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天然氣調(diào)壓站火災(zāi)爆炸事故樹分析

文檔作者：魏皤渠穎楊穎文檔來源： 1．天津城市建設(shè)學(xué)院能源與安全工程學(xué)院 2．中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月18日
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第32卷第5期
2012年5月
煤氣與熱力
GAS＆ HEAT
Vo1．32 No．5
May 2012
天然氣調(diào)壓站火災(zāi)爆炸事故樹分析
魏皤 ， 渠穎 ， 楊 穎
(1．天津城市建設(shè)學(xué)院能源與安全工程學(xué)院，天津300384；2．中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院，
天津300074)
摘要： 采用事故樹分析法，對(duì)天然氣調(diào)壓站火災(zāi)、爆炸事件進(jìn)行定性分析。通過計(jì)算基本
事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，認(rèn)為點(diǎn)火源對(duì)燃?xì)饣馂?zāi)爆炸的影響要大于燃?xì)庑孤?，提出了預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞： 天然氣調(diào)壓站； 事故樹； 點(diǎn)火源； 燃?xì)庑孤?火災(zāi)爆炸
中圖分類號(hào)：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000—4416(2012)05—0A31—04
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
調(diào)壓站是天然氣輸配系統(tǒng)中的重要組成部
分? ，是連接不同壓力級(jí)制管道、調(diào)節(jié)壓力的必需
環(huán)節(jié)，保證調(diào)壓站可靠穩(wěn)定運(yùn)行是天然氣輸配系統(tǒng)
安全運(yùn)行的重點(diǎn)之一。本文采用事故樹分析法，對(duì)
天然氣調(diào)壓站火災(zāi)、爆炸事件進(jìn)行定性分析，得出誘
發(fā)事故的基本因素，從而提出有效的防范措施。
1 事故原因分析
導(dǎo)致燃?xì)饣馂?zāi)爆炸最直接的原因可歸納為燃?xì)?
泄漏及存在點(diǎn)火源兩個(gè)方面。
1．1 燃?xì)庑孤┰蚍治?
① 施工質(zhì)量問題
大部分事故都是由于沒有安全技術(shù)措施、缺乏
安全技術(shù)知識(shí)、不作安全技術(shù)交底、安全生產(chǎn)責(zé)任不
落實(shí)、違章指揮、違章作業(yè)造成的。施工質(zhì)量一方面
決定于技術(shù)水平的高低，另一方面也受檢驗(yàn)、監(jiān)管控
制。以下幾個(gè)方面都會(huì)對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生影響：施工
隊(duì)伍技術(shù)水平較低；不按施工標(biāo)準(zhǔn)施工；檢驗(yàn)控制不
到位；施工驗(yàn)收不規(guī)范等。
② 系統(tǒng)缺陷
腐蝕和疲勞失效極易對(duì)燃?xì)夤艿篮驮O(shè)備造成危
害，是導(dǎo)致燃?xì)庑孤┑闹饕?。此外，天然氣調(diào)壓
站內(nèi)涉及大量管件、閥門、法蘭、緊固件等元件，一旦
元件出現(xiàn)破裂、損壞或失效的情況，勢(shì)必會(huì)對(duì)輸配系
統(tǒng)產(chǎn)生危害。同時(shí)，如果監(jiān)控儀表和安全元件出現(xiàn)
問題導(dǎo)致功能缺失，就會(huì)加劇事故的擴(kuò)大，造成嚴(yán)重
后果。
③ 安全管理不規(guī)范
燃?xì)庀到y(tǒng)運(yùn)營(yíng)過程中，人為操作失誤極易引起
天然氣泄漏，因此必須建立相關(guān)的安全管理制度，以
保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全。不規(guī)范的安全管理主要表現(xiàn)
在：安全制度不健全；安全管理資料不全；安全管理
法規(guī)宣傳和執(zhí)行不到位；企業(yè)自身安全意識(shí)較差等。
④ 第三方破壞
第三方對(duì)調(diào)壓站系統(tǒng)的破壞主要分為自然因素
· A 31·
第32卷第5期 煤氣與熱力
和非自然因素兩大類。其中自然因素主要有地質(zhì)災(zāi)
害、氣候?yàn)?zāi)害和環(huán)境災(zāi)害3種形式，地震、雷電、低
溫、酸雨等都會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致燃?xì)?
泄漏事故。外力破壞是非自然因素的主要表現(xiàn)形
式，如城市施工、人為蓄意破壞等，也是造成燃?xì)庠O(shè)
施損壞的主要因素之一。
1．2 點(diǎn)火源分析
① 禁區(qū)內(nèi)的施工動(dòng)火、雷電、靜電火花、金屬
撞擊火花、吸煙、高溫等均可成為點(diǎn)火源。
② 如果站內(nèi)生活區(qū)與生產(chǎn)區(qū)間距不符合要
求，生活區(qū)使用明火時(shí)，也可能成為點(diǎn)火源。
③ 電氣設(shè)施、自控儀表防爆性能差，電氣短
路、過載都會(huì)導(dǎo)致電火花和電弧的產(chǎn)生，從而引發(fā)火
災(zāi)事故。
2 事故樹分析
事故樹分析方法是對(duì)既定系統(tǒng)可能出現(xiàn)的事故
條件及可能導(dǎo)致的災(zāi)害后果，按工藝流程、先后次序
和因果關(guān)系繪制成圖，表示導(dǎo)致災(zāi)害、傷害事故的各
種因素之間的邏輯關(guān)系 J。該方法形象、簡(jiǎn)潔且易
于制定減小風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策，在燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的事故分析
中應(yīng)用較廣泛 J。
2．1 事故樹的建立
將調(diào)壓站的火災(zāi)爆炸事故作為事故樹頂事件，
將天然氣泄漏、存在點(diǎn)火源作為次頂事件。采用此
方法逐步深入細(xì)化，直至列出底事件。天然氣調(diào)壓
站火災(zāi)爆炸事故樹見圖1，其中 表示頂事件；M (i
=1～11)表示中間事件； (i=1～26)表示底事件；
- 表示邏輯與門；+表示邏輯或門。
各事件符號(hào)的具體含義為：
調(diào)壓站火災(zāi)爆炸
— — 天然氣泄漏
— — 點(diǎn)火源
— — 施工質(zhì)量問題
— — 系統(tǒng)缺陷
— — 管理不規(guī)范
— — 第三方破壞
— — 管道設(shè)備問題
— — 自然因素
眠——非自然因素
m — — 施工技術(shù)問題
— — 施工監(jiān)管不到位
— — 強(qiáng)力組裝
圖1 天然氣調(diào)壓站火災(zāi)爆炸事故樹
— — 補(bǔ)口補(bǔ)傷質(zhì)量問題
— — 焊接缺陷
— — 檢驗(yàn)控制不到位
— — 施工驗(yàn)收不規(guī)范
— — 管件破裂
墨—— 閥門、法蘭、墊片、緊固件損壞
— — 儀表故障
凰——安全附件故障
?！?— 管道設(shè)備腐蝕失效
— — 管道設(shè)備疲勞失效
— — 安全管理制度不健全
— — 安全管理資料不全
— — 日常檢查不到位
— — 安全宣傳不到位
· A 32 ·
魏皤，等：天然氣調(diào)壓站火災(zāi)爆炸事故樹分析 第32卷第5期
x ——地質(zhì)災(zāi)害
— — 氣候?yàn)?zāi)害
— — 環(huán)境災(zāi)害
。— — 城市施工失誤
。— — 人為蓄意破壞
孔 — — 明火源
— — 電氣、儀表火花
， — — 高溫?zé)嵩?
— — 靜電火花
— — 雷電火花
— — 金屬撞擊火花
2．2 最小徑集計(jì)算
最小徑集計(jì)算是定性分析的重要過程，采用布
爾代數(shù)計(jì)算最小徑集 ]。
T=M1·M2 (1)
M 1=M3+M 4+M 5+M 6=
15
ll+ + 置+ +M9=
3 5 20
‘ + (2)
E J ￡ q } 0
26
M =ΣX (3)
經(jīng)推導(dǎo)得到3個(gè)最小徑集(P 、P 、P，)：
P ={ ， ， ，瓦， ，瓦， ， 。， ：，
x13， 14， l5， 16， 17， 18， 19， 20}
P2={X4， ，X6，X7， 8，X9， 1o，X Xl2，X13，
X14， l5， l6， 17， 18， l9，X20}
P3={ 1， 22， 3， 24， 5， 6}
2．3 結(jié)構(gòu)重要度計(jì)算
用最小徑集近似判斷各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度
系數(shù)，從結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的狀態(tài)對(duì)頂上事件
狀態(tài)的影響程度。基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)可通
過下式計(jì)算：
I
I
=
P嘉 (4)
式中， ——基本事件 的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)
∈P ——基本事件 屬于最小徑集P
— — 基本事件 所在最小徑集包含基本
事件的個(gè)數(shù)
含有基本事件 、 、??、 。的最小徑集均為
2個(gè)，其中最小徑集P 包含的基本事件數(shù)是l8個(gè)，
最小徑集P 包含的基本事件數(shù)是l7個(gè)，則由式
(4)得基本事件 、 、??、 。的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)
為：
16：，7=? = =0．000 022 9
含有基本事件 、 、 的最小徑集為1個(gè)，該
徑集P 包含的基本事件數(shù)是18個(gè)，則由式(4)得
基本事件 、 、 ，的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)為：
，l=Iz=I3=0．000 007 63
含有基本事件 、 的最小徑集為1個(gè)，該徑
集P 包含的基本事件數(shù)是17個(gè)，則由式(4)得基
本事件 、 的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)為：
I4=I 5=0．000 015 3
含有基本事件 。、 ：、??、 的最小徑集為
1個(gè)，該徑集 包含的基本事件數(shù)是6個(gè)，則由式
(4)得基本事件 、 、??、 的結(jié)構(gòu)重要度系
數(shù)為：
，21：，22=? =I26=0．031 25
因此，可得到事故樹基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系
數(shù)排序?yàn)椋?
，2 =，2：=? =，2 >，6=，7=? =，2。>，4=，5>
，1=I2=，3
可見，在導(dǎo)致燃?xì)饣馂?zāi)爆炸事故的兩個(gè)影響因
素中，點(diǎn)火源的作用要大于燃?xì)庑孤┑挠绊憽?
2．4 防范措施分析
在構(gòu)成事故樹的基本事件中，點(diǎn)火源各基本事
件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)最大，因此，在天然氣調(diào)壓站著
火爆炸事故中，要重點(diǎn)對(duì)火源進(jìn)行防范。在實(shí)際中
要制定完備的火源管理制度并嚴(yán)格執(zhí)行，以防止該
類基本事件的發(fā)生。
天然氣泄漏是導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸的必要條件之一。
在本事故樹所列20個(gè)導(dǎo)致天然氣泄漏的基本事件
中，根據(jù)結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)的大小可分為3類。 ～
?；臼录慕Y(jié)構(gòu)重要度系數(shù)最大，可見定期對(duì)設(shè)
備進(jìn)行檢查、強(qiáng)化安全管理制度、制定應(yīng)急預(yù)案以提
高抵抗災(zāi)害的能力是避免泄漏事故發(fā)生的重要措
施。 、 兩個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)次之，
表明對(duì)施工過程進(jìn)行監(jiān)管、對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)是
規(guī)范施工的有效手段，較高的施工質(zhì)量是減少泄漏
事故的基本前提。 、 、 基本事件的結(jié)構(gòu)重要
度系數(shù)最小但也非常重要，施工必須選擇有壓力管
道安裝資質(zhì)的單位，而且技術(shù)水平必須過硬，才能保
證工程質(zhì)量。
3 結(jié)論
① 采用事故樹方法對(duì)調(diào)壓站火災(zāi)爆炸事故進(jìn)
· A 33 ·
第32卷第5期 煤氣與熱力 www．watergasheat．eom
行了定性分析，該事故樹共有3個(gè)最小徑集，保證頂
事件的安全可從控制燃?xì)庑孤┗臼录螯c(diǎn)火源基
本事件實(shí)現(xiàn)。
② 通過對(duì)基本事件進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度排序，點(diǎn)
火源對(duì)燃?xì)饣馂?zāi)爆炸的影響要大于燃?xì)庑孤虼耍?
要對(duì)明火、靜電、雷擊等足夠重視，在系統(tǒng)運(yùn)行過程
中應(yīng)實(shí)行安全用火制度，采取有效的防雷、防靜電措
施。
③ 為了防止燃?xì)庑孤┑陌l(fā)生，要嚴(yán)格按照規(guī)
定進(jìn)行施工及管理，對(duì)管道設(shè)備加強(qiáng)日常巡視、檢
修，強(qiáng)化職工培訓(xùn)，制定操作規(guī)程，保證安全施工和
運(yùn)營(yíng)。同時(shí)要制定應(yīng)急預(yù)案，提高系統(tǒng)抗擊自然災(zāi)
害的能力，杜絕火災(zāi)爆炸事故發(fā)生。
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作者簡(jiǎn)介：魏瑤(1978一 )，女，天津人，講師，博士，主要從
事余熱回收利用、燃?xì)獍踩确较虻难芯俊?
收稿日期：2011—12—29； 修回日期：2012—01—22
· 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范簡(jiǎn)訊·
近期國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、
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標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)名稱 廢止日期 實(shí)施日期
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CB 16409—1996 板式換熱器 20l1—12—30
CJ／T 133— 012 Ic卡冷水水表 2012—8—1
CJ／T 184—2012 不銹鋼襯塑復(fù)合管材與管件 2012—8—1
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C-l／T 394—20l2 電磁式燃?xì)饩o急切斷閥 2012—8—1
CJ／T 392—2012 炊用燃?xì)獯箦佋?2012—8—1
CI／T 398—2012 家用燃?xì)庥镁唠娮邮饺細(xì)馀c空氣比例調(diào)節(jié)裝置 2012——8．．1
CJ／T 395—_2012 冷凝式燃?xì)馀捎脿t 2012——8——1
JG／T 362—2012 溫度法熱計(jì)量分?jǐn)傃b置 2012— 8——1
GB 50736—_2012 民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 2012—10—1
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