故障樹分析在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)安全評價(jià)中的應(yīng)用

摘 要： 隨著城市的不斷發(fā)展，燃?xì)獬蔀楝F(xiàn)代城市能源供應(yīng)的重要組成部分，燃?xì)獾陌踩芾碛葹橹匾?。為了解決城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的安全問題，首先總結(jié)了城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)失效的原因，然后結(jié)合ASME B31.8S標(biāo)準(zhǔn)，采用故障樹分析法對城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的失效原因進(jìn)行定性分析，建立了城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)故障樹。通過對故障樹的分析，識別出引起管線失效的主要因素，并提出了相應(yīng)的解決方案，為城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)地設(shè)計(jì)、檢測、維護(hù)和維修提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞： 城市燃?xì)猓?燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)； 安全評價(jià)； 故障樹分析

中圖分類號： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）18?0004?03

燃?xì)夤?yīng)是現(xiàn)代化城市能源供應(yīng)的重要組成部分，燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)是復(fù)雜的綜合設(shè)施，其主要部分是燃?xì)夤芫W(wǎng)。隨著城市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的建設(shè)規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，發(fā)展十分迅速。城市燃?xì)庥泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如是一種優(yōu)質(zhì)燃料，便于儲存、運(yùn)輸和使用，但同時(shí)也存在許多不足，如它具有易燃燒性、易爆炸性。若管理或使用不當(dāng)，極易引發(fā)爆炸、中毒和死亡事故，危害性極大。此外，城市化的燃?xì)廨斉湓O(shè)施，多數(shù)分布在人口或公共設(shè)施相對比較集中的區(qū)塊，在其中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)都有可能發(fā)生安全事故。事故一旦發(fā)生，不僅造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，而且往往引發(fā)社會不安全感、環(huán)境污染等問題[1]。近年來，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，城市燃?xì)膺M(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展期。這些現(xiàn)狀，都給燃?xì)夤艿赖姆笤O(shè)和改造都帶來了有力保障，給擴(kuò)展燃?xì)庥脩籼峁┝诵碌臋C(jī)遇。城市燃?xì)馍婕懊鎻V，雖然在城市天然氣管網(wǎng)設(shè)計(jì)建設(shè)中采用越來越嚴(yán)格的規(guī)范，但仍然有少數(shù)建設(shè)單位不按規(guī)范要求施工，也有部分市民缺少安全意識，這樣的不確定因素都給城市燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行增加了不少安全隱患。在目前的形式下，如何有效地保障城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全可靠運(yùn)行是擺在燃?xì)夤久媲暗囊粋€(gè)重要課題。

1 故障樹分析法簡介

故障樹分析法（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）是對于一些不易形成邏輯圖的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別和評價(jià)的一種有效的方法。它用事件符號、邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號來描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系。

故障樹是一種邏輯樹，樹枝代表系統(tǒng)、子系統(tǒng)或元件的事故事件，而節(jié)點(diǎn)代表事故事件之間的邏輯關(guān)系。故障樹的形成是從頂事件的根出發(fā)逐級向下發(fā)展繪制，直到事件概率已知的基本事件為止，在故障樹中表示事件之間最常用的邏輯關(guān)系是“與”和“或”的關(guān)系。故障樹中所用的圖形符號有很多，表1列出幾種常用的符號。

故障樹分析在生產(chǎn)階段能幫助診斷事件是否失效，進(jìn)而改進(jìn)相關(guān)技術(shù)管理，產(chǎn)生更好的維修方案。故障樹分析法同時(shí)適用于定性評價(jià)和定量評價(jià)，使用過程簡潔明了，而且不失可靠性，充分體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法為基礎(chǔ)來研究安全問題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測性。

2 故障樹分析原則

故障樹分析是系統(tǒng)可靠性和安全性分析的工具之一[2]。采用故障樹分析法建立故障樹一般步驟如下：

（1）熟悉系統(tǒng)。盡可能詳細(xì)地收集系統(tǒng)相關(guān)資料，了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)，熟悉研究對象的特征。

（2）確定頂事件。對所調(diào)查的事故進(jìn)行全面分析，從中找出后果嚴(yán)重且較易發(fā)生的事故作為頂事件。

（3）建立故障樹。將引起頂事件發(fā)生的直接原因找出來，根據(jù)實(shí)際情況用適當(dāng)?shù)倪壿嫹柊秧斒录透髦苯釉蚴录ㄖ虚g事件）相連接，然后找出中間事件的原因事件，并用適當(dāng)?shù)姆栠B接，直到不需要分解為止。

（4）故障樹的規(guī)范化和簡化。

（5）根據(jù)已經(jīng)建立好的故障樹，進(jìn)行定性分析和定量分析。

3 城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)故障樹的建立

引起城市燃?xì)夤芫W(wǎng)發(fā)生事故的原因很多，發(fā)生事故的原因是多方面的，而且造成管道事故是多種原因的綜合結(jié)果。從大量事故分析報(bào)告的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，導(dǎo)致城市燃?xì)夤芫W(wǎng)事故的主要因素有：第三方損壞、管道腐蝕及設(shè)備老化、設(shè)計(jì)及誤操作、管道原始缺陷。管網(wǎng)泄漏事故原因主要包括管道腐蝕嚴(yán)重、第三方損害嚴(yán)重、誤操作、存在設(shè)計(jì)缺陷等；導(dǎo)致管道破裂事故的原因主要包括操作失誤、違章作業(yè)、維護(hù)不周、設(shè)計(jì)安裝不合理、材料缺陷等。根據(jù)選擇頂事件的原則，選取“燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)失效”作為頂事件，管道失效和附屬設(shè)備失效為二次事件，任何一個(gè)二次事件的失效，都會造成整個(gè)管線的失效。繼續(xù)深入分析，逐層列出中間時(shí)間和底事件，建立城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)故障樹，如圖1所示。故障樹中的中間符號和底事件事件符號所表示的含義見表2和表3。

4 故障樹的分析

（1）第三方破壞嚴(yán)重。主要包括人的不安全行為，燃?xì)庠O(shè)施的不安全狀態(tài)等。城市燃?xì)夤芫€處于人口相對集中的區(qū)域，地面活動(dòng)程度高，給管網(wǎng)的運(yùn)行造成一定的壓力，也間接對管線失效產(chǎn)生影響。同時(shí)，管道上方違法施工，水流對管溝、管道的長期沖刷、管道附近土層移動(dòng)等也會導(dǎo)致管線失效。因此應(yīng)完善地面燃?xì)夤芫€警示標(biāo)識，對特殊區(qū)域的管線增加防護(hù)裝置，加強(qiáng)施工人員的管理和安全意識培養(yǎng)，并加強(qiáng)監(jiān)督，同時(shí)對管線及附近標(biāo)志物定期檢測。

（2）管道腐蝕。包括外腐蝕、內(nèi)腐蝕和應(yīng)力腐蝕。防腐層老化，土壤中含硫化物、含水率高、含細(xì)菌等，陰極保護(hù)失效等均會導(dǎo)致管線外腐蝕；燃?xì)夂?、含酸性介質(zhì)，緩蝕劑失效等直接造成管線內(nèi)腐蝕；施工、安裝不當(dāng)?shù)扔忠饝?yīng)力腐蝕。因此，防止管道腐蝕發(fā)生，需要加強(qiáng)管線的陰極保護(hù)，確保防腐層質(zhì)量，選擇合適的清管器定期進(jìn)行清理，施工時(shí)盡量避免出現(xiàn)應(yīng)力。

（3）管道材料缺陷。管道材料缺陷包括管道材料初始缺陷和管道安裝缺陷。管道材料初始缺陷是由于管道材料在制造、運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的；管道安裝缺陷是在管段安裝施工過程中形成的。如管道含有雜質(zhì)，表面預(yù)處理不合格，焊接材料質(zhì)量不合格，焊接質(zhì)量差，焊接后未清潔等因素的存在，均會導(dǎo)致管道整體強(qiáng)度降低，進(jìn)而影響管道運(yùn)行的可靠性。加強(qiáng)管材質(zhì)量檢查，建立嚴(yán)格的施工質(zhì)量檢測制度，是解決管道材料缺陷的良好途徑。

5 結(jié) 語

本文總結(jié)了城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)失效的原因，采用故障樹分析法對城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的失效原因進(jìn)行定性分析，建立了比較完整的城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)故障樹。對故障樹的進(jìn)一步分析，找出影響管線失效的主要因素，并提出對應(yīng)的完善修復(fù)措施，為城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)地設(shè)計(jì)、檢測、維護(hù)和維修提供理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

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