事故树分析法在液化石油气罐风险评价中的应用

晋 卫

（成都铁路石油化工实业有限公司 成都西南油品运输配送有限公司，四川 成都 610081）

大量事故案例表明，易燃液化气体储罐区易发生火灾爆炸事故，事故一旦发生，损失巨大。究其原因主要是易燃液化气体本身固有的危险性、储存设施不健全和安全管理不利造成的[1]。为减少事故发生、保障人身财产安全，拟用事故树分析法对液化石油气罐区的安全风险进行分析评价，找出事故原因，并制定出相应的对策措施，以期引起重视，防患于未然。

1 事故树分析原理

事故树分析法(FTA)又称故障树分析，是一种逻辑演绎系统安全分析法。20世纪60年代，由美国贝尔电话研究所首先提出，在20世纪80年代初引入我国。目前，FTA作为安全系统工程中一种进行安全分析、评价和事故预测的先进科学方法，已得到国内外的公认和广泛应用，成为定性和定量预测与预防事故的主要方法。事故树分析法以系统较易发生且后果严重的事故(即顶上事件)作为分析目标，通过调查与该事故有关的所有原因事件和各种因素，经过层层分析，逐级找出最终不能再分解的直接原因事件(危险因素)用逻辑门符号连接起来，得到可形象、简洁表达其逻辑关系(或称因果关系)的逻辑图形，即事故树图。通过对事故树简化、计算，求出最小割集、最小径集和基本事件结构重要度，进行事故树定性分析。

在事故树中凡能导致顶上事件发生的基本事件的集合称作割集。能导致顶上事件发生的最低限度基本事件的集合称为最小割集。最小割集中全部基本事件均发生时，则顶上事件一定发生，而最小割集中任一基本事件不发生，顶上事件未必一定不会发生。最小割集表达了系统的危险性，每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能渠道，最小割集的数目越多，系统越危险。在事故树中凡是不能导致顶上事件发生、最低限度的基本事件的集合，称为最小径集。最小径集中全部基本事件均发生时，则顶上事件一定不会发生，而在最小径集中，任何一个基本事件发生，便不能保证一定不发生顶上事件。因此，最小径集表达了系统的安全性，每一个最小径集是预防顶上事件发生的有效途径之一，最小径集的数目越多，系统越安全。结构重要度分析是分析基本事件对顶上事件影响程度，根据分析的结果，找出事故发生的主要原因，探明控制顶上事件发生的有效途径，确定安全对策措施，制定应急预案[2]。

2 液化石油气罐事故原因分析

液化石油气罐事故发生的原因复杂。和其他事故一样，其致因(或预防)由3个因素构成：一是物的因素，即物质或物品本身的组成、结构、稳定性；客观环境条件；为安全和作业而使用的货物包装、装卸及运输工具、设施和设备等。二是人的因素，指人的思想、工作态度、技能水平、安全行为等。三是管理因素，包括政策、法规、规章、制度的制定和执行；安全管理机构、机制；安全监督保证等。

根据上述分析，结合铁路危险货物运输的特点，分析液化石油气罐发生事故的原因主要存在以下3个方面。

2.1 物的因素

2.1.1 温度和明火

温度对绝大多数危险货物有着直接的影响。这是因为物质的物理状态和化学反应速度与温度有关。罐车运输的液化石油气体受热后气体膨胀，在压力超过容器极限值时，会造成爆炸。明火一般系指具有可见燃烧光点 (焰) 的着火现象 (包括隐燃)。明火对液化石油气罐的危害，一方面是直接大面积加热产生高温，使其发生火灾、爆炸等事故；另一方面是在易燃蒸气、爆炸混合气体、粉尘存在的条件下，因局部明火作用引起急剧连锁反应而发生燃烧、爆炸。

铁路运输中，造成高温、明火的原因主要是日光直接照晒、夏季温度升高和外界火源。外界火源包括生活取暖、炊食用火、吸烟、机动车排烟、生产用火及雷电、静电闪火等。

2.1.2 机械作用

液化石油气罐在运输过程中容易受到的机械作用主要包括装卸、调车溜放及途中运行造成的冲击、摩擦。这些机械作用的结果，将导致产生局部高热和火花，进而造成事故。

2.1.3 设施设备

（1）车辆超载、超装现象。液化石油气罐车充装量不得超过该罐车按规定充装介质计算的车辆最大容许装载量，否则易造成事故隐患。

（2）车辆状态。①车种、货种相符，严格控制车种代用。②及时进行设备的检修，避免存在检修过期、扣修未修的情况发生。③零部件的日常检查。如罐车人孔盖胶(铅)垫及螺栓丧失功能，致使罐体易发生泄露。特别是罐车安全附件密封不严，安全阀失灵。④检修车质量。⑤罐体外观标记涂打规范。

（3）装备齐全。部分企业为押运员配备的装备不足，防护、维修、消防、通信、检测、备件、照明等工具和用品携带不全，造成一定的安全隐患。

2.2 人的因素

2.2.1 作业环节

（1）受理、承运时应严格把关，杜绝证件不全、违反办理限制、运单“托运人记事”栏填写内容不全、不规范等；

（2）装卸作业前须注意装卸作业事项传达，避免卸车前通风时间不足、工具打火，消防器具不带或不全、错带的情况发生；

（3）调车、编组作业时严格执行“编组隔离”、“停止制动”、“连挂车组”的规定。

（4）途中作业时严格执行货检员双人双检、车前会签制度。

2.2.2 押运人员

（1）现场监控。若押运员装车不在现场，难以对押运的车辆和装载状态有详尽的了解，如遇突发情况难以及时处理。

（2）严格执行有关规定。严格遵守“全程押运”的规定，避免押运人数不足、漏乘、缺乘的现象发生。

（3）业务素质。有的押运员对所押运货物的特性和安全防护、应急常识知之甚少，缺乏施救能力。2.3 管理因素

（1）责任制度履行。对危险货物运输中的问题、隐患、事故严格执行“四不放过”(事故原因没查清不放过、事故责任者没有受到严肃处理不放过、没有受到教育不放过、防患措施没有落实不放过)。

（2）管理到位。主管安全领导对重大“危险源”、危险环节、危险岗位及信息化建设的重要性应该有深刻的认识，措施到位。

3 液化石油气罐事故原因调查及事故树编制

液化石油气 (铁危编号21053，属易燃液体)，主要成分为丙烷、丁烷、丙烯、丁烯，闪点-74 ℃，爆炸上限9.65%，爆炸下限2.25%，极易燃，与空气混合形成爆炸性混合物，遇热源和明火即燃烧爆炸。液化石油气罐是一种封闭型的压力容器，由于维修、检查、使用的诸多因素，造成液化石油气罐爆炸的原因有很多。通过事故案例调查分析得出，引起液化石油气罐爆炸的原因分2类：与火源接触、泄露。现以液化石油气罐爆炸为顶上事件，逐级分析导致事故发生的各种原因，编制液化石油气罐爆炸事故树，如图1所示。

4 液化石油气罐爆炸事故树分析

4.1 求事故的最小割集

结构函数式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

通过分析该事故树的28个基本事件，可以得出下列125个最小割集：

4.2 结构重要度分析

根据以上结果，运用结构重要度近似方法进行分析。

分析125个最小割集，可以发现，条件事件Q存在于每一个割集中，所以其结构重要度最大；基本事件X24、X25、X26、X27、X28(油气泄漏的各基本事件)其结构重要度次之，其余事件结构重要度相对较小。由此得出的结构重要度顺序：

由事故树分析可知，火源与达到爆炸极限的混合气构成了液化石油气罐区爆炸事故发生的要素。条件事件Q(达到爆炸极限)结构重要系数最大，是燃爆事故发生的最重要条件，这就要求我们采取针对措施，如在储罐附近安装气体报警装置，对混合气浓度进行监测，一旦接近危险浓度立刻报警，使管理人员立即采取预防措施，可避免事故发生。构成油气泄漏的基本事件结构重要度次之，由此可知，液化石油气罐的密封是否良好对防止燃爆事故十分重要。另外，加强罐区安全管理，严禁吸烟和使用明火，防止铁器撞击，防止产生静电火花及罐区内电气设备要符合防火防爆要求等，也是防止燃爆事故发生的必要条件。

5 安全措施

针对液化石油气罐事故的原因分析，应采用以下安全措施：

（1）认真查找隐患，全力整顿作业过程。从规章制度、设备状况、作业标准、日常管理、报告制度、人员素质等方面查找隐患和问题，大力整顿受理、承运、装车、计量、押运、编组、隔离、交付等各工种及各环节，采取有针对性的措施，全面提高液化气运输安全水平。

（2）着力解决液化气罐车质量问题。有关部门要对液化气罐车特别是安全阀的检修质量进行全面检查，针对液化气罐车安全阀缺陷问题，配合相关部门研究改进安全阀等关键部件，提高安全系数，保证运输安全。

（3）严格危险货物自备罐车受理程序。要防止乱装乱用，要求自备罐车装运“四统一”，即罐车产权单位为托运人的，《托运人资质证书》的单位名称必须与《危险货物罐车安全合格证》、《押运员证》、《培训合格证》的单位名称相统一；罐车产权单位为收货人的，罐车产权单位名称必须与《危险货物罐车安全合格证》、《押运员证》、《培训合格证》的单位名称相统一；货物品名、托运人、收货人、发到站、专用线(专用铁路)等须与《办理规定》中公布的相统一；货物品名须与《危险货物罐车安全合格证》中的品名及罐车标记品名相统一。

（4）加强对押运人的管理。对负责押运液化石油气的押运人员，要对其严格实行监督管理区段负责制，各车站对押运人的监管要纳入岗位责任制。押运人随车到达技术作业站时，要按规定到车站报到并签认，车站发现押运人不足或无人押运时应扣车处理，并立即发电通知相关车站等单位。货运部门要进一步加强押运人管理工作，严格押运人培训考核证书的发放。

（5）完善应急预案和施救网络。要积极与地方政府安全管理部门沟通汇报，并与消防、环保、质检等单位搞好配合，认真做好危险货物办理站、专用线的合理布局。对各品类危险货物运输要制定相应的应急预案。各技术作业站和危险货物运输办理站，要与各施救单位保持联系，开展经常性的危险货物运输安全预案演练。

（6）提高技术装备水平。充分利用铁路运输管理信息系统和自动列车监控系统，对危险货物自备罐车运输实行全程监控。在危险货物办理站和技术作业站等重点单位配备气体监测仪等设备，及时检测和处理危险货物泄漏事故隐患。重视和加强编组站等技术作业站安全设施的建设，配备基本的消防设施设备，畅通消防通道，提高事故救援能力，把事故损失和影响降到最低。

（7）提高专业队伍素质。要根据铁路危险货物运输的特殊性、复杂性，明确危险货物运输安全管理机构职责，保证危险货物运输管理人员相对稳定。要加强专业技术培训，不断提高从业人员的技术业务素质。

6 结束语

事故树分析最突出的优点是可以找出事故发生的直接原因事件，并可以分析事故潜在原因事件。通过求解最小割集，进而分析其结构重要度，得出各基本事件的结构重要度顺序，为采取经济有效的安全对策措施，防止事故发生提供科学依据[1]。

[1]芦双京. 事故树分析法在汽油等易燃易爆风险评价中的应用[J]. 河北环境科学. 2004(4)：46-47.

[2]袁淑芳. 氧气瓶安全风险事故树分析[J]. 长春工业大学学报(自然科学版). 2009(1)：94-99.