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城鎮燃氣管道泄漏事故樹風險分析

文檔作者：牛偉偉龍世華呂仁軍程浩力文檔來源： 1．首都經濟貿易大學安全工程與環境學院 2．中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司		點擊數：	更新時間： 2021年09月17日
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第4l卷第2期
201 2年2月
當 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
Vo1．4I，No．2
February，201 2
城鎮燃氣管道泄漏事故樹風險分析
牛偉偉 ，龍世華 ， 呂仁軍 ，程浩力
(1．首都經濟貿易大學安全工程與環境學院，北京100070； 2．中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司，北京100085)
摘 要：城市燃氣管道主要分布在人口和建筑物集中的區域，一旦破壞發生泄漏將對周圍的人員及財產造
成嚴重威脅。因此，有必要對其威脅進行風險分析。通過應用一種重要而常用的系統安全分析方法一事故樹分
析法(FTA)對城鎮地下燃氣管道遭受第三方破壞所致的泄漏事故進行了分析，建立了相應事故樹模型。采用布爾
代數化簡法計算出事故樹最小徑集并對各基本原因事件的結構重要度進行排序。結合最小徑集包含的各事件及
結構重要度排序分析，可以確定事故管理的主要對象，并提出減少事故的措施，為確定安全對策提供可靠依據。
關鍵詞：事故樹分析；城鎮燃氣管道；風險分析；第三方破壞；布爾代數；最小徑集；結構重要度
中圖分類號： TE 88 文獻標識碼： A 文章編號： 1671—0460(2012)02—0162—04
Risk Analysis on Leakage Accidents of City Gas
Pipelines Based on Fault Tree Analysis
NIUWei—wei ， LONGShi—hua ， LVRen-jun ， CHENGHao—li
(1．School ofSafety and Environment Engineering，Capital University ofEconmomics and Business，Beijing 100070，China
2．China Petroleum Engineering Co．，Ltd．Beijing Branch，Beijing 100085，China)
Abstract：City gas pipelines are mainly distributed in population and building concentration region，and once gas
releases through damaged pipes，it would become a serious threat to personnel and prope~y．So it is necessary to carry
out qualitative or quantitative analysis of the threat．In this paper,fault tree analysis(FTA)method that is a very
important and useful analysis method fur system safety was applied to analyze city underground gas pipelines leakage
accidents caused by the third party damage．Based on the analysis result，the relevant fault tree model was established．
The minimal path sets(MPS)were achieved by Boolean algebraic．Structure importance ofbasic events was sequenced，
then dominant objects of the accident management were determined，and measures to decrease faults were put forward，
which can provide reliable basis for determination of safety countermeasures．
Key words：Fault tree analysis； City gas pipeline； The third party damage； Risk analysis； Boolean algebraic；
The minimal path sets； Structure importance
近年來，隨著西氣東輸工程的投產運行及一系
列燃氣工程的建設，城市燃氣供應及管道建設大幅
增長。與此同時，城市道路、綠化、水電等市政建
設以及建筑項目急劇增加，對地下燃氣管道造成破
壞的可能性大大增加。造成燃氣管道泄漏的原因是
多方面的，在城鎮之中，建設施工等第三方破壞成
為地下燃氣管道泄漏事故的主要原因”。。。為此，要
減少事故的發生，建立綜合安全管理體制，采取有
效地途徑保證在役管道可靠運行就有必要對造成
第一方破壞的原因進行分析。本文采用系統工程中
的事故樹分析(FTA)法，針對第三方影響事故樹
模型進行分析，確定事故管理的主要對象并提出針
對性的解決方法。
1 事故樹模型的建立
事故樹分析 (FTA，Fault Tree Analysis)是從結
果到原因找出與災害事故有關的各種因素之間因
果關系及邏輯關系的分析法。這種方法以定義好的
事故開始，或頂事件，向后將系統故障各種原因(包
括硬件、人為、環境因素等)，按樹枝狀結構自上而
下追溯到各種能夠引起事故的情形。事故樹定量分
析主要是根據引起事故發生的各基本事件的發生
概率，求出頂上事件發生的概率，同時對各基本事
件進行概率重要度和關鍵重要度分析。建造事故樹
的目的是查找隱患，找出薄弱環節，查出系統的缺
陷，然后加以改進 。
收稿日期：2011一l2—23
作者簡介：牛偉偉(1986一)，女，在讀碩士研究生，研究方向：應急救援系統。E mail：niuweihmily@1 63．com。
第41卷第2期 牛偉偉，等：城鎮燃氣管道泄漏事故樹風險分析 163
根據以往研究資料 ，對城鎮燃氣管道第三方 義如表1所示，其事故樹如圖1所示。
破壞泄漏事故進行事故樹分析，各符號所表示的意
表1 燃氣管網泄漏事故樹中各符號代表的事件
符號 事件 符號 事件 符號 事件
， 第三方破壞 拐 巡查制度不落實 地基未處理
A 自然因素 制度不落實 地基未處理
A： 占壓破壞 植被影響 地震
外單位施工破壞 泥石流 管材抗震級別不夠
蜀 地質因素 滑坡 。 無管線巡查制度
最 非地質災害 其他干擾因素 無處理制度
B 管理因素 洪水 道路變更
屆 違章占壓 火災 違章通行或停放
層 違章施工 其他自然災害 未與燃氣公司協調
意外破壞 建筑占壓 燃氣公司無管線布置資料
管道穿越地質斷裂帶 管道上方堆放雜物 地質爆破
地基下沉 。 外單位施工 施工造成地質沉降
G 地震破壞 有管線布置資料 挖掘打樁
G 未及時發現 施工前未勘測地質 巡查人員不認真
G 未及時處理 ， 穿越未采取保護措施 處理時遇到具體困難
重型機械占壓 地下管線交叉施工 規章制度不全
G 無管線布置資料、標志 s 地面運動 ： 巡查人員弄虛作假
G 施工失誤 靠近管線打樁 獎懲不力
圖1 城鎮燃氣管道第三方破壞泄漏事故樹模型
Fig·1 The fault tree model of third—party interference oil city gas pipeline
154 + 當 代 化 工
2 事故樹分析 輯 總數的絕大多數，所以用最小徑集進行分
(11最小徑集
由事故樹圖分析可見，或門(“+”)的個數占
T=AlA2A3
( I? 7 l2? 】8+ 1? 7 l2? l6 l9)‘( 20 2l 29 33+ 9 22X23)
。( l 24 25+ 24? 28+ 1o 26 27 28+ l0 l1)
從成功樹計算得出16個徑集，如下所示：
= l? 7， 。· l8， 2o， 2l， 24， 25， 29? }
= l?X7，X 一XlR'X20，X21，X24? 33}
= 1? 7， 10， l2? 20，X2l，X26?X33}
尸4=txl? 7， 】0? 】8，X20，X2】，X29?X33}
= l ? 9， ·· I 8， 22 ? 25}
： {Xl? 9， l2?Xl8，X22? 28}
= 】? l0， I2? 22， 23， 26， 27， 28j
= {X】? 22， 23j
= 】? 7， 一Xl6，X19，X20，X21，X24，X25，X29? 33}
o： 1?X7，X ‘· l6，Xl9，X20，X2l，X24? 33}
I： 】? 7， lo， I2? l6， l9， 20， 21， 26?X33}
2： l?X7，Xlo? l6，Xl9，X20，X2l，X29? 33}
3= I? 9， ’· 16' 】9' 22? 25}
4：{Xl?X9，X】2? 16， l9， 22? 28}
5：{ l? lo， 12? 16， l9， 22， 23，X26，X27，X28}
6 ： {Xl? l6' l9，X22，X23}
(21結構重要度分析
事故樹是由眾多基本事件構成的，這些基本事
件對頂上事件均產生影響，但影響程度是不同的，
在制定安全防范措施時必須有個先后次序以便使
系統達到經濟、有效、安全的目的。結構重要度分
析，就是不考慮基本事件發生的概率是多少，僅從
事故樹結構上分析各基本事件的發生對頂上事件
的影響程度。結構重要度分析雖然是一種定性分析
方法，但在目前缺乏定量分析數據的情況下，這種
分析顯得很重要。
結構重要度分析方法歸納起來有兩種。第一種
是計算出各基本事件的結構重要系數，將系數由大
NIbg41~ 各基本事件的重要順序；第二種是用最小
割集和最小徑集近似判斷各基本事件的結構重要
系數的大小，并排列次序。前者精確，但比較繁瑣；
后者雖然精確度比用求結構重要系數法差一些，但
操作簡便，因此目前應用較多。應用下式計算近似
．~ilTil值：
=
∈ 一
式中：s(i)一基本事件 結構重要系數的近似判別
值；
E尸，一基本事件 屬于尸／最小割(徑)集；
，z 一基本事件 所在最小割(徑)集中包含基
本事件的個數。
上述事故樹的結構重要性順序根據公式求得
為： =?-2(7=~2=? 6> -2(9=~2-)(23> 】>
(】= 9 > 6= 7=， 8二， 3 > 9 0 l= 2 )
7 8 4 5> () l
對于占壓破壞： = ，> >
9=』 0 1三 2) 0 l
對于外單位施工破壞： ，) o> = s>
4
3 結論
由事故樹可知，管道燃氣泄漏事故發生的主要
原因基本為自然破壞及人員活動破壞兩類。自然破
壞主要指管道因自然災害、地質災害以及綠化植物
等破損泄漏；人員活動破壞主要為市政施工所造成
的管道硬性破壞和地表負載(如違章建筑、重型車輛
第4l卷第2期 牛偉偉，等：城鎮燃氣管道泄漏事故樹風險分析 165
占壓1引起的變形破裂。
(1)結構重要度系數最大的是自然因素造成
的破壞，泄漏事故發生的最重要條件。這就要求燃
氣公司必須有完善的燃氣安全事故應急救援預案，
當發生自然意外災害時能夠及時采取有效措施，減
少損失。
(2)對于地表負載 口違章建筑、重型車輛占
壓)引起的破壞，除了建筑占壓、管道上方堆放雜物、
道路變更、違章通行或停放等直接事故致因外，管
理因素中的獎懲不力是最重要的間接因素。獎懲不
力會導致巡查人員不認真、巡查人員弄虛作假等基
本事件的發生，而處理時遇到具體困難或規章制度
不全也是一大誘因。對于無管線巡查制度及無處理
制度這兩種因素，重要程度很小，說明一般公司都
會制定相關制度，但是執行不力。
(3)對與人員活動破壞(諸如市政施工)等
造成的破壞，地質爆破、施工造成地質沉降、挖掘
打樁等所致的管道破壞泄漏最為主要，而未與燃氣
公司協調、燃氣公司無管線布置資料則相對較少發
生。
綜上所述，為減少城鎮燃氣管道破壞泄漏的發
生，應該建立完善的燃氣事故預案和快速反應機制
并且要有針對性地完善各項規章制度，明確安全工
作職責。
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(上接第161頁)多數為5．4 m和6．0 In， 自從2000
年揚子石化引進第一套100萬t／a延遲焦化裝置后
(焦炭塔直徑8．4 1TI)，新設計的焦化裝置大型化得
到了較快的發展，焦炭塔直徑達到了9．8 m。
2．2．4 焦化加熱爐
國內新設計的100萬 a以上的焦化加熱爐均采
用自主開發的雙面輻射爐，采用在線清焦和多點注
汽技術。
2．2．5 自動化水平
國內的油系針狀焦裝置自動化水平較高，均采用
中子料位計及自動除焦系統。
2．2．6 環境保護
國內油系針狀焦裝置已普遍采用了密閉的吹汽
放空系統和冷焦水密閉循環系統 。 。
3 結論
從油系針狀焦的市場需求情況看，針狀焦在國
內仍處于供不應求的階段，開發研究優質的針狀焦
生產技術將會對國內高功率電極的生產提供支撐，
擺脫高功率電極生產原料受制于人的局面。經過多
年對針狀焦技術的研究，綜合各方實力，突破此技
術的條件正在成熟，相信不久就會有大的進展。
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