儲油罐事故樹分析

摘要:隨著社會的發展，各種新產品的研發生產的周期相應的加快了步伐，但是產品相應的安全指標卻未能隨著生產周期的加快而提高，近些年儲油罐事故的頻繁發生也引起了社會的廣泛關注，本文針對儲油罐的安全事故利用事故樹分析法系統的剖析，在以后的工作中為相關從業者借鑒。

關鍵詞:事故樹分析 事故 定性分析

0 引言

事故樹分析法(Accident Tree Analysis，簡稱ATA)起源于故障樹分析法(簡稱FTA)，是安全系統工程的重要分析方法之一，它能對各種系統的危險性進行辨識和評價，不僅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潛在原因。用它描述事故的因果關系直觀、明了，思路清晰，邏輯性強，既可定性分析，又可定量分析。

“樹”的分析技術是屬于系統工程的圖論范疇。“樹”是其網絡分析技術中的概念，要明確什么是“樹”，首先要弄清什么是“圖”，什么是“圈”，什么是連通圖等。

圖論中的圖是指由若干個點及連接這些點的連線組成的圖形。圖中的點稱為節點，線稱為邊或弧。節點表示某一個體事物，邊表示事物之間的某種特定的關系。比如，用點可以表示電話機，用邊表示電話線;用點表示各個生產任務，用邊表示完成任務所需的時間等。一個圖中，若任何兩點之間至少有一條邊則稱這個圖是連通圖。若圖中某一點、邊順序銜接，序列中始點和終點重合，則稱之為圈(或回路)。

樹就是一個無圈(或無回路)的連通圖。

20世紀60年代初期，很多高新產品在研制過程中，因對系統的可靠性、安全性研究不夠，新產品在沒有確保安全的情況下就投入市場，造成大量使用事故的發生，用戶紛紛要求廠家進行經濟賠償，從而迫使企業尋找一種科學方法確保安全。

事故樹分析首先由美國貝爾電話研究所于1961為研究民兵式導彈發射控制系統時提出來，1974年美國原子能委員會運用FTA對核電站事故進行了風險評價，發表了著名的《拉姆遜報告》。該報告對事故樹分析作了大規模有效的應用。此后，在社會各界引起了極大的反響，受到了廣泛的重視，從而迅速在許多國家和許多企業應用和推廣。我國開展事故樹分析方法的研究是從1978年開始的。目前已有很多部門和企業正在進行普及和推廣工作，并已取得一大批成果，促進了企業的安全生產。80年代末，鐵路運輸系統開始把事故樹分析方法應用到安全生產和勞動保護上來，也已取得了較好的效果。

以下用事故樹分析法對儲油罐事故進行分析:

儲油罐泄漏火災爆炸事故樹分析

儲油罐泄漏可發生火災爆炸，造成財產損失和人員傷害，儲油罐泄漏火災爆炸事故用事件樹分析方法分析如下。

1 確定頂上事件

以油品儲罐發生爆炸燃燒作為頂上事件。油品儲罐內所儲介質為油品，泄漏或揮發產生的油蒸氣在達到爆炸極限并滿足點火熱能要求時，將發生燃爆事故，如果撲救不及時，將可能造成災難性后果，故以“油品儲罐發生爆炸燃燒”作為頂上事件進行事故樹分析。

2 事故原因分析

儲罐油品泄漏發生火災事故的產生條件有三個:可燃物質、引火源和氧氣，氧氣廣泛存在與大氣中，因此不列入，具體分析如下:

2.1 存在可燃物質:

2.1.1 存在油蒸汽 正常生產中產生的油蒸汽，如收發油作業引起的大、小呼吸等;油品泄漏產生的蒸汽。

2.1.2 油品泄漏 操作不當或儀表、附件失靈造成泄漏(如呼吸閥、阻火器等附件由于結冰凍死或堵塞造成操作失靈);

油儲罐密閉系統性能減弱造成泄漏

— 安全密封附件不匹配;

— 罐閥因磨損等原因造成密封性能減弱;

— 法蘭連接不嚴密，螺栓過松或過緊;

— 罐密封材質老化;

— 選用的密封材質不合格或壓力等級不夠。

罐體出現裂紋，導致泄漏

— 焊接施工質量不過關;

— 罐基礎下沉不均勻，導致局部應力過大而產生裂紋;

— 罐體耐低溫性能欠佳，在嚴寒氣候作用下出現裂紋。

罐體腐蝕過度，出現穿孔而泄漏(易出現在罐頂和罐底)

— 油水分雜質含量過高;

— 油罐清洗后殘液未清除干凈。

2.1.3 存在橡膠、塑料;

2.1.4 存在木材或帶油棉紗。

2.2 引火源

2.2.1 明火

— 人員吸煙;

—現場動火。

2.2.2 靜電火花

2.2.3 電氣火花

— 電弧電火花，合斷開關過程中熄弧裝置不良引起;

— 短路擊穿;

— 電器線路著火，在過電流情況下，過負荷保護失效、監控失誤造成;

2.2.4 使用大功率白熾燈。

2.2.5 存在過熱體:

— 焊后熱金屬;

— 摩擦過熱物體。

2.2.6 雷擊火花。

3 繪制事故樹

從頂上事件“儲罐油品爆炸燃燒”開始，層層分析其發生原因，并繪制事故樹，見附圖1，圖中各符號意義見下表。

4 定性分析

① 列邏輯方程

T=A1·A2=(A3+X1)(A4+X7+X8+X9+A5)

=[(X2+X3+X4+X5+X6)+X1][(X10+X11+X12)+X7+X8+X9+(A6

+X13+A7)]

=(X1+X2+X3+X4+X5+X6)(X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+

X14X15+X16X17X18)

4.2 求最小割集 上述邏輯方程的展開式共計54項，均為最小割集，即該事故樹的最小割集為54個:

P1={X1X7}、P2={X2X7}、P3={X3X7}、P4={X4X7}、

P5={X5X7}、P6={X6X7}、P7={X1X8}、P8={X2X8}、

P9={X3X8}、P10={X4X8}、P11={X5X8}、P12={X6X8}、

P13={X1X9}、P14={X2X9}、P15={X3X9}、P16={X4X9}、

P17={X5X9}、P18={X6X9}、P19={X1X10}、P20={X2X10}、

P21={X3X10}、P22={X4X10}、P23={X5X10}、P24={X6X10}、

P25={X1X11}、P26={X2X11}、P27={X3X11}、P28={X4X11}、

P29={X5X11}、P30={X6X11}、P31={X1X12}、P32={X2X12}、

P33={X3X12}、P34={X4X12}、P35={X5X12}、P36={X6X12}、

P37={X1X13}、P38={X2X13}、P39={X3X13}、P30={X4X13}、

P31={X5X13}、P32={X6X13};P33={X1X16X17X18}、

P34={X2X16X17X18}、P35={X3X16X17X18}、P36={X4X16X17X18}、

P37={X5X16X17X18}、P38={X6X16X17X18};P39={X1X14X15}、

P50={X2X14X15}、P51={X3X14X15}、P52={X4X14X15}、

P53={X5X14X15}、P54={X6X14X15}。

54個最小割集表明了頂上事件“儲罐油品爆炸燃燒”發生的54種模式。以P7={X1X8X4}為例，若X1、X8、X4個基本事件同時發生，則頂上事件“儲罐爆炸燃燒”發生。其它模式的物理意義也類同。

根據結構重要度的計算原則進行基本事件結構重要度IF(i)的計算，計算結果如下:

根據上述計算結果可知:

ΦIF(1)=ΦIF(2)=…=ΦIF(6)>IF(7)=ΦIF(8)=…=ΦIF(13)>ΦIF(14)=ΦIF(15)>ΦIF(16)=ΦIF(17)=ΦIF(18)

5 分析結論與對策措施

根據對“儲罐油品爆炸燃燒”事故樹定性分析中求得的54個最小割集及其基本事件結構重要度計算結果的分析可知:①54個割集說明儲罐油品爆炸燃燒事故的發生有54種可能的原因，即此事件的發生有54種渠道，并且它的發生必然是54個最小割集中的某個最小割集所有基本事件同時作用的結果。從最小割集的數量可以看出，導致儲罐爆炸燃燒的渠道非常多，這表明儲罐的危險性相當高。因此，設計部門、生產單位和崗位操作人員應對儲罐的安全生產制定詳盡可靠的制造、操作、檢修以及日常管理規程，以保證項目運營過程中儲罐的安全。②油氣聚集并達到爆炸極限(A1)所涉及的6個基本事件的結構重要度系數較大，這說明正確選址、保持罐區良好通風、避免油氣聚集等措施對于油罐的安全運營非常重要。③X1～X18 這18個基本事件為導致儲罐油品爆炸燃燒的18種可能原因，對其要針對不同的原因和不同的發生概率采取不同的防范措施，歸納起來，即是針對油氣泄漏、點火源兩個大的方面采取安全對策措施，預防爆炸燃爆事故的發生。