事故树分析法的应用研究

“或门” ， “ 或门”全部换成 “ 与门” ， 并把全部事件的 万方数据
第( 期# # # # # # # # # # # # # # #
卜全民等： # 事故树分析法的应用研究
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事故树图 ! 的成功树如图 " 所示：
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羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸事故的成功树 # # # # （ % !" ） # （ % !$ ） # （ % !( ） # （ % !) ） # （ % !& ） # # # # # # （ % !’ ） # （ !* ） # （ % !+ ） # （ % "% ）
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"* %! -./ 的应用理论探讨 "* %* "! -./ 的分析思路探讨 -./ 是以人们对从结果推断可能原因的思维方 法为基础而发展起来的分析方法 ， 只抓住一个特 殊的事故进行原因分析， 而不论这一事故是否真正 发生， 通过一整套科学有效的方法找出对事故发生
%##& $ #, $ %" ! 收稿日期： 基金项目：国家自然科学基金重点项目 （ %++’&""# ） 。 作者简介：卜全民 （ "+)& $ ） ， 男 （ 汉族） ， 江苏徐州人， 副教授， 博士， 主要从事化工安全、 环境安全研究。
依据基本事件结构重要度系数确定安全控制 优选方案 由 ,-. 分析得出的各基本事件的结构重要度
系数知， 各基本事件对顶上事件影响重要程度的相 对大小， 籍此可以找出系统的最薄弱环节， 从而确定 所应采取相应安全措施的优先顺序， 实现对生产安 全进行科学、 合理、 有效的控制。
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事故树分析法的优缺点及其应用 范围
"! -./ 的应用理论探讨
"* "! -./ 简介 -./ 又 称 故 障 树 分 析， 是美国贝尔实验室的 ;149<7 等提出和发展起来的一门技术。-./ 技术提 供了一套科学分析和计算的方法， 常用来解决复杂 系统的可靠性问题， 如用于核电站、 航天技术、 石油
［ %］ 化工企业中成套设备等 。
万方数据源自文库
%#& 不可分为止， 从而确定 “ 基本事件” 。
西南石油大学学报 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * &//( 年
产环境中， 而且该单元的羰基化合成反应釜又是醋
［ .］ 酐合成的核心设备 。 与此同时， 又鉴于此生产过程
（ ! ）在每一事件及其直接原因之间确定逻辑关 系， 如 “ 或” 门或 “ 与” 门关系等
［ (］ 因 。初步建成的事故树， 要进行整理和化简， 再进
， 已成为必须进行的重
要举措， 因而客观形势对安全评价工作的研究提出 了大量迫切的新课题， 其中对安全评价方法的研究 就是一个极其重要的方面。为此， 对进行安全评价 常用 的 事 故 树 分 析 法 （ -1234 .566 /71389:9， 简称 -./） 进行了较为深入的研究。
羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸的事故树
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甲醇羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸事故成 功树的编制 成功树的画法是将事故树的 “ 与门”全部换成
发生变成不发生， 就是在所有事件上都加 “ #” ， 使之 变成原事件的补的形式。 经过这样变换后得到的树 形就是原事故树的成功树， 这种做法的原理是根据 布尔代数的德・摩根定律。
! ! 安全评价作为安全生产的至关重要环节， 使得 对建设项目进行安全评价
［ "］
起作用的最基本原因 （ 基本事件） ， 即可实现对引发 事故的各种基本原因进行分析。 -./ 的分析思路： （ " ）由 “ 结果” 导出 “ 原因” 。此法有很强的方 向性， 即逻辑分析仅用于 “ 某一事件 . 发生” 必然有 “ 事件 / 或事件 = 或……” 发生或事件 “ /、 =、 ……” 同时发生。 （ % ）令某事件发生以 “"” 表示， 不发生以 “#” 表 示。此法对事故树中任意事件的状态只设置了 “#” 与 “"” 两种可能性， 或者说， 它选用了 “ 非此即彼” 的 思维方法。 "* %* %! -./ 的基本分析方法探讨 -./ 以系统所不希望发生的事件 （ 顶上事件） 作为分 析 的 目 标， 通过逐层推溯到所有可能的原
行定性、 定量分析。定性、 定量分析主要是分析最小 割集或最小径集， 即基本事件对顶上事件产生影响 的组合方式与传递途径。 -./ 的基本分析方法： （ " ）首先明确要分析的对象 $ 某种人们不希望 发生的事故， 作为顶上事件 .。 （ % ）由 “ 果” 到 “ 因” ， 层层追查， 直到原因事件
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第 %+ 卷! 第 ( 期! ! ! ! ! ! ! ! ! 西 南 石 油 大 学 学 报! ! ! ! ! ! ! ! ! ><3* %+! ?<* ( %##) 年! , 月! ! ! ! ! ! ! @<25713 <A B<24CD694 E645<362F G7:H659:48! ! ! ! ! ! ! ! ! /2I! %##)!
（ # ）依据相应的工艺流程和操作条件 $ $ 包括 工艺、 设备、 控制及安全措施等编制相应的事故树。 （ " ）运用布尔代数规则简化事故树， 即整理出 顶上事件与若干最小割集 （ !% ， !& ， !! …! " ）之间的关 系， 然后按一定的规则算出各基本事件对顶上事件 的影响力度的相对结构重要度系数， 从而对各基本 事件的结构重要度排序
（ ! ）事故树的果因关系清晰、 形象。 对导致事故
$ ! !# ,-. 的优点 的各种原因及逻辑关系能做出全面、 简洁、 形象地描 述， 从而使有关人员了解和掌握安全控制的要点和 措施。 确 （ " ）根据各基本事件发生故障的频率数据， 定各基本事件对导致事故发生的影响程度 — — —结 构重要度。 （ $ ）既可进行定性分析， 又可进行定量分析和 系统评价。 通过定性分析， 确定各基本事件对事故影 响的大小， 从而可确定对各基本事件进行安全控制 所应采取措施的优先顺序， 为制定科学、 合理的安全 控制措施提供基本的依据。 通过定量分析， 依据各基 本事件发生的概率， 计算出顶上事件 （ 事故）发生的 概率， 为实现系统的最佳安全控制目标提供一个具 体量的概念， 有助于其它各项指标的量化处理。
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! ! 文章编号： "### $ %&’( （ %##) ） #( $ #"(" $ #(
事故树分析法的应用研究
% 卜全民" ， ， 王涌涛’ ， 汪德爟% ’* 苏州科技学院环境科学与工程系）
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（ "* 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京， %"##+, ； %* 河海大学环境科学与工程学院；
摘要：对常用的安全评价方法之一的事故树分析法 （ -./） 进行了较为深入的研究和探讨。其中对 -./ 的分析思路进 以亚洲首家甲醇羰基化生产醋 行了深入的理论分析， 并对其主要的分析方法进行了剖析。在对 -./ 的应用研究中， 酐为例进行了实例分析， 通过编制相应的事故树、 成功树， 运用布尔代数法和相应规则计算了各基本事件的结构重要 度系数， 依照各基本事件的结构重要度系数对各基本事件的结构重要度进行了排序， 并在此基础上提出了确保安全 生产所应采取的科学、 合理、 有效的优先安全控制措施， 以实现对生产系统单元的最优安全控制。最后， 指出了 -./ 实际应用的优缺点及其应用范围。 关键词：事故树分析法 （ -./） ； 事故树； 成功树； 结构重要度； 可靠性分析 中图分类号：0+"’* (! ! ! ! ! ! ! ! ! 文献标识码：/
（ $ ）根据结构重要系数近似计算公式， 得到
（ % & ） # ! & " !$ ’! # " ’!" （ % $ ） # ! & " ) ’! # " ’( （ % ! ） # ! & " " ’! # " ’!
因此， 得到结构重要度顺序为
（ % !） # （ % "） ( （ % $） # （ % (） # （ % )） # （ % *） # # # # 万方数据 （ % +） ( （ % &） # （ % ’） # （ % !% ） # （ % !! ） #
’(( ! ! "# $%& 的缺点
西南石油大学学报 # # # # # # # # # # # # # # # # # # # "**, 年 ". — 安全检测与控制装置失效； "’* — 冷却水流量少； "’’ — 冷却水温度过高； "’" — 温度检测系统出故障； "’! — 温度调节系统出故障； "’( — /0 中含惰性气体； "’+ — /0 气源的压力过小； "’+ — 反应物甲醇的量过大； "’, — /0 气源的压力过大； "’- — 反应物甲醇的量过小； "’. — 未加催化剂稳定剂； ""* — 催化剂形成三价铑沉淀。
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（ ’ ）当 （ " ）的工作量太大时， 可由事故树导出 与其对偶的成功树， 同样用布尔代数整理出若干最 小补集 （ !#% ， !#& ， !#! ， …!#" ） 。 然后， 采用近似方法 算出各基本事件的结构重要度大小。
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&* +,- 的应用研究
化工生产常处于易燃、 易爆、 有毒的生产环境中， 经常会引发各类事故
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基本事件结构重要度系数的计算及排序 由事故树图 ! 可得 !$% 个最小割集 （ 略） ， 由成 " ! (#
功树如图 " 可得 $ 个最小径集： $’ ， $!% ， $!! ， $!" ， $!$ ， $!( ， $!) ， $!& ， $!’ ， "! # ｛$& ， # # # # $!* ， $!+ ， $"% ｝ "" # ｛$$ ， $( ， $) ， $* ， $+ ｝ $" ｝ "$ # ｛$! ， 根据最小割集或最小径集近似判断结构重要系 数的近似计算法则可得： （ ! ）由本例最小割集与最小径集的对比， 可知 最小径集的数量少而且最小径集中含的基本事件数 量少， 计算结构重要系数较简单， 故采用最小径集的 计算方法计算。 $" 同在一个最小 径 集 （ " ）由成功树可知， $! ， 中； $( ， $) ， $* ， $+ 同在一个最小径集中； $& ， $’ ， $!% ， $$ ， $!" ， $!$ ， $!( ， $!) ， $!& ， $!’ ， $!* ， $!+ ， $"% 同在一个最小 $!! ， 径集中。 故
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。 拟建的亚洲首家甲醇羰基化
合成醋酐生产即属此类。 应用 $%& 对其进行分析， 目 的在于找出事故发生的基本原因事件， 以便对甲醇羰 基化生产醋酐采取安全措施和加强安全监控。 & ’ %* 甲醇羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸事故树 的编制 拟建的醋酐合成单元处于易燃、 易爆、 有毒的生
图 %*
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在亚洲属新工艺， 尚无生产经验， 故拟选用 “ 甲醇羰 基化生产醋酐合成反应釜爆炸”作为顶上事件 %。 甲醇羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸事故树编 制的基本步骤如下： （ % ）确定分析对象 （ 顶上事件） 确定顶上事件为 , “ 甲醇羰基化生产醋酐合成 反应釜爆炸” 。 （ & ）根据因果关系分析、 编制事故树 从顶上事件开始， 采用演绎分析法， 一级一级往 下找出所有原因事件， 直到最基本的原因事件为止。 每一层事件都按照输入 （ 原因）输出 （ 结果）之间逻 辑关系用逻辑门连接起来， 从而按其逻辑关系画出 事故树。 以, “ 羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸”为顶上 事件， 故首先将此顶上事件写在事故树图的最上方 的矩形方框内。 由反应釜爆炸可知， 只有在 “ 反应压 力异常升高” 、 “ 压力超过反应釜的承受能力”和 “控 制系统故障”三者中， 第一、 第二原因同时发生且在 第三原因存在的条件下， 反应釜爆炸事故才可能发 生， 因此第一层逻辑门为件与门。 依次类推， 直至事故树的规模和分析深度已达 到可认为是基本事件的程度为止， 得到 “ 羰基化生产 醋酐合成反应釜爆炸”的事故树图， 如图 % 所示：