FTA建模研究CNG加氣站爆炸事故重要致因及預防措施

（石首市天然氣有限公司 湖北 434400）

1.概述

根據陳杰、吳宗之為代表的學者研究，其統計了100起CNG加氣站的典型事故案例，全面分析了CNG加氣站的事故特點[1]。結果表明CNG加氣站事故高發部位與設施集中在售氣系統、儲氣系統以及CNG壓縮系統中，且所有事故類型中，爆炸的危險性最大，損失最嚴重，必須避免或減少此類事故發生，保障人員安全和生產安全。采用事故樹建模的方法系統化的探尋導致爆炸事故的各基本事件的組合，定性分析導致CNG加氣站爆炸事故的可能故障模式，可深入解析引發CNG加氣站爆炸事故的各基本要素，為事故預防提供科學支持和參考。

2.CNG加氣站爆炸事故樹建模

事故樹建模分析是系統安全工程的基本分析方法之一，不僅可以分析出事故的直接原因，也能分析出事故的潛在原因，其邏輯性強、方法實用，既可對所研究的問題進行定性研究，也可進行定量研究，由于其是系統安全工程較常用的方法，故本文對其基本理論不再詳細介紹，具體可參看文獻[2]。本事故樹建模的頂事件為CNG加氣站爆炸事故，觸發爆炸為多種系統失效事件，這些事件有設備設施的缺陷、操作失誤等，事件與符號對應說明如表1所示。

表1 CNG加氣站事故樹事件名稱表

根據CNG加氣站工作流程的分析，同時考慮了爆炸承災載體的相對特性，將CNG加氣站爆炸事故分為化學性爆炸與物理性爆炸，化學性爆即天然氣燃燒爆炸，物理性爆炸為壓力容器爆炸，事故樹以此二者為第二層級中間事件，從人機環管四個方面從上到下依次探尋與頂上事件有關的各類原因事件，最終構建如圖1所示的CNG加氣站爆炸事故樹模型。

圖1 CNG加氣站爆炸事故事故樹

3.事故樹模型定性分析

CNG加氣站爆炸事故樹模型的建立為爆炸事故的定性分析提供了一個科學的平臺，因此本文擬以模型為基礎，通過對該事故樹的最小割集、最小徑集以及結構重要度分析來探尋CNG加氣站系統或設備的風險性[3]。

（1）最小割集。對所建事故樹模型進行布爾運算，求得CNG加氣站爆炸事故的最小割集的數量為174個，部分統計結果如表2所示。

表2 最小割集

由計算得到的最小割集的統計結果來看，174個最小割集中基本事件X2（報警失效）存在于每一個最小割集當中，表明報警裝置在CNG加氣站的應急措施中具有非常重要的作用，其次是基本事件X1（通風不暢）在于168個最小割集當中，表明通風條件對于防止天然氣聚集，進而防止爆炸事故也具有重要的作用。

（2）最小徑集。在事故樹當中，最小徑集表示了系統的安全性，可以為研究者提供確保系統安全的最佳方案。對本文建立的CNG加氣站爆炸事故樹進行最小徑集求解，共有11個最小徑集為：

（3）結構重要度。由于CNG加氣站的各基本事件的概率很難獲取，不能對所建事故樹模型進行定量分析，但卻可以通過結構重要度分析來判斷各基本事件對頂事件的影響的大小程度。結構重要度求取公式如（1）所示：

式中：k表示割集的個數，Er為最小割集（r=1，2，1，2，···，k），mr表示第r個最小割集Er中含有的基本事件個數。

根據以上公式求解的基本事件的結構重要度大小排序如下：

由結構重要度的大小排序，結合最小割集與最小徑集的求解結果可以看出報警失效、通風不暢、各類設備設施的泄露、吸煙、違規動火以及靜電等因素是最有可能引起CNG加氣站爆炸事故的基本事件。

4.結論

為了降低和消除加氣站安全生產事故，就必須要采取相應的安全措施，對加氣站進行安全分析并配有相應的安全監控系統，并對加氣站固有和潛在的危險進行綜合分析和評估。找出系統的薄弱環節，采取相應的手段消除危險。最大限度的降低事故發生的概率[4]。根據以上模擬分析，對于CNG加氣站爆炸事故的預防預控管理提出以下幾點建議：

（1）提高全站人員安全意識、安全技能水平，做好安全教育培訓和安全技術交底，持證上崗，規范執行。特別加強預警系統檢查、工藝設施泄漏巡檢。

（2）按照設計規范要求保持通風換氣率，加強通風檢查，對通風不達標的場所安裝強制通風系統，并進行日常設備巡檢。

（3）安裝燃氣泄露檢測報警裝置，與氣源控制閥門連鎖，并采用冗余設計，并進行日、旬、月定檢。嚴控加氣司機和外來人員吸煙，控制攜明火。

（4）進去生產區域車輛必須安裝阻火器，嚴禁違章動火作業等行為。

（5）生產區域必須設置防靜電設施消除靜電，人員穿著防靜電服。

（6）對易造成泄漏的各類設備設施制定定期保養維護制度，并嚴格執行檢修方案，嚴禁“三違”作業。