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管道燃氣火災爆炸事故樹分析

文檔作者：沈斐敏伍良文檔來源：福州大學環境與資源工程系		點擊數：	更新時間： 2021年06月11日
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· 42 ·
工業安全與環保 2003年第29卷第l期
Industrial Safety and Envirtmmeatal Protection January 2003
管道燃氣火災爆炸事故樹分析
沈斐敏伍良
(福州大學環境與資源工程系福州350~2)
摘要在調查與研究的基礎上。采用安全系統工程的方法，對城市管道燃氣火災爆炸事故進行了事故樹分析。文中
給出的由201個基本原因事件和81個邏輯門所構成的管道燃氣火災爆炸事故樹分析圖，直觀地表現了各可能導致頂上事件
發生的初始因素及其邏輯關系；經對Fr的求解，得出了243個最小徑集，指明了預防事故發生的可能途徑；在對采用各可能
預防途徑的可行性、經濟性、可操作性進行充分的考慮與比較后，確定出了城市管道燃氣火災爆炸事故預防措施，并做出安
全檢查表，以供現場實施使用；最后提出了提高燃氣安全運行水平的建議。
關鍵詞 管道燃氣火災爆炸事故樹分析安全檢查表
Fault Tree Analysis 0111 the Ftre and Explosion ofPipeline Gas
Shen Feimin W uliang
(D印哪由加 of西加 m and Resources Eng／neer／n(；，Ftghou University Fuzhou 35OOO2)
Allaia~ On the basis of investigating and audying．the article u8e the method of safe system engineering to analysis fire explosion accident
oftheⅢb8n pe1ing gas,d',ich calledthetree analysis．Ittold usthetree analysis of accidentmade of201 basleleas帆accident and 81 logic
gates and showed every initial factor and logi~relation which may callsethetop accident．Thi ghthe solution of Fr，we got243 setting gates。
pointed out the possible ways to prevent the accident．Kilter the abundant consideration and c0 pELres in the feasibility，economy and efectivene88
of these ways．it dete~nined the precauti~rm-,TⅡ 組鲺ll of fire explosion accident of the u pipeline gas and made the safe check table
for using．Finally，ittold U8theflllggcstioIl ofimprovingthe safe operatioll ofthe gas、
l【e pipdine gas fire and explosion faulttree anal s safety ch~2klist
隨著城鎮燃氣的迅速發展，城鎮燃氣事故也越來越多，
造成了大量人員傷亡和財產損失。如1984年發生在墨西哥
城的一起造成多人死亡與多人受傷的燃氣泄漏大爆炸就是
一個慘痛的例子。由于人工煤氣使用的逐漸減少，燃氣事故
主要是火災爆炸事故，而火災爆炸事故又是燃氣泄漏后遇火
源而引起的。在進行深入調查和查閱大量文獻資料的基礎
上，針對福州市管道煤氣的實際情況，本文對管道燃氣火災
爆炸事故進行事故樹分析。
1 事故樹編制說明
在城鎮燃氣事故中，由于導致燃氣火災爆炸事故的原因
很多，因而給人一種“防不勝防”的感覺。本文采用事故樹的
分析方法，在對已發生的燃氣火災爆炸事故的調查基礎上，
結合有關的理論和實踐，對燃氣火災爆炸事故進行分析研
究，找出可能導致事故發生的初始因素，并對各因素間的邏
輯關系做出描述，為發現和查明系統內各種固有的或潛在的
危險因素提供方便，為事故原因的分析和制定預防措施提供
依據。
2 管道燃氣火災爆炸事故樹的構造
福州市空混氣管道燃氣系統主要由燃氣生產、燃氣管網
及用戶端子系統組成。燃氣生產系統為美國引進的POM混
氣裝置，鑒于課題研究的進度安排與需要，本文在對燃氣火
*福建省自然科學基金(IX1010006)
災爆炸進行事故樹分析時，以燃氣管網和用戶端作為研究對
象。圖1、圖2、圖3、圖4是筆者在對燃氣火災爆炸事故進行
廣泛的調查和研究，反復分析頂上事件、各中間事件及各基
本原因事件之間的邏輯關系后，所構造出的事故樹。
3 事故樹的定性分析
由事故樹圖分析可見，或門的個數占了邏輯門總數的
87％。根據或門的定義可得大部分的單個基本原因事件都
有輸出。所以從與、或門的比例可知，燃氣系統發生火災爆
炸事故的危險性非常大。
求最小徑集，由于燃氣火災爆炸事故樹的基本原因事件
比較多，而且或門占絕大多數，所以用最小徑集進行分析。
根據事故樹可以做出對應的成功樹圖，由成功樹計算出一共
有243個徑集，如下所示：
P】={ 】}；
’。。。。。’’。。。。’。。’ 。’ ：
尸4={ 2，?? ， l4， l6， l7}；
? ? ? ? ? ? ：
P243={ 18，? ? ， 54， 56，? ? ， 69， 71， 72， 76，? ? ，
X84’X86’’。? 。' X95，X97，? ‘一，X 104， Xlll， ‘? 。‘，X142 ，X149，XI51，
? ? ， 1 ， 1∞，? ? ， ∞1}
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圖l 管道燃氣火災爆炸事故樹分析
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· 44 ·
圖1 管道燃氣火災爆炸事故樹分析續(1)
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圖1 管道燃氣火災爆炸事故樹分析續(2)
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2003年第29卷第2期
February 2003
工業安全與環保
Industrial Safety and Environmental Protection · 37 ·
管道燃氣火災爆炸事故樹分析(續)
沈斐敏伍良
(福州大學環境與資源工程系福州350002)
4 預防事故的對策及安全檢查表【1_2J
從上述的求解可知，由于燃氣火災爆炸事故樹比較復
雜：最小割集13 860組，最小徑集為243組。因而在制定燃
氣火災、爆炸事故的預防措施時，應以最小徑集為依據。根
據最小徑集的定義，只要事故樹中的這些基本原因事件不發
生，頂上事件就不會發生。綜合考察所有243組最小徑集，
要使燃氣火災、爆炸事故不發生，可以考慮下面3個方案：
(1)杜絕P1的發生。要使P 不發生，則需使 1不發
生。
(2)杜絕P4的發生。要使P4不發生，則需使P4中的
，
? ， H， 16，X17共15個基本原因事件不發生。
(3)杜絕P1救的發生。要使P1救不發生，則需使P1救中的
85個基本原因事件不發生。
在上述3個方案中應選擇出最有利于采取預防措施的
方案。直觀而言，一般以消除最少事件的最小徑集中基本原
因事件最有利。若P1={ }能被徹底消除，則頂上事件就
不發生。要控制住“在燃燒爆炸濃度范圍內”，雖可以采取使
管網周圍均處于良好的通風狀況的措施，但從實際操作的角
度出發卻不可行。這是由于燃氣管線分布于城市的各個角
落，要使所有管網周圍都處于良好的通風狀況，即使投入巨
大的資金和人力、物力，也不能完全做到這一點。這樣預防
的方案就只剩下2種，即杜絕P4和P1娩的發生。
我們再繼續分析，杜絕P4其實就是加強火源的管理，杜
絕火源的產生。然而這在實際工作中也是難以做到的，這是
由于這里的火源不僅包括企業自身的火源管理，還包括外在
的火源管理，例如要消除她就難以做到，“外單位動火”本身
是一個正常事件，而不是需要修正的故障，只能要求外單位
在動火時也加強管理，同時在燃氣管網附近動火時加強與燃
氣公司的協調與聯系， 也是很難消除的事件，“其他火源”
所包含的內容極其廣泛，徹底消除存在著極大的困難，但還
是可以通過加強對居民的安全教育等途徑取得明顯的效果，
所以杜絕P4的方案還是具有一定的實用價值。
最后，方案(3)雖然所包含的基本事件很多，共有85個，
但基本上均與燃氣公司自身的工作有關，因而可操作性較
強。即使是與用戶方面或是其他單位關系密切的因素．也可
以在燃氣公司通過完善制度、加強協調、落實措施等工作，使
其得到很好的控制，從而大大減少燃氣發生火災、爆炸的可
能性，真正做到保障安全。
福建省自然科學基金(D0010006)資助。
通過以上分析，預防措施有2條途徑可供選擇：“破壞”
P4或Pt救的各個基本事件。這樣，就可以制定出具體的預
防措施，以付諸實行。為保證措施的切實執行，每個方案做
出一個安全檢查表，如表l和表2所示。
5 提高燃氣安全運行水平的建議
在事故樹分析的基礎上，結合國內外發生的各種燃氣事
故的實例，為了預防燃氣火災、爆炸事故，提高燃氣安全運行
水平，特提出以下建議：
5．1 完善外部協調機制
根據國內外的燃氣事故的調查顯示，外部影響在燃氣事
故中的比例最高，因而如何消除外部影響就顯得尤為關鍵。
建議采取如下措施：
(1)燃氣公司實行嚴格的管線巡視和安全隱患處理制
度，力圖及早發現事故隱患，及早處理。對于個別遺留的隱
患，應加大執法力度。
(2)／Jn強外部協調，特別是與其他管線施工單位的協調，
以杜絕因協調不力而造成事故。
(3)以立法的形式頒布燃氣管理條例，使燃氣安全的管
理工作規范化、法制化。
5．2 加強安全教育，提高安全意識
(1)／Jn強對燃氣公司職工的安全教育，增強其安全意識。
(2)以形式多樣、寓教于樂的方式開展對群眾的安全教
育，使其更好地掌握燃氣安全知識，提高燃氣使用的安全意
識。
5．3 采用技術手段提高燃氣安全運行水平
(1)采用GIS等新技術，建立城市燃氣管網信息系統、計
算機輔助調度系統等，通過加強對燃氣運行的監控，減少由
于人為失誤所造成的燃氣事故，從而大大提高燃氣的安全運
行水平。
(2)／Jn快PE管替換鋼管的進程，減少由于地震及其他因
素所造成的事故。
(3)管材為鋼管的管網部分，應選擇專業防腐人員進行
防腐作業，并采取電化學防護的措施。
5．4 完善規章制度，建立健全安全責任制
有針對性地完善各項規章制度，使其有利于提高所有員
工的素質，調動員工的自覺性、積極性、創造性，形成上下齊
心協力，對安全工作齊抓共管的局面。從領導開始，層層落
實責任制，使安全工作職責明確，各負其職。
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5．5 建立完善的燃氣事故預案和快速反應機制
燃氣事故預案是在對燃氣火災爆炸事故進行全面的分
析和風險評價后，有針對性地制定出搶修、搶險、滅火的方
法、手段及技術措施方案。事故預案主要由人員組織、報警
程序、命令下達、搶修、搶險、滅火等方案組成。同時根據預
案制訂出搶險救災的快速反應機制，主要包括：組織機構、通
訊網絡、搶險車輛器材配備、信息反饋程序等。并通過各級
人員的定期演練，發現問題及時整改，從而保證對事故具有
良好的應急處理能力。
表1 預防燃氣火災爆炸安全檢查表1
序號 檢查項目 檢查要點 是
5~
“
u
X
”
" 備注
用戶端
2 閥門
3 管道吹掃
①球閥閥心是否松動
②考克是否失靈
③ 膠管是否老化
④ 膠管是否損傷
⑤燃氣用具是否殘舊
⑥ 用戶是否使用非專用閥門
⑦用戶是否私自改管
⑧用戶是否瓶裝氣與管道氣混用
⑨燃氣用具接頭是否漏氣
⑩管道是否暗設，埋墻銹蝕
①熱水器的水氣管是否倒裝
⑥是否定期對全體用戶的戶內燃氣設施進行安全檢查
◇檢查中發現安全隱患是否及時糾正處理
@有否采取形式多樣的手段向用戶宣傳燃氣安全知識，增強用戶的安全意識
①安裝前是否根據設計要求核對閥門的產品說明書、合格證，檢查閥門及部件
的型號、規格、數量和質量
② 閥門安裝前是否進行氣密性試驗
③ 閥門安裝前是否對傳動裝置和操作機構進行清洗，以確保其動作靈活可靠及
無卡澀現象
④ 閥門的安裝是否符合要求
⑤ 閥門安裝完畢是否參加管網系統強度氣密性試驗
⑥填料是否老化
⑦填料是否過臟
⑧填料是否裝填雜亂無條理
⑨是否及時更換不合格的填料
⑩密封墊片是否裝偏
(D)密封墊片是否變形、老化、龜裂及變質
⑥是否及時更換不合格的密封墊片
0法蘭中J 線是否在同一直線上
@法蘭端面是否與管子中心線垂直
⑩ 法蘭連接螺栓是否松緊不均
⑩ 是否有其他因素造成密封墊片與法蘭面密合不嚴
⑩ 是否定期檢查閥門及其部件
0是否及時對發現的問題進行處理
①是否在強度和嚴密性試驗前進行吹掃
②是否按規定對不允許吹掃的儀表及其他設備進行隔離等處理
③是否按規定進行吹掃
④吹掃時是否按規定不損傷管道的情況下對管道及其焊縫、彎頭、死角等部位
進行敲打
⑤吹掃完畢后是否經檢驗合格
⑥ 吹掃合格后是否對吹掃完的管道用盲板或堵板將管道封閉
⑦ 吹掃合格后是否除必須的檢查及恢復工作外，不再進行其他影響管道內清潔
的作業
根據檢查要
點，對不符合
要求的立即改
正
根據檢查要
點，按規定嚴
格執行
根據檢查要
點，按規定嚴
格執行
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續表l 預防燃氣火災爆炸安全檢查表l
序號 檢查項目 檢查要點 ： ： 備注
4
①調壓器的安裝是否符合設計要求和產品說明書的規定
②調壓器的明顯部位是否標注警告字樣及涂黃色識別漆
③調壓站是否安裝明顯警示牌
④調壓器是否遠離火源和震動源以及避免置于潮濕和不通風處
⑤非特殊情況下是否隨意調節調壓器各部彈簧
⑥樓棟調壓箱是否保持水平
調壓器及 ⑦試壓時調壓閥桿是否歪扭和傾斜以及其軸線是否與水平面垂直
調壓站 ⑧調壓器針閥是否阻塞
⑨是否按規定定期更換調壓器皮膜
⑩是否按規定定期檢查及更換密封墊片
⑩過濾器密封是否良好
@是否按規定定期檢查調壓器
⑩燃氣是否超壓
5 原材料
6 管理因素
7 外部干擾
8 違章占壓
9 地質因素
①是否按國家標準采購原材料
②材料是否有合格證和質量保證書
③是否有材料管理制度
④檢驗材料中發現問題。是否立即查明原因、明確責任和及時處理
⑤材料人庫是否經過嚴格的自檢
⑥剩余材料是否經檢驗后才辦理人庫手段
⑦裝卸材料是否得當
⑧保管人員是否有責任心
①領導是否重視安全工作
②有關安全的獎懲措施是否得力
③涉及安全的規章制度是否健全
①是否有管線施工協調機制
②燃氣公司是否有完整的管線布置資料
③涉及燃氣管線附近的施工是否有燃氣專業人員的指導
④管網的重要節點上是否埋設標志樁
⑤管線是否有明顯的標示或警示牌
①是否有管線巡視制度
②是否配備專人進行管線巡視
③是否按規定定期進行管線巡視
④巡視人員是否認真
⑤巡視人員是否弄虛作假
⑥巡視人員是否具有應有的素質
⑦巡視結果是否及時上報
⑧是否有違章占壓處理制度
⑨發現隱患是否及時采取有效措施予以糾正處理
①施工前是否按規定勘測地質
②穿越地質斷裂帶時是否有采取相應的有效措施
③是否有使用能抗與設計要求相應的地震的管材
④是否盡量避免地下管線交叉施工
⑤在不可避免地下管線交叉施工的情況下是否采取了防止造成地基下沉的有
效措施
⑥發現靠近管線打樁是否及時處理
⑦地基在管線安裝前是否按規定預先處理
根據檢查要
點。對不符合
規定的立即改
正
根據檢查要
點，按規定嚴
格執行
根據檢查要
點。完善管理
工作
根據檢查要
點。建立有關
制度。落實相
應措施
根據檢查要
點，對不符合
規定的立即改
正
根據檢查要
點。按規定嚴
格執行
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續表1 預防燃氣火災爆炸安全檢查表1
序號 檢查項目 檢查要點 是“＼／”
否“×”
備注
序號 檢查項目 檢查要點 是“ ”
否“×” 備注
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續表2 預防燃氣火災爆炸安全檢查表2
參考文獻
l 沈斐敏．安全系統工程基礎與實踐．第一版，北京：煤炭J業出版
社，2001
2 城鎮燃氣設計規范．中華人民共和國國家標準，GB50o28—93
(收稿日期：2002—02—05)
新汶礦業集團安全生產創佳績
山東新汶礦業集團積極預防礦井重大、特大事故發生，
通過健全完善規章制度，采取有效治理措施，2002年安全生
產創出建企以來最好水平，全年累計煤炭生產百萬噸死亡率
O．66，大大低于國家l的規定指標。
新汶礦業集團名列全國企業500強第211位，全國煤炭
企業第5位，是華東地區重要煤炭生產基地。為防止礦井重
大、特大事故發生，特別是防止瓦斯、煤塵事故，2002年，這個
集團健全完善各項管理制度，先后制定了《關于加強放炮管
理的補充規定>、《關于強化通防管理防止煤塵爆炸事故的安
全指令>、《放炮員安全管理辦法>和《停止作業23務規定》，
并嚴格落實執行。在礦井瓦斯治理工作中，2002年全公司共
投入資金300萬元，完善了瓦斯自動監測系統；投入100余
萬元，裝備了便攜式瓦斯報警儀l 810臺，投入資金1O余萬
元裝備氧氣檢查儀l5臺，保證了各種有害氣體的正常監測。
為防止瓦斯集聚，他們加強礦井局部通風管理，所有掘進工
作面全部使用能夠自動切換的雙風機雙電源，保證了掘進工
作面連續供風，主要局部通風使用了目前國內最先進的對旋
式局部通風機，避免了無計劃意外停電停風現象，確保了掘
進工作面的連續供風。在防止煤塵集聚工作中，設立煤倉通
道、采區聯絡巷、采掘聯絡巷之間的隔爆設施183組；所有掘
進工作面全部使用不產生煤塵的濕式打眼方式；礦井采掘工
作面均建立煤塵沖刷記錄。
2002年，這個集團有5個礦井和所有地面單位杜絕死亡
事故。其中，鄂莊煤礦實現安全生產3 900天，安全產煤900
多萬t，創出國內同類礦井安全生產最好水平。
(周峰)

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