事故樹分析法在MTBE儲罐爆炸事故中的應(yīng)用

李鑫 邵博強(qiáng)

摘要：以某公司MTBE儲罐泄漏發(fā)生爆炸為例，采用事故樹分析法對其進(jìn)行定性分析，得出此事故發(fā)生的最小割集、最小徑集以及基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序，并以此為依據(jù)，對于減少頂上事件的發(fā)生提出切實(shí)可行的建議來保障儲罐安全。

Abstract：Taking the explode accident of MTBE tank in certain company as example，this paper makes a qualitative analysis on fault tree to obtain the minimal cut set，the path set and the importance of elementary event structure.And then on the basis of this，put forward suggestions to reduce the top event for the safety of the tank.

關(guān)鍵詞：MTBE儲罐，爆炸，事故樹分析法

MTBE，即甲基叔丁基醚，是一種高辛烷值含氧汽油組分，主要用作汽油添加劑用于獲得高辛烷值無鉛汽油。MTBE調(diào)和汽油可提高汽油辛烷值，同時降低汽油中烯烴、芳烴的含量，有利于環(huán)境保護(hù)，因此在煉油企業(yè)廣泛生產(chǎn)。MTBE屬于易燃液體，有醚樣氣味，其蒸氣與空氣能夠形成爆炸性混合物，遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險；其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到遠(yuǎn)處，遇火源會著火回燃[1]。

MTBE儲罐做為危險源，對其進(jìn)行安全評價十分重要，本文以某公司化工車間罐區(qū)MTBE儲罐為例，選取最嚴(yán)重的后果場景--爆炸--建立事故樹進(jìn)行定性分析，并根據(jù)分析結(jié)果對預(yù)防事故的發(fā)生提出可行性意見，保障儲罐安全。MTBE儲罐的相關(guān)參數(shù)見表1。

1 MTBE儲罐爆炸事故樹定性分析

事故樹分析法（Fault Tree Analysis，簡稱FTA），是從一個可能的事故開始，自上而下尋找頂上事件的直接原因和間接原因事件，直到基本原因事件，并用邏輯圖把這些事件之間的邏輯關(guān)系表達(dá)出來。事故樹分析法能夠提高事故原因分析主動性，對事故的預(yù)防和檢測也能夠提供全面的數(shù)據(jù)。

1.1 MTBE儲罐爆炸原因分析

本文將MTBE儲罐泄漏引發(fā)爆炸做為事故樹的頂上事件。通過分析，MTBE泄漏主要原因是儲罐罐體、管道和其他附件發(fā)生泄漏，其主要原因和點(diǎn)火源的存在都主要是人、物和管理方面存在缺陷，依據(jù)此判斷建立事故樹進(jìn)行定性分析。

1.2 事故樹的建立

將MTBE儲罐發(fā)生爆炸做為頂上事件，結(jié)合上述分析，將中間事件、基本事件利用邏輯門相連接，建立事故樹，見圖1，具體的符號說明見表2。

1.3事故樹分析

1.3.1 最小割集的計算

能夠引起頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件的合集，稱為最小割集。割集為系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)[2]。最小割集數(shù)目越多，系統(tǒng)越危險；最小割集的容量越小，對應(yīng)的故障模式就越易發(fā)生。

通過運(yùn)用布爾代數(shù)法對其運(yùn)算，得到共計81個最小割集，具體如下：X1X8X9，X2X8X9，X3X8X9，X4X8X9，X5X8X9，X1X15，X1X20X18，X1X24，X1X26，X2X15，X2X20X18，X2X24，X2X26，X3X15，X3X23X18，X3X24，X3X26，X4X15，X4X23X18，X4X24，X4X26，X5X15，X5X23X18，X5X24，X5X26，X1X16，X1X17，X1X25，X1X27，X1X28，X2X16，X2X17，X2X25，X2X27，X2X28，X3X16，X3X17，X3X25，X3X27，X3X28，X4X16，X4X17，X4X25，X4X27，X4X28，X5X16，X5X17，X5X25，X5X27，X5X28，X1X13X14，X2X13X14，X3X13X14，X4X13X14，X5X13X14，X1X19X18，X2X19X18，X3X19X18，X4X19X18，X5X19X18，X1X8X10，X1X8X11，X1X8X12，X2X8X10，X2X8X11，X2X8X12，X3X8X10，X3X8X11，X3X8X12，X4X8X10，X4X8X11，X4X8X12，X5X8X10，X5X8X11，X5X8X12，X1X21X18，X1X22X18，X1X23X18，X2X21X18，X2X22X18，X2X23X18。

1.3.2 最小徑集的計算

如果事故樹中的某些事件發(fā)生，則頂上事件就不發(fā)生，這些基本事件的集合稱為徑集。頂上事件不發(fā)生所需的最低限度的徑集即最小徑集。

根據(jù)事故樹的構(gòu)造，得出MTBE儲罐爆炸的最小徑集如下：

P1={X1，X2，X3，X4，X5}

P2={X6，X15，X20，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X13，X19，X21，X22，X23，X7，X8}

P3={X6，X15，X18，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X13，X7，X8}

P4={X6，X15，X18，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X14，X7，X8}

P5={X9，X15，X18，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X14，X10，X11，X12}

P6={X6，X15，X20，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X14，X19，X21，X22，X23，X7，X8}

P7={X9，X15，X18，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X13，X10，X11，X12}

P8={X9，X15，X20，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X14，X19，X10，X11，X12，X21，X22，X23}

P9={X9，X15，X20，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X13，X19，X10，X11，X12，X21，X22，X23}

1.3.3 結(jié)構(gòu)重要度分析

采用近似公式計算MTBE儲罐爆炸事故樹中各項基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，結(jié)果如下：

I（1）=I（2）=0.090534979424

I（8）=0.082304526749

I（3）=I（4）=I（5）=0.078189300412

I（20）=I（21）=I（22）=0.008230452675

I（18）=0.065843621399

I（24）=I（26）=I（16）=I（17）=I（25）=I（27）=I（28）=I（15）=0.030864197531

I（23）=I（13）=I（14）=I（19）=I（10）=I（11）=I（12）=I（9）=0.020576131687

各基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)按大小排序如下：

I（1）=I（2）>I（8）>I（4）=I（3）=I（5）>I（18）>I（15）=I（24）=I（26）=I（16）=I（17）=I（25）=I（27）=I（28）>I（13）I（23）=I（14）=I（19）=I（10）=I（11）=I（12）=I（9）>I（20）=I（22）=I（21）

2 結(jié)果分析和改進(jìn)措施

從事故樹分析的結(jié)果可以看出，防止MTBE儲罐發(fā)生爆炸事故，要從點(diǎn)火源和儲罐泄漏兩個方面入手，控制各基本事件的發(fā)生，尤其是結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)較大的基本事件，如“管道損壞”、“下引線損壞”、“使用電子設(shè)備”、“閥門失效”、“罐體破裂”、“法蘭密封失效”、“吸煙”、“周圍動火作業(yè)”、“使用非防爆工具”、“穿鐵釘鞋”等基本事件，從而達(dá)到預(yù)防MTBE儲罐發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故的目的。具體可以從以下幾方面加強(qiáng)管理：

（1）加強(qiáng)儲罐罐體、閥門、法蘭和安全附件等的日常檢查，防止因腐蝕或應(yīng)力作用造成罐體和其他部位開裂導(dǎo)致儲存物料泄漏；

（2）定期進(jìn)行設(shè)備測厚，重點(diǎn)監(jiān)護(hù)管道彎頭部位，避免因流體沖蝕等原因造成器壁減薄[3]；

（3）雨季來臨前對裝置和罐區(qū)的避雷設(shè)施進(jìn)行全面排查，檢查接地端等部位是否生銹，零部件是否完整，有損壞及時處理，避免接地失效；

（4）加強(qiáng)人員管理。施工隊伍和巡檢人員進(jìn)罐區(qū)前必須穿好防靜電服，禁止穿鐵釘鞋，觸摸靜電消除器，嚴(yán)禁帶煙帶火；

（5）規(guī)范使用工具，使用防爆工具和防爆電器，使用無線電通話設(shè)備，禁止使用手機(jī)；

（6）設(shè)置可燃?xì)怏w報警儀，并在室內(nèi)設(shè)置聲光報警，定期校驗(yàn)，確保完好狀態(tài)[4]。

3 結(jié)論

本文通過將事故樹定性分析法應(yīng)用于MTBE儲罐爆炸事故中，利用事故樹分析法直觀、靈活的特點(diǎn)，對儲罐的可靠性進(jìn)行全面分析。采用近似計算法，算出影響因素的結(jié)構(gòu)重要度排序，找出重大的影響因素[5]，結(jié)合實(shí)際，在設(shè)備可靠性和人員管理方面提出切實(shí)合理的改進(jìn)建議，為MTBE儲罐實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全提供參考依據(jù)。

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作者簡介：李鑫，中國石油錦州石化分公司任工藝員，目前在中國石油大學(xué)（華東）在職研究生學(xué)習(xí)。