基于事故树分析的油库燃爆事故安全评价研究

赵 爽，姜虎生, 陈广芳, 付路路, 马文涛

（辽宁石油化工大学 环境与生物工程学院，辽宁 抚顺 113001）

基于事故树分析的油库燃爆事故安全评价研究

赵 爽，姜虎生, 陈广芳, 付路路, 马文涛

（辽宁石油化工大学 环境与生物工程学院，辽宁 抚顺 113001）

燃爆是油库发生的危害性极大且最为经典的一种事故。针对油库事故的发生特点，结合青岛中石化黄潍管线发生爆炸的例子，有侧重点的得出了引起事故发生的重大危险源，火源和油罐本身的泄露问题是导致事故发生的最为主要的因素。运用事故树分析法对油库燃爆问题进行了系统的分析，研究了各危险源之间的因果关系，探讨了油库燃爆事故的发生发展模式，得出了各基本事件的结构重要度大小顺序，为更好地维护油库安全提供了科学的理论和数据支持。

油库; 燃爆; 事故树分析法

油库是大量存储石油等易燃、易爆油料的地方，如果油库发生燃爆事故，将会造成不可估量的严重后果，最近青岛中石化发生爆炸，也向我们提出了疑问，如何寻找一种最合适的安全评价方法进行事故的预防已成为当今非常重要的研究方向之一。

事故树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）又称故障树分析法，是一种重要的演绎推理安全分析方法，而且得到了普遍的大范围应用[1]。事故树分析方法可以用于核电站等复杂系统和其他各类系统的可靠性分析，同时也可以向成功树进行转换。本文章尝试建立一个比较完整的油库燃爆事故树，并对其发生原因进行重点研究。

1 油库燃爆事故树模型建立

油库燃爆事故树的编制是 FTA中最为关键的一环，根据基础的调研资料，将顶上事件和其他原因事件通过逻辑门符号（表1，2）建立适用的事故树如图1所示[2-6]。

表1 事故树事件符号及逻辑门说明Table 1 The accident tree event symbols and logic gates

图1 油库燃爆事故树图Fig.1 The accident tree graph of fuel depot explosion

表2 事故树事件列表Table 2 The accident tree event list

2 事故树基本事件分析

2.1 最小割集分析

事故树顶事件的发生与否是由构成事故树的各种基本事件的状态决定的。引起顶上事件发生的最低限度的基本原因事件的集合称为最小割集[7]。建立布尔代数表达式，求解过程如下：

计算结果表明，油库燃爆事故树共有144个最小割集，其中42个三阶最小割集，102个四阶最小割集。每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能途径，所以油库燃爆事故的发生具有很大的可能性，应重点针对提出对策措施。

2.2 最小径集分析

在同一事故树中，使顶上事件不发生的最小限度的基本原因事件的集合称为最小径集[8]。求最小径集的方法是利用其对偶的成功树进行求解。油库燃爆成功树图如图2所示。

图2 油库燃爆成功树图Fig.2 The successful tree graph of fuel depot explosion

求解过程如下：

经分析可得最小径集为：

该事故树共有10个最小径集，每一个最小径集都是保证事故树顶上事件不发生的一种途径[9]。对X9、X10或 X11、X12、X13事件进行控制是最容易的方案。

2.3 结构重要度分析

由计算结果可知，该事故树最小割集个数较多，最小径集个数较少，所以利用最小径集进行定量分析计算较为方便[10]。

式中: k—最小径集总数;

kj—第j个最小径集;

nj—第kj个最小径集的基本事件数。

由公式可得：

由结构重要度大小可知，明火、电火花、撞击火花和油气泄漏为事故发生的主要因素。

3 讨 论

由上述综合定性分析可得，该事故树共有 144个最小割集，10个最小径集，所以事故树发生的可能方式有 144种，预防事故发生的可行方案有 10种[11]。控制任何一个最小径集中的基本原因事件都可预防事故的发生，{X9、X10}{X11、X12、X13}是最经济有效的两种方案，只要使油管密封良好或者排风正常就可排除事故；

由上述综合定量分析可得，导致明火，电火花，撞击火花产生的基本因素为最主要的原因，其次是油罐本身的原因，即油罐密封不好或敞开，换句话说，也就是在作业过程中避免铁制工具、铁钉鞋作业、油桶撞击，禁止吸烟、动火，配备防爆电气设施、防爆电器，或者采取可行措施使油罐密封良好，就可以预防该重大事故的发生。其他导致事故发生的因素具有基本等同的危险性，但是也必须在平时的运行过程中进行重点观察，进行预防，因为任何微小的错漏都有可能导致大的灾难。

4 结束语

本文针对油库燃爆事故的发生原因进行了重点研究分析，得出了比较有侧重性的预防措施。但是随着石化行业的不断快速发展，油库设施和相应规定也得到了很大程度的改革，较之前更具安全性，所以上述提出的基本发生原因和针对性措施都具有一定的局限性，因此，在后期的油库燃爆安全分析中更应该具体问题具体分析，与时俱进，使之更加符合新时代的安全运行要求。

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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

赵爽（1990-），女，辽宁大连人，现就读于辽宁石油化工大学，环境科学专业研究生，研究方向为环境影响评价，E-mail：286327750@qq.com。

姜虎生，男，山东德州人，副教授，主要从事环境污染生态的研究，E-mail：jianghs69@163.com。