基于FTA分析法的燃氣管道第三方破壞風險防控分析

摘 要：隨著城市燃氣的快速發(fā)展和廣泛應用，其安全問題已成為關系社會公共安全的重大問題。由于城市燃氣管理過程中，第三方破壞已逐漸成為導致燃氣管道事故的主要原因之一。基于故障樹分析法（FTA）原理，通過建立燃氣管道第三方破壞故障樹，并對故障樹的最小割集、最小徑集求取，分析事故發(fā)生的可能基本事件。結合燃氣公司安全監(jiān)管的工作條件，明確第三方破壞的風險防控工作重點和關鍵，以提高燃氣安全管理水平，杜絕災難性事故發(fā)生的風險隱患。

關鍵詞：FTA分析法 第三方破壞 最小割集 最小徑集 風險防控

1、引言

青島市燃氣搶維數(shù)據(jù)統(tǒng)計，第三方破壞已成為導致燃氣管道事故的主要原因之一，占近年來燃氣事故總量的50%以上。故障樹分析法對城市燃氣管道第三方破壞進行風險識別，找出可能導致事故發(fā)生的初始因素，通過對各因素間的邏輯關系的描述，發(fā)現(xiàn)和查明各種固有的或潛在的風險，找出薄弱環(huán)節(jié)，從而為燃氣管道第三方破壞事故分析和制定風險防控措施提供依據(jù)。

2、故障樹分析原理

2.1故障樹分析法（FTA-Fault Tree Analysis）

是1961年由美國貝爾電話實驗室H.A.Watson提出的，其理論基礎是集合論、概率論、圖論及數(shù)理統(tǒng)計。它把系統(tǒng)不希望出現(xiàn)的事件作為故障樹的頂事件，用規(guī)定的邏輯符號自上而下分析導致頂事件發(fā)生的所有可能的直接因素及其相互間的邏輯關系，并由此逐步深入分析，直到找出事故的基本原因，即故障樹的基本事件為止。故障樹的結構函數(shù)可用最小割集進行有效描述，其結構函數(shù)一般分為“或門”、“與門”兩種，通常采用布爾代數(shù)符號表示邏輯門的類型。或門描述一個或多個輸入事件的發(fā)生都導致輸出事件的發(fā)生；與門描述輸出的事件必須是在所有存在的輸入事件同時發(fā)生時才發(fā)生。

2.2故障樹的構建

頂端事件是故障樹分析的起點和主體，確定的頂端事件應針對分析對象的的特點，抓住主要的事故狀態(tài)，按照一種事故編制一個樹的原則進行具體分析。根據(jù)此原則，本文選擇“燃氣管道第三方破壞”作為頂端事件，而引起燃氣管道事故的失效原因為次頂事件，逐次深入分析，直到找出其故障樹事件的基本事件為止，由此構建燃氣管道第三方破壞的故障樹。表1為該故障樹對應的基本事件列表，該故障樹共考慮了外界施工損害、交通車輛損壞、違章占壓、管道損壞失效等18個基本事件。

3、故障樹分析

3.1基本分析

從構建的故障樹中，可以得出如下基本分析：

（1）從故障樹結構上看，從頂端事件向下有許多層次，層次距離頂端事件越近，則在那一層上的事件只要一發(fā)生，就可能導致事故的發(fā)生，其風險性越大；而距離頂端事件越遠的層次，其風險相對性較小。

（2）由于“與門”下面所連接的事件必須同時發(fā)生才能有輸出，因此能起到控制的作用；而“或門”下面所連接的任何事件只要一發(fā)生，都能有輸出，因此，“或門”只是一個通道，下面所連接的事件只要一個發(fā)生，上一層的事件就會發(fā)生，不能起到控制作用，風險性大；故障樹中“或門”越多，風險性就越大。

（3）從故障樹的結構看，中間事件雖然距頂端事件近，但其本身并不是獨立的因素，而是受到若干原因事件的影響，所以要控制和防止頂端事件的發(fā)生，應從基本事件著手采取措施。

（4）頂端事件以“或門”和中間事件相連時，任何一個中間事件發(fā)生，頂端事件都會發(fā)生，因此要特別注意頻率高的中間事件。

3.2最小割集的求取

最小割集主要表明的是系統(tǒng)的風險性，最小割集的數(shù)目越多，則代表系統(tǒng)風險越大。根據(jù)布爾代數(shù)的性質(zhì)，可把任何布爾函數(shù)化為析取標準形式，即：

式中， 是故障樹的割集。如果 中各項之間不存在包含關系，則該析取標準式為最簡析取標準式，那么 為結構函數(shù) 的最小割集。本文利用布爾代數(shù)求得該故障樹的最小割集為16個。這說明有16種模式可以引起事故的發(fā)生，由此可見控制頂事件最小割集中的基本事件發(fā)生就是燃氣管道第三方破壞風險防控的重點。

3.3最小徑集的求取

故障樹的最小徑集。可以采用布爾函數(shù)標準形式：

式中， 是故障樹的徑集。徑集反映的是與割集相反的意義，有幾個徑集就有幾個消除事故的途徑，因此為消除事故提供了可選擇的措施依據(jù)。本文中燃氣管道第三方破壞故障樹的最小徑集有4個。由此可見，預防燃氣管道第三方破壞事故必須從避免頂事件不發(fā)生的因素出發(fā)進行有效風險分析與防控。

3.4風險防控的重點、關鍵點確定

燃氣管道第三方破壞風險防控的關鍵點如下：

（1）依據(jù)2011年3月國家頒布實施的《城鎮(zhèn)燃氣管理條例》建立對市政建設施工單位的宣傳機制，按章加強施工現(xiàn)場的監(jiān)管，發(fā)現(xiàn)安全隱患或危及管網(wǎng)安全運行的及時報告和處置，對隱瞞不報，甚至不聽勸阻強行施工、野蠻施工的，依法嚴厲查處。

（2）管道巡查工作是保證燃氣管網(wǎng)安全、穩(wěn)定供氣的重要措施，也是防止管道損毀占壓等第三方破壞的有效方法，應根據(jù)巡查區(qū)域的管道分布和重點部位保護要求，選派責任心強、工作經(jīng)驗豐富和工作能力強的巡查人員掌握責任區(qū)內(nèi)各工地的施工動態(tài)，實施計劃、重點的監(jiān)護。

（3）聯(lián)合電力、自來水、通信、排水等管線單位建立和完善管線保護聯(lián)動平臺，及時通報相關工程建設動態(tài)，相互做好管線保護的溝通工作。

（4）嚴格按設計圖紙敷設管道，特別是取保管道的埋深，要求竣工圖紙與實際相符，從源頭上杜絕因管道埋設問題引起的挖破事故。

（5）加強第三方破壞燃氣管道的應急和搶修管理，制定專項應急預案，提升應急處理能力，有效控制第三方對燃氣管道的破壞影響，最大限度地降低事故風險程度。

4、結論

（1）基于故障樹分析法（FTA），建立城市燃氣管道第三方破壞故障樹；

（2）采用故障樹分析方法對燃氣管道第三方破壞故障樹進行分析：發(fā)生頂上事件的根本原因事件18個，最小割集16個，最小徑集4個，需實行嚴格的管線巡查和風險防控機制。

（3）城市燃氣管道第三方破壞風險防控工作的重點應圍繞避免人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)和管理缺陷，以指導燃氣企業(yè)有效地預防燃氣管道失效風險，杜絕災難性事故發(fā)生的安全隱患。

參考文獻：

[1]游赟、高龍柱等.故障樹分析技術在城市天然氣管道安全運行中的應用[J]. 油氣田地面工程，2010，29（1）：20-22.

[2]彭知軍.預防第三方施工對燃氣管道及設施破壞的措施[J].煤氣與熱力，2010，30（6）：23-28.

作者簡介：

趙劍（1976年1月），男，泰能天然氣有限公司，266000，工程師，工程部經(jīng)理。