著石化行業的不斷快速發展，油庫設施和相應規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該具體問題具體分析，與時俱進，使之更加符合新時代的安全運行要求。

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

ZHAO Shuang，JIANG Hu-sheng，CHENG Guang-fang，FU 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，現就讀于遼寧石油化工大學，環境科學專業研究生，研究方向為環境影響評價，E-mail：286327750@qq.com。

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