油罐静电火灾爆炸事故树分析

油罐静电火灾爆炸事故树分析

吉林宝华安全评价有限公司马恩奎

一、前言

随着国民经济的飞速发展，石油产品在生产、生活中的使用越来越广泛，各类油库、加油站日益增多，而油罐是储存散装油品最为重要的设备，油罐储油是当前应用最普遍的一种储油方式。而石油产品一般都具有易挥发、易流失、易燃烧、易爆炸等特性，一旦发生火灾爆炸事故，必将造成人员或财产损失。在油罐火灾爆炸事故中，静电引发的火灾爆炸事故占有很大的比例。因此，对于油罐静电火灾爆炸事故分析具有非常重要的意义。

在常用的油品中，大多数油品的电阻率大于1012Ω•CM，为带静电物质，在生产和储动过程中，很容易产生和聚集静电荷，而且消散慢。当油罐接地电阻过大（大于100Ω），或消除静电的装置失灵，很容易聚集静电荷，一旦放电形成火花，足以引燃或引爆弥漫的油蒸汽。因此，辨识分析油罐静电火灾爆炸事故原因，从而安全有效地设置和管理好油罐安全设施，提高油罐的安全可靠性，已是当前油罐安全管理工作所面临的一个重要课题。

事故树分析法（FTA法）是分析事故常用的方法，也是分析复杂系统安全可靠性的有效工具。通过油罐静电事故树分析，可找出导致事故的各基本事件，确定各基本事件的重要度，然后进行相应的整改，从而提高油罐系统的安全性。

二、事故树分析法简介

事故树分析方法起源于故障树分析（简称FTA），是安全系统工程的重要分析方法之一，它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。用它描述事故的因果关系，直观、明了，思路清晰，逻辑性强，既可定性分析，又可定量分析。

事故树是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树分析方法。这种树是一种逻辑分析过程，遵从逻辑学演绎分析原则（即从结果到原因的分析原则）。把系统不希望出现的事件作为事故树的顶上事件，用逻辑“与门”或“或门”自上而下地分析导致顶上事件发生的所有可能的直接原因及相互间的逻辑关系，并由此逐步深入，直到找出事故的基本原因，即为事故树的基本事件。

事故树分析法的基本程序为：

①熟悉系统—②调查事故—③确定顶上事件—④确定目标—⑤调查原因事件—⑥编制故障树—⑦定性分析—⑧定量分析—⑨安全评价。

三、油罐静电火灾爆事故树的建立

油罐静电火花造成油罐火灾爆炸事故为顶上事件，根据导致顶上事件的直接原因和间接原因确定中间事件，进一步确定导致中间事件的各基本事件。所建事故树如下图所示。

油罐静电火灾爆炸事故树

x1——油液流速超过控制限值；x2——高速排水；x3——管道内壁粗糙；x4——油液冲击金属罐壁；x5————量油器具不符合要求；x6——卸油后静置时间不够；x7——飞溅油液与空气摩擦；x8——油面有漂浮物；x9——未设防静电接地；x10——接地电阻不符合要求；x11——接地线损坏； x12——化纤品与人体摩擦；x13——作业中与导体接近；

x 14——油罐内油气；x 15——油品泄漏；x 16——通风不良；x 17——在燃烧爆炸极限范围内。

四、储油罐静电火灾爆炸事故树结构重要度定性分析

事故树分析的任务是求出事故树的全部最小径集或最小割集。如果事故树中与门很多，最小割集就少，说明该系统为安全的；如果或门多，最小割集就多，说明该系统较为危险的。最小径集就是顶上事件不发生所必需的最低限度的径集。一个最小径集中的基本事件都不发生，就可使顶事件不发生。事故树中有几个最小径集，就有几种可能的方案，并掌握系统的安全性如何，为控制事故提供依据。事故树中最小径集越多，系统就越安全。下面采用布尔代数化简，得到若干交集的并集，每个交集都是成功树的最小割集，也就是原事故树的最小径集。

（1）判别最小割（径）集数目。根据“加乘法”判别方法判别得该事故树的最小割集共50个。将其事故树转化为成功树，求得该成功树的最小径集共7个。

（2）求结构函数： 事故树的结构函数：

T=((x 1+x 2+x 3+x 4+x 5+x 6+x 7+x 8)(x 9+x 10+x 11)+x 12x 13)（x 14（x 15＋x 16）x 17）.

原事故树的成功树的结构函数：

T =(1

X 2X 3X 4X 5

X 6X 7X 8X 9

X +9

X 10X 11

X )(12X +13X )+14X +15

X 16

X +17X .

=1X 2X 3X 4X 5

X 6X 7X 8X 9X 12

X +1

X 2X 3X 4X 5

X 6X 7X 8X 9X 13

X +9

X 10X 11X 12

X +9

X 10X 11X 13

X +14X +15X 16

X +17X .

即得到七个最小径集：

P 1＝｛x 1，x 2，x 3，x 4，x 5，x 6，x 7，x 8，x 12｝； P 2＝｛x 9，x 10，x 11，x 12｝；

P 3＝｛x 1，x 2，x 3，x 4，x 5，x 6，x 7，x 8，x 13｝； P 4＝｛x 9，x 10，x 11，x 13｝； P 5＝｛x 14｝； P 6＝｛x 15，x 16｝； P 7＝｛x 17｝； (3)求结构的重要度：

由于该结构比较简单，没有重复事件，而且最小径集比最小割集少得多，因此用最径集判别结构重要度。

①x 14，x 17，是单个事件的最小集，分别出现在P 5、P 7中，因此

I Φ(14)=I Φ(17)=

1

121-=1；

②x 9，x 10，x 11同时出现在P 2和P 4中，因此，

I Φ(9)=I Φ(10)=I Φ(11)=

1

42

1-＋

1

42

1-＝

4

1；

③x 12、x 13共有两个事件分别同时出现在P 1、P 2、P 3、P 4中，因此，

I Φ(12)=I Φ(13)＝

1

92

1

-＋1

42

1-＝8

21＋

3

21；

④x 1，x 2，x 3，x 4，x 5，x 7，x 8共有8个事件，分别出现在P 1、P 3

中，因此，I Φ(1)=I Φ(2)=I Φ(3)＝…＝I Φ(8)＝

1

92

1-＋

1

92

1-＝

7

21；

⑤x 15，x 16同时出现在P 6中，因此，

I Φ(15)=I Φ(16)=

1

22

1-＝2

1

各基本事件的重度顺序如下：