故障樹(shù)法在某化工園區(qū)危險(xiǎn)化學(xué)品管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

董菲菲李婭（.天津職業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院天津 30040； .河南中咨安全工程師事務(wù)所有限公司， 河南 鄭州 450000）

故障樹(shù)法在某化工園區(qū)危險(xiǎn)化學(xué)品管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

董菲菲1李婭2（1.天津職業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院天津 300410； 2.河南中咨安全工程師事務(wù)所有限公司， 河南 鄭州 450000）

對(duì)某化工園區(qū)危化品管道安全可靠性進(jìn)行調(diào)查分析，找出導(dǎo)致危化品管道失效的各種可能危險(xiǎn)因素，建立危化品管道失效故障樹(shù)，求出該故障樹(shù)的最小割集。通過(guò)對(duì)該故障樹(shù)結(jié)構(gòu)重要度和各基本事件的概率進(jìn)行分析排序，從而得出各個(gè)基本事件對(duì)管道失效影響的大小，并根據(jù)分析的結(jié)果提出降低管道運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策措施。

危化品管道；故障樹(shù)；重要度分析；對(duì)策措施

管道運(yùn)輸不僅成本低、安全系數(shù)高、物料損耗少，并且不受天氣影響可以全天候輸送，廣泛用于石油、化工、冶金、電力等行業(yè)生產(chǎn)及城市燃?xì)夂凸嵯到y(tǒng)等公眾生活之中。隨著新建的危化品管道越來(lái)越多、越來(lái)越長(zhǎng)，在給危化品運(yùn)輸帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了危險(xiǎn)。危化品管道在使用過(guò)程中，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)和介質(zhì)環(huán)境的影響，慢慢出現(xiàn)材料老化、保溫層失效、腐蝕、變形等問(wèn)題，降低了危化品管道的整體安全性和可靠性。由于危化品管道輸送的介質(zhì)很多具有易燃、易爆、腐蝕、有毒等特性，一旦發(fā)生了泄漏，不僅會(huì)污染環(huán)境，而且很可能造成火災(zāi)爆炸事故，甚至造成人畜中毒，從而導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。對(duì)管道所涉及風(fēng)險(xiǎn)做出正確決策，有效防止輸送管道危險(xiǎn)事件發(fā)生，在增強(qiáng)其安全性的同時(shí)合理利用資源，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益。

故障樹(shù)分析法是分析復(fù)雜、大型系統(tǒng)安全可靠性的有效工具］1［，能找出管道系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，從而可以在管道的選線、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)等過(guò)程中給予指導(dǎo)，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1 故障樹(shù)分析方法

故障樹(shù)分析方法FTA是一種圖形演繹法］2［，是故障事件在一定條件下的邏輯推理方法，其理論基礎(chǔ)是集合論、概率論、圖論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)。它把所研究系統(tǒng)的最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為故障分析的目標(biāo)，即為故障樹(shù)的頂事件，同時(shí)用規(guī)定的邏輯符號(hào)自上而下地分析導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的直接因素及其相互間的邏輯關(guān)系，并逐步深入，直至找出導(dǎo)致事故發(fā)生所有的基本原因，這些基本原因?yàn)楣收蠘?shù)的基本事件。

故障樹(shù)分析的基本程序］3［：①熟悉系統(tǒng)；②調(diào)查事故；③確定頂上事件；④確定目標(biāo)值；⑤調(diào)查原因事件；⑥畫(huà)出故障樹(shù)；⑦定性及定量分析；⑧提出結(jié)論和對(duì)策。

2 某化工園區(qū)危化品管道故障樹(shù)建立

（1）現(xiàn)狀 該化學(xué)工業(yè)園區(qū)是一個(gè)集港口、倉(cāng)儲(chǔ)、生產(chǎn)企業(yè)于一體的化工園區(qū)，生產(chǎn)企業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)、港口之間需要相互輸送物料和產(chǎn)品，運(yùn)輸方式為管道運(yùn)輸。雖然管道運(yùn)輸?shù)拇_給輸送物料和產(chǎn)品帶來(lái)很大方便，但管道運(yùn)輸危險(xiǎn)化學(xué)品也存在不少安全隱患。故障樹(shù)法具有簡(jiǎn)明、直觀、靈活的特點(diǎn)，適合于對(duì)危化品管道的失效進(jìn)行分析。可據(jù)此識(shí)別系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，提出防范措施，從而提高化學(xué)品管道運(yùn)輸系統(tǒng)的安全可靠性。

（2）故障樹(shù)的建立 通過(guò)對(duì)新區(qū)危化品管道有關(guān)資料的收集，事故主要影響因素有以下五點(diǎn)。

①設(shè)計(jì)不合理，設(shè)計(jì)單位和使用單位沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行法律法規(guī)，使用單位委托的設(shè)計(jì)單位沒(méi)有設(shè)計(jì)資質(zhì)，有的設(shè)計(jì)單位雖有設(shè)計(jì)資質(zhì)但沒(méi)有設(shè)計(jì)審批人員資質(zhì)。②選材施工不合格，沒(méi)有按規(guī)定選定管道材料以及施工單位為了降低成本更換了管道材料。操作人員沒(méi)有嚴(yán)格遵守操作規(guī)程或操作不熟練，焊接技術(shù)較低，使得焊接質(zhì)量差。③管道使用中違規(guī)作業(yè)，操作人員沒(méi)有認(rèn)識(shí)到遵守安全生產(chǎn)規(guī)定的重要性，沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)操作規(guī)程，有章不循或違規(guī)操作，技術(shù)不熟練、責(zé)任心不強(qiáng)。④管道腐蝕，腐蝕的現(xiàn)象是普遍存在的，金屬類(lèi)材質(zhì)管道在外界環(huán)境影響下，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)而引起腐蝕。⑤第三方破壞，管道群主要是沿著公路進(jìn)行敷設(shè)并且管線具有一定的長(zhǎng)度，雖然留有一定的安全距離，但是公路上發(fā)生嚴(yán)重車(chē)禍，車(chē)輛也很有可能和管道群發(fā)生碰撞，造成的后果很難估計(jì)。

圖1 管道風(fēng)險(xiǎn)事故

事故樹(shù)中各字母的含義為：P-管道失效；A-管道缺陷；B-腐蝕穿孔；C-人為誤操作；D-第三方破壞；A1-初始缺陷；A2-施工缺陷；B1-腐蝕；B2-維護(hù)不當(dāng)；B3-內(nèi)腐蝕；B4-外腐蝕；D1-自然災(zāi)害；X1-設(shè)計(jì)不合理；X2-選材不當(dāng)；X3-焊接技術(shù)缺陷；X4-安裝質(zhì)量差；X5-內(nèi)涂層失效；X6-防腐絕緣層老化；X7-陰極保護(hù)失效；X8-設(shè)備維護(hù)較差；X9-維護(hù)規(guī)程不完整；X10-人員培訓(xùn)未落實(shí)；X11-未嚴(yán)格按規(guī)程執(zhí)行；X12-人為破壞；X13-地震；X14-洪水。

3 故障樹(shù)的分析

（1）結(jié)構(gòu)重要度分析 根據(jù)布爾代數(shù)運(yùn)算，得出最小割集有13個(gè)：

結(jié)構(gòu)重要度大小排列：

（2）概率重要度分析 對(duì)新區(qū)某一段具有代表性的約100m長(zhǎng)的危化品管道進(jìn)行相關(guān)調(diào)研和近十年來(lái)事故原因統(tǒng)計(jì)，得到導(dǎo)致頂事件發(fā)生的各基本事件頻率，用頻率代替概率來(lái)分析各基本事件的概率重要度。

各基本事件的概率分別為：1X-0.0021；X2-0.0037；X3-0.0063；X4-0.0055；X5-0.0232；X6-0.0226；X7-

0.0214；X8-0.0264；X9-0.0223；X10-0.0131；X11-

0.0120；X12-0.1630；X13-0.0005；X14-0.0002。其中，各基本事件含義如前所述。

根據(jù)基本數(shù)據(jù)得出的概率重要度排序?yàn)椋?/p>

（3）結(jié)論

①該管道故障樹(shù)有9個(gè)與門(mén)，2個(gè)或門(mén)，還有13個(gè)最小割集，14個(gè)基本事件，系統(tǒng)較為安全。②頂事件發(fā)生的概率為7.632×10-4次/百米.年，從算出的結(jié)果看雖然不大，但是如果管道的距離很長(zhǎng)的話事故發(fā)生的概率就大大增加，采取措施使事故發(fā)生概率降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，使得管道的安全度從可以接受的范圍到一個(gè)比較理想的程度。③概率重要度分析表明，其中人為破壞、人員培訓(xùn)未落實(shí)、未嚴(yán)格按規(guī)程執(zhí)行的概率最大，所以對(duì)頂事件發(fā)生概率的影響也最大。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)用故障樹(shù)法對(duì)鎮(zhèn)江新區(qū)危化品管道的分析可知，要保證危化品管道安全可靠，及時(shí)消除隱患，讓管道處在安全的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，主要可以從以下幾個(gè)方面采取相應(yīng)措施：①督促危化品管道使用單位建立危化品管道安全管理制度；嚴(yán)格落實(shí)登記建檔制度；對(duì)危化品管道操作人員進(jìn)行培訓(xùn)考核發(fā)證，無(wú)資格操作人員不得上崗。建立、健全有關(guān)管道保護(hù)的規(guī)章制度，接受政府及其相關(guān)部門(mén)的監(jiān)督。②管道安全人員要經(jīng)常檢查管道的防護(hù)措施，保證其完好無(wú)損，減少外界環(huán)境對(duì)管道表面的腐蝕。同時(shí)要強(qiáng)化技術(shù)人員的知識(shí)儲(chǔ)備及硬件裝備。③管道在交通繁忙的地段應(yīng)設(shè)置醒目警示標(biāo)志，警示標(biāo)志模糊或殘缺的，該管道單位應(yīng)當(dāng)及時(shí)修復(fù)或更新。管道單位應(yīng)當(dāng)建立管道巡護(hù)制度，指派專(zhuān)門(mén)的管道安全管理員對(duì)管道線路進(jìn)行日常的巡護(hù)。④危險(xiǎn)化學(xué)品管道設(shè)計(jì)、施工應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)、施工單位承擔(dān)。應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。參加管道焊接、防腐、無(wú)損檢測(cè)作業(yè)的人員應(yīng)具有相應(yīng)的資質(zhì)。⑤對(duì)危化品突發(fā)事故應(yīng)有詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，一旦發(fā)生事故，確保工作人員能夠迅速、有序地對(duì)事故進(jìn)行處理，保障人民生命安全并盡量降低事故造成的經(jīng)濟(jì)損失。

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