淘豆网网友tiros009近日为您收集整理了关于油库储油罐火灾爆炸事故树分析的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：油库储油罐火灾爆炸事故树分析 第18卷第3期2013年6月哈尔滨理工大学学报JOURNAL OF HARBIN UNIVERSnY OF SCIENCE AND TECHNOLOGYV01.18 No.3Jun.2013油库储油罐火灾爆炸事故树分析周绍杰(哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院,黑龙江哈尔滨150080)摘要:油库储油罐储存的油料具有易燃易爆性且存储量大,一旦发生事故后果严重.针对油库储油罐安全管理点多面广的特点,分析储油罐火灾爆炸事故的相关影响因素和条件,建立完善的事故树模型.通过定性分析理清火灾爆炸事故与基本事件的逻辑关系,定量分析获得顶上事件发生的概率和各基本事件的结构重要度顺序,找出储油罐存在火灾爆炸事故隐患的重点部位,制订科学合理的安全信息监控点策略,为油库安全管理手段向信息化迈进,预防事故的发生提供决策依据.关键词:事故树;储油罐;火灾爆炸;定性分析;定量分析中图分类号:TE88 文献标志码:A 文章编号:1007—2683(2013)03—0026—06Fault Tree Analysis of Fire and Explosion in Oil Stor(来源：淘豆网[])age TankZHOU sh∞-j娩(School of Measurement—control Technology munications Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China)Abstract:Large quantity of oil in oil storage tank is highly flammable and explosive.If any accident happens,consequences arebeyond measure.According to characteristics of broad area of the security management in oil stor-age tank,and by analysis of the influencing factors and conditions related to fire(来源：淘豆网[]) and explosion accident in the oilstorage tank,integrated fault tree model is established.The logical relationship between the accident and the basicevents is clarified by carrying out qualitative analysis,while the structure importance factors of the basic events aleranked by carrying out quantitative analysis.Therefore the emphasis part in which there is potential of fire and ex-plosion is found,and reasonable strategy for setting the security mon(来源：淘豆网[])itoring points is worked out.The results Canprovide basic for decision—marking of informational application in security management.Key words:fault tree;oil storage tank;fire and explosion;qualitative analysis;quantitative analysis0 引言油库储油罐数量较多,分布相对分散.随着我国经济持续快速增长,储油罐正朝着大型化方向发展,1.0 X 105m3以上的储油罐已经屡见不鲜….储油量如此巨大的油库一旦发生火灾爆炸事故,就会造***员伤亡、经济损失、环境污染等严重后果,其社会影响不可估量,因此,油库储油罐的安全工作至关重要嵋o.系统地运用安全科学理论和方法对油库潜在的风险进行分析评价,变被动的事故为主动预防旧1,业已成为油库安全管理工作的当务之急.油库安全评价的方法很多,岳彬(来源：淘豆网[])Ho利用模糊综合评价方法对油库安全进行了定性分析;郑贤斌等”o利用人工神经网络对油库安全进行了评价;高爱民等旧1介绍了美国道氏指数评价法的应用.随着安全科学理论研究的发展,一种基于事故树的安全分析方法得到广泛应用.王磊等旧J、赵欣颖等【3 J、张收稿日期:2013—03—18作者简介:周绍杰(1960一),男,讲师。E-mail:zhoushaojiel001@163.conl.万方数据第3期周绍杰:油库储油罐火灾爆炸事故树分析 27琳等po分别针对储油罐火灾爆炸事故编制了简单的事故树进行分析;赵晓姣等"J、卜全民等一1、闫兰英等¨叫也分别介绍了事故树分析法(fault tree anal—ysis,FrA)在石油开采与化学工业领域的应用案例.上述文献一个共同的要点,就是通过建立事故树进行分析研究,明确安全防范的重点.秉承消化吸收,借鉴完善提高的原则,本文力图建立较为完整的事故树模型,对油库储油罐火灾爆炸事故进行分析研究,找出存在安全隐患的重点环节和重点部位,为设置安全信息(来源：淘豆网[])监控点、提高油库安全信息化管理手段的应用效率提供决策依据.1 事故树分析法事故树分析法(fault tree analysis,FrA)是系统安全分析方法中得到广泛应用的一种方法,适用于对作业系统安全性的分析.该方法以不希望发生的事件(即顶上事件)作为分析对象,通过层层深入分析,把顶上事件与导致其发生的各种原因之间的逻辑关系用树性结构表示,应用数理逻辑找到事故树的结构函数,采用布尔代数方法进行数学分析计算,确定最小割集或最小径集,对基本事件的结构重要度进行排序,找出事故发生的主要原因,明确安全防范重点,从而达到预测与预防事故发生的目的‘11。13|.事故树分析的主要优点:1)既能找出引发事故的直接原因,又能揭示事故发生的潜在原因,并能概括导致事故发生的各种情况;2)逻辑性强,灵活性高,适用范围广.它不仅考虑设备及其部件的故障,而且还考虑环境因素、管理因素和人的失误.既能分析已发生的事故,又能预测事故发生的可能性.3)即可定性分析,又可定量分析。定性分析可详细分析事故发生的直接原因,定量分析可预(来源：淘豆网[])测事故发生的可能性大小.2储油罐火灾爆炸事故分析2.1影响因素分析影响油库安全的主要因素可以分为人为因素、事物因素、环境因素、管理因素等4个方面…3.因此,在对油库储油罐火灾爆炸事故进行分析时,应从这四方面人手,如图1所示.图I储油罐火灾爆炸事故影响因素2.1.1人为因素人为因素主要包括人员思想麻痹,安全意识不够,自身素质和业务水平不高,执行规章制度不严格,作业操作不规范,甚至违规操作等.例如,携带火种进人库区,在库区内违章动火作业,穿带有钉子的鞋进入库区,未着防静电服,未触摸消静电扶手等.2.1.2事物因素事物因素可以分为储存的油料和设施设备两方面.由于油料自身存在易燃、易爆、易挥发、易腐蚀等特性,使得储存的油料对油库安全构成严重威胁.设施设备超期服役、腐蚀老化严重、防爆设施失效、运行过程中出现故障等原因,也可能导致火灾爆炸事故.例如,储油罐超期服役,罐壁或罐底钢板腐蚀严重,出现渗油漏油;闸阀填料或法兰连接处垫圈老化引起油料滴漏;静电接地装置失效,使得设备静电聚集,容易引起静电火花;通风设备(来源：淘豆网[])出现故障,不利于排放油气,容易使油气浓度超标,引发火灾爆炸事故.2.1.3环境因素环境因素包含地理环境和自然灾害两方面.地理环境主要是指油库所处位置的经纬度、山体土层结构、水文走向等地理特征,以及温度、湿度、季风等气候特征.例如,通风管排风口位置是否根据当地季风方向设置,是否有利于排出的油气迅速扩散.自然灾害主要是指地震、山体滑坡、泥石流、雷电、山林火灾等.地震、山体滑坡、泥石流可能导致罐体变形、破裂,从而引发油料泄漏事故;雷电、山林火灾则可能直接造成储油罐火灾爆炸事故.2.1.4管理因素管理因素主要包括油库安全管理工作中开展安全教育,遵守安全制度,制订安全预案,落实安全监督等几个方面.例如,是否定期开展安全教育,使安全意识和安全理念深入人心;是否严格落实查库制度、值班制度;是否认真按照油料收发作业规程进行操作;是否结合油库实际,制订并完善安全预案等.万方数据28 哈尔滨理工大学学报第18卷2.2条件分析油库储油罐发生火灾爆炸,必须同时具备3个条件:着火源、可燃物和助燃物.大气中的氧气属于助燃(来源：淘豆网[])物,其含量能够满足火灾爆炸的需要,加之库区不存在无氧或缺氧的封闭环境,因此,对助燃物这一条件可以不作重点分析.着火源一般是由明火、碰撞火花、电气火花、静电火花、雷击火花等造成的;可燃物主要是由于设备故障或者人员操作失误引发油料泄漏且通风不畅而积聚的油气(浓度达到爆炸极限).根据储油罐火灾爆炸事故影响因素分析,可得出能够导致火灾爆炸事故的基本事件;条件分析可以从引发事故的直接原因人手,逐层剖析,得出各基本事件与上层事件之间的逻辑关系,把本来分散的基本事件联系起来,形成树形结构。表l储油罐火灾爆炸事故树事件代号事件代号事件代号事件T 储油罐火灾爆炸 x3 违章动火作业 x2, 接地装置损坏a 油气浓度达到爆炸极限 x· 机动车排气筒喷火 x26 液面波动Al 着火源 x5 山林着火 X舯油滴飞溅A2 油气 X6 阻燃器失效 X2B 收发时流速过快A3 明火 x7 人为破坏纵火 x29 测量时下尺速度过快A。碰撞火花 xs 未使用防爆工具 x30 电机转轴润滑不佳A5 电气火花 x9 穿钉(来源：淘豆网[])鞋进入库区 x3- 设备外壳与供电线路短接A6 静电火花 X10 测量器具与测量孔碰撞 x32 使用化纤材料擦拭设备A7 雷击火花 X,l 其他金属碰撞 x33 雷击A8 油气泄漏 X。2 电线绝缘层老化 x34 阀门密封不良A9 通风不畅 X13 电器防爆层失效 x”法兰密封不良Alo 人体静电 X14 短路 X36 测量孔密封不良A11 非人体静电 X15 违章使用非防爆电器 X37 机械呼吸阀泄漏A12 接地装置失效 X,6 接线头外露 x勰焊缝开裂A13 设备故障 X17 电流过大 X39 腐蚀穿孔A14 操作失误 X-8 电器保护接地失效 x40 测量时未对油罐泄压A15 静电聚集 X19 着化纤布料衣物 X4- 收发时油罐呼吸A。6 未消除人体静电 X20 未着防静电服 X42 油料溢出A-, 油料静电 X2l 搔头发 x们未安装通风设备A18 设备静电 x22 未接触消静电扶手 x44 通风设备故障Xt 携带火种进入库区 X2, 未接地 X舒未定时通风X2 在库区抽烟 x24 接(来源：淘豆网[])地电阻超标 x46 通风管出口与洞库距离太近3 火灾爆炸事故树分析以储油罐火灾爆炸作为顶上事件r,根据火灾爆炸事故与导致事故的直接原因之间的逻辑关系,以及各基本事件与上层事件之间的逻辑关系,建立事故树模型,如图2所示.3.1定性分析3.1.1最小割集最小割集的计算方法有很多种,例如,布尔代数法、行列法、矩阵法等,在此处,利用最常用的布尔代数法来进行计算,有r=oAlA2=Ⅱ(A3+A4+A5+A6+A7)AsA9:a(A3+A4+A5+Alo+A11+工矗A12)(A13+A14)A9=口(A3+A4+A5+A15 A16+A15 A12+墨3 A12)(A13+A14)A9=8[A3+A4+A5+A15(x22+A12)+(A17+A18)A12+玛3 A12](A13+A14)A9=o(xl+恐+…+x18+(墨9+x二+恐1)(如+如+匕+如)+(k+岛+..·+恐2)(恐3+如+如)+墨3(如+如+如)](k+恐5+..·+如)(如+k+k+瓦) (1)由于事故树的基本事件较多,用式(1)求解最小割集的过程十分繁琐,得出的最小割集数量和处万方数据第3期周绍杰:油库储油罐火灾爆炸事故树分析理的数据太多,不便于定量分析.因此,求其最小径集.图2储油罐火灾爆炸事故树3.1.2最小径集求最小径集的方法和求最小割集相同.根据对偶原理,把图2事故树中的“与门”换成“或门”,“或门”换成“与门”,所有事件都加“”’表示取反,即事件不发生,得出与原事故树对偶的成功树,如图3所示.图3储油罐火灾爆炸成功树T’=口’+A:+A:=o’+A;A:A;A:A;+A;+A;=口’+A;A:A;A:oAll’(x;3+A:2)+A;3A14+A;=口’+A'3A'4A;(A:5+A:6)(A:5 4-A:2)(x;3+A:2)+A:3A:4+A;=a’+A'3A4A;(A:5+X:2A;2)(A:7A:8+A:2)(x;3+A:2)+A:3A:4+A:=口’+x:x:…x:g(x:9x二X;l+x::x:,x复x幺)(x乞x三7…x;:+xi3x二x幺)(x;3+x三3x三4X三5)+x互x;5…x:2+x二3X二4x:,x二6 (2)成功树的最小割集即为原事故树的最小径集P;(i=1,2,…,6).P.={口},万方数据哈尔滨理工大学学报第18卷P2={xl,置,…,X2l,瓦,恐7,…,x33},P3={x,,置,…,如},P4={X1,X2,…,X18,X22,X23,如,X25},P,={x34,置,,…,墨2},P。={蜀,,如,如,比}.3.2定量分析3.2.1顶上事件发生的概率利用最小径集求顶上事件发生的概率为g(q)=[1一(1一g。))(1一(1一q。)(1一q:)…(1一q21)(1一q26)(1一q27)…(1一g,,)][1一(1一q。)(1一q:)…(1一q25)][1一(1一q。)(1一q:)…(1一q18)(1一922)(1一923)(1一qM)(1一q25)][1一(1一934)(1一q,,)…(1一q舵)]((1一q。3)(1一q“)(1一q拍)(1一q能)] (3)根据已知的各基本事件发生的概率,由式(3)可以精确地计算出顶上事件发生的概率.3.2.2结构重要度分析结构重要度分析,就是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度.即在不考虑各基本事件的发生概率,假定各基本事件发生的概率都相等的情况下,分析各基本事件的发生对顶上事件的发生所产生的影响程度Ⅲ‘1 8|.可用下面近似判断式计算:L(置)=∑嘉(4)根据式(4)可得‘(口)=者=1j,(x。)=,,(x:)=…=‘(x。。)=击+击+击《998×10。芦+F+芦硝·×’‘(x。。)=‘(X2。)=L(置。)=去+去。1.229×10229 10。7两+丽2·×‘l+(X22)=志一4.768×10。乇(置,)=乞(如)=乞(X25)=士+去。5.960×10YOU It)-7两十两2·×L(X:。)=L(.k)=…=L(X。,)=≤j----0.037×10‘7‘(x弘)=L(恐,)=…=L(蜀:)=嘉￣3.906×10‘3L(置,)=‘(匕)=‘(墨,)=‘(瓦)=者=o.125各基本事件的结构重要度顺序为L(o)>‘(‰)=‘(‰)=L(‰)=‘(瓦)>L(也)=‘(如)=…=‘(x4:)>L(X。)=‘(置)=…=L(x,。)>‘(如)--t+(黾)=‘(如)>‘(如)>乞(x。,)=乞(如)=‘(鼍。)>L(如)=‘(岛)=…=乞(X3,),即条件事件“油气浓度达到爆炸极限”的结构重要度最大,其系数为1;其次是事件墨,,.k,墨,,k,表示通风不畅的各种原因,结构重要度系数均为0.125;然后是x弘,鼍,,…,K,表示导致油气泄漏的各种原因,结构重要度系数均为3.906 X10~。其他事件的结构重要度系数数值太小,这里不再列举.3.2.3概率重要度分析概率重要度分析,是考察各基本事件发生概率的变化对顶上事件发生概率的影响程度.计算公式为I,Ei]=曼掣(5)oVi根据已知的各基本事件发生的概率,由式(5)可以计算出各基本事件的概率重要度.3.2.4关键重要度分析用基本事件发生概率的相对变化率与顶上事件发生概率的相对变化率之比来表示基本事件的重要度,这就是关键重要度¨¨21|.其计算公式为t,Ei]=掣(6)该式还可写成:小]=而ql‘掣=u小而qi(7)知道各基本事件发生的概率和顶上事件发生的概率,由式(7)就可计算出各基本事件的关键重要度.4 安全信息监控点设置策略从事故树分析结果来看,油库储油罐的安全隐患主要在于多种原因引起的着火源和油气泄漏.通过定性和定量分析,结构重要度较大的是油气浓度达到爆炸极限.究其原因,是设备故障或操作失误引起的油气泄漏,而且未及时通风,导致油气浓度超万方数据第3期周绍杰:油库储油罐火灾爆炸事故树分析 3l标,给油库安全带来严重威胁.因此,为了切实利用信息化手段保障油库安全,必须从以下几方面人手.1)合理设置油气浓度监测点。油气是储油罐发生火灾爆炸事故的潜在威胁,所以要保持储油罐存放区空气清洁,把油气浓度控制在安全范围内.在罐前闸阀、灌顶测量口、呼吸阀等处安装油气浓度测量仪,实时监测油气浓度;设置报警限度,周围浓度一旦超过报警限度就发出警报,提醒保管员立即通风.2)合理设置储油罐液位监测点.每台储油罐均安装油料液位检测仪,实时监测罐内油料液面高度;设置防溢安全报警,油料液位一旦高于安全高度,就发出警报,提醒油料已满,确保不发生溢油事故.通过对比分析采集的油料液位数据,找出液位变化规律,防止发生泄漏事故.3)合理设置视频监控点.在油库大门、洞库入口、视野死角等重要部位安装防爆摄像头,实时监控油库进出人员的情况.监控是否有人携带火种进入油库;是否有人未着防静电服、未使用防爆工具或防爆照明设备进行作业;是否有违章动火作业;是否存在故意破坏行为等.5 结论储油罐是油库内最为重要、安全等级最高的地方,其安全监控具有点多面广的特点,如果对安全隐患挖掘不深,不及时采取有力措施,就会有酿成重大事故的危险.本文针对油库储油罐火灾爆炸事故的影响因素和引发条件分别进行分析,得出导致事故的基本事件及其与上层事件的逻辑关系,建立事故树;运用布尔代数方法进行计算分析得到,条件事件“油气浓度达到爆炸极限”的结构重要度最大,其系数为1;其次是事件墨,,k,如,k,表示通风不畅的各种原因,结构重要度系数均为0.125;然后是x弘,x扪…,x***,表示导致油气泄漏的各种原因,结构重要度系数均为3.906 X 10-3.明确了安全防范的重点范围,为油库信息化建设中安全信息监控点的设置提供了决策依据参考文献:[1]王光,李光海,贾国栋.常压储罐群的完整性评价技术[J].压力容器,2009,26(7):29—32,45,57.[2] 王磊,李志宪.油气火灾爆炸事故评价及防范措施[J].中国安全科学学报,2003,13(12):68—70.[3]赵新颖,李自立,王春涛.石油储罐火灾爆炸事故树分析[J].油气储运。2007,26(1):37—40.[4] 岳彬.油库安全评估模型研究与软件实现[J].工业安全与环保,2010,36(2):37,42.[5] 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