燃氣輸配管網可靠性的故障樹分析

張 樂

（太原天然氣有限公司，山西 太原 030006）

就目前來看，國內燃氣事業已進入蓬勃發展階段，燃氣總量不斷增長，供氣管道長度增加，燃氣普及率達到79.1%。為從根本上保障燃氣輸配管網運行安全，從根本上控制燃氣泄漏等安全隱患問題發生幾率，需借助故障樹分析法，對燃氣輸配管網進行可靠性分析，探明燃氣輸配系統故障發生原因，對輸配管網運行進行更加全面管控。

1 燃氣輸配管網可靠性分析的重要性

燃氣輸配管網系統較為復雜，在實際運行期間存在燃氣泄漏或管道破裂等安全隱患，對大眾人身健康造成嚴重威脅［1］。因此為確保燃氣輸配管網能夠在城市建設中發揮出積極作用，需對燃氣設備管網運行可靠性進行深入分析，找尋到輸配系統存在的失效形式以及運行管理漏洞，針對此些問題制定出相應的解決方案，力爭最大限度延長燃氣輸配管網使用壽命。

2 故障樹分析法

故障樹分析法首次誕生于20世紀60年代，當時主要研究方向為導彈發射控制系統安全性問題，為分析及預測導彈系統偶然事件奠定了堅實技術基礎。故障樹分析法主要就是將分析對象的目標函數作為頂事件，通過方框符號找尋到能夠引發頂事件的原因［2］。借助邏輯門輸入信號的方式，分析各個事件內存在的因果關聯，找尋出造成中間事件發生的原因，最后定性定量的分析出事件發生的各類途徑以及發生概率，針對分析結果制定出防范事件發生的專項對策。

燃氣輸配管網的頂事件主要由故障假設、可行性分析等方式識別出，通過建立起故障數據分析模型，將原因事件組合在一起，形成最小割集。為發生頂事件，需最小割集中的事件也全部發生，通過對此些事件的深入分析與評測，制定出預防事故的相關措施。

故障樹分析法的分析邏輯性強，能夠準確識別出系統內的各類風險因素，對安全隱患問題進行及時預測，因此更加適用于評估燃氣輸配管網運行可靠性等重復性較大的系統。

3 故障樹分析法在燃氣輸配管網中的具體應用

3.1 建立故障樹模型

在建立燃氣輸配管網故障樹模型期間，需將故障樹的頂事件設立為輸配系統失效。引發燃氣輸配管網失效的直接原因主要為管道失效以及其他附屬設施失效，因此將此兩種原因作為故障樹的次頂事件。通過將能夠導致燃氣輸配管網失效問題的原因進行分層劃分，獲得到各類故障形式的基本事件。

3.2 燃氣輸配管網故障的定性評價

燃氣輸配管網故障樹的定性評價主要就是對定事件進行定性分析。能夠導致領事件發生的基本原因集合體被稱之為割集，只有在割集基本事件同時發生的情況下，頂事件才會出現，割集內任一基本事件不出現，則不會引發頂事件。

借助先進的最小割集算法，求出最小割集的參數數值，從而將故障樹轉化為等效布爾代數。

通常情況下，割集階數最少，則說明故障樹頂事件的發生幾率越大，此些最小割集可直接影響到燃氣輸配管網運行期間的可靠性，屬于系統在運維過程中的薄弱階段。

3.3 燃氣輸配管網故障的定量評價

故障樹定量評價就是針對底事件發生概率，求得頂事件發生概率，由于在燃氣輸配管網運行期間，一般基本事件的發生幾率較少，因此可借助統計法或專家經驗分析法對燃氣輸配管網基本事件進行估算。

4 燃氣輸配管網頂事件發生原因以及解決對策

借助故障樹分析法，發現燃氣輸配管網運行失效的原因，主要體現在以下幾個方面：

第一，人為破壞自然破壞原因。在管道上方建設違規建筑物，管道土體移動，導致管道出現破裂或泄露等問題［3］。要求有關部門緊抓管道上方工程監管工作，對管道周邊土體的位移情況進行及時測量，在管道上方設置警示帶，制定出更加嚴謹的管道維護方案；第二，腐蝕原因。由于管道長期在潮濕環境下運行，經常會出現內部腐蝕、外部腐蝕或應力腐蝕等問題，導致管道使用壽命嚴重縮短，各類安全事故頻繁發生。因此為避免腐蝕問題對管道各項性能造成的嚴重不利影響，相關管理部門需積極開展燃氣輸配管網防腐蝕工作，注重在管道安裝以及后期維護期間刷涂防腐材料，加強管材質量檢測力度，避免施工對管道造成的額外拉引力，從根本上保障管道安全運行；第三，管材質量問題。因沒有對管材質量進行嚴格把控，導致管道整體使用壽命縮短，在實際安裝與運行過程中存在的風險極大，可直接引發燃氣輸配管網失效事件［4］。因此為確保燃氣輸配管網能夠實現安全高效運行，需注重管材質量檢測工作。第四，附屬設備問題。燃氣輸配管網附屬設備主要包括閥門、排水井、放散管等，需加強對此些附屬設備的運維，及時發現與解決附屬設備運行期間存在的故障隱患問題，定期更換老化附屬設備，從根本上保障燃氣輸配系統可靠運行。

5 結語

總而言之，燃氣輸配管網故障發生幾率遠比油氣管道更高，造成的影響范圍更大，因此為從根本上保障燃氣輸配管網運行安全性與可靠性，需將當前工作重點放置在燃氣儲備管網工程事件的分析中，應用故障樹分析法，發現存在于燃氣收費管網運行期間的安全隱患與故障發生癥結所在，制定出更加全面成熟的燃氣輸配管網安全評價標準。