FTA建模研究CNG加气站爆炸事故重要致因及预防措施

（石首市天然气有限公司 湖北 434400）

1.概述

根据陈杰、吴宗之为代表的学者研究，其统计了100起CNG加气站的典型事故案例，全面分析了CNG加气站的事故特点[1]。结果表明CNG加气站事故高发部位与设施集中在售气系统、储气系统以及CNG压缩系统中，且所有事故类型中，爆炸的危险性最大，损失最严重，必须避免或减少此类事故发生，保障人员安全和生产安全。采用事故树建模的方法系统化的探寻导致爆炸事故的各基本事件的组合，定性分析导致CNG加气站爆炸事故的可能故障模式，可深入解析引发CNG加气站爆炸事故的各基本要素，为事故预防提供科学支持和参考。

2.CNG加气站爆炸事故树建模

事故树建模分析是系统安全工程的基本分析方法之一，不仅可以分析出事故的直接原因，也能分析出事故的潜在原因，其逻辑性强、方法实用，既可对所研究的问题进行定性研究，也可进行定量研究，由于其是系统安全工程较常用的方法，故本文对其基本理论不再详细介绍，具体可参看文献[2]。本事故树建模的顶事件为CNG加气站爆炸事故，触发爆炸为多种系统失效事件，这些事件有设备设施的缺陷、操作失误等，事件与符号对应说明如表1所示。

表1 CNG加气站事故树事件名称表

根据CNG加气站工作流程的分析，同时考虑了爆炸承灾载体的相对特性，将CNG加气站爆炸事故分为化学性爆炸与物理性爆炸，化学性爆即天然气燃烧爆炸，物理性爆炸为压力容器爆炸，事故树以此二者为第二层级中间事件，从人机环管四个方面从上到下依次探寻与顶上事件有关的各类原因事件，最终构建如图1所示的CNG加气站爆炸事故树模型。

图1 CNG加气站爆炸事故事故树

3.事故树模型定性分析

CNG加气站爆炸事故树模型的建立为爆炸事故的定性分析提供了一个科学的平台，因此本文拟以模型为基础，通过对该事故树的最小割集、最小径集以及结构重要度分析来探寻CNG加气站系统或设备的风险性[3]。

（1）最小割集。对所建事故树模型进行布尔运算，求得CNG加气站爆炸事故的最小割集的数量为174个，部分统计结果如表2所示。

表2 最小割集

由计算得到的最小割集的统计结果来看，174个最小割集中基本事件X2（报警失效）存在于每一个最小割集当中，表明报警装置在CNG加气站的应急措施中具有非常重要的作用，其次是基本事件X1（通风不畅）在于168个最小割集当中，表明通风条件对于防止天然气聚集，进而防止爆炸事故也具有重要的作用。

（2）最小径集。在事故树当中，最小径集表示了系统的安全性，可以为研究者提供确保系统安全的最佳方案。对本文建立的CNG加气站爆炸事故树进行最小径集求解，共有11个最小径集为：

（3）结构重要度。由于CNG加气站的各基本事件的概率很难获取，不能对所建事故树模型进行定量分析，但却可以通过结构重要度分析来判断各基本事件对顶事件的影响的大小程度。结构重要度求取公式如（1）所示：

式中：k表示割集的个数，Er为最小割集（r=1，2，1，2，···，k），mr表示第r个最小割集Er中含有的基本事件个数。

根据以上公式求解的基本事件的结构重要度大小排序如下：

由结构重要度的大小排序，结合最小割集与最小径集的求解结果可以看出报警失效、通风不畅、各类设备设施的泄露、吸烟、违规动火以及静电等因素是最有可能引起CNG加气站爆炸事故的基本事件。

4.结论

为了降低和消除加气站安全生产事故，就必须要采取相应的安全措施，对加气站进行安全分析并配有相应的安全监控系统，并对加气站固有和潜在的危险进行综合分析和评估。找出系统的薄弱环节，采取相应的手段消除危险。最大限度的降低事故发生的概率[4]。根据以上模拟分析，对于CNG加气站爆炸事故的预防预控管理提出以下几点建议：

（1）提高全站人员安全意识、安全技能水平，做好安全教育培训和安全技术交底，持证上岗，规范执行。特别加强预警系统检查、工艺设施泄漏巡检。

（2）按照设计规范要求保持通风换气率，加强通风检查，对通风不达标的场所安装强制通风系统，并进行日常设备巡检。

（3）安装燃气泄露检测报警装置，与气源控制阀门连锁，并采用冗余设计，并进行日、旬、月定检。严控加气司机和外来人员吸烟，控制携明火。

（4）进去生产区域车辆必须安装阻火器，严禁违章动火作业等行为。

（5）生产区域必须设置防静电设施消除静电，人员穿着防静电服。

（6）对易造成泄漏的各类设备设施制定定期保养维护制度，并严格执行检修方案，严禁“三违”作业。