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壓力容器爆炸事故的事故樹分析

文檔作者：王小群文檔來源：上海應用技術學院		點擊數：	更新時間： 2021年05月19日
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鐵道勞動安全衛生與環保2004年第31卷2期
文章編號：1003—1197(2004)02—0078—03
摘要： 壓力容器事故隱患較多，危害亦較嚴重，運
用事故樹方法可以分析出事故發生的各種途徑，并依據
最小徑集的分析，制定出合理的預防措施。
關鍵詞： 壓力容器；爆炸事故；事故樹分析
中圖分類號：x9l3．4 文獻標識碼：B
壓力容器是工業生產中廣泛使用的設備，尤其在化
學工業和石化工業中，幾乎每一個工藝過程都離不開壓
力容器，而液化石油氣鋼瓶等壓力容器，則已進入干家萬
戶，與人們的日常生活密切相關。然而由于設計失誤，粗
制濫造及使用管理不善等原因，致使容器強度不足，易發
生爆炸事故，而這種事故往往是災難性的，經濟損失也是
巨大的。因而迫切需要找出事故發生的原因，并制定出
相應的措施。而事故樹分析法則是根據一次或一類已經
發生或可能發生的事故所提供的信息，去尋找同事故發
生有關的基本原因事件以及它們之間的邏輯關系，從而
采取有效措施，防止同類事故重復發生。而且它既可定
性分析，又可定量評價，因而廣大安全管理人員愈來愈樂
于采用事故樹方法進行分析評價。現以某一起壓力容器
爆炸事故為例分析如下：
1 系統概述
系統(見圖1)處于工作狀態，操作者將燃氣閥門閉
合，并通過控制裝置點燃燃氣，燃氣閥門在電源作用下開
啟，只要閥門開啟，燃氣一直燃燒。當水箱內壓力達到最
大值時，傳感器就切斷繼電器電源，繼電器斷開；當電流
收稿日期：2003—05—21；修訂日期：2003．10．27
作者簡介：王小群(1975一)，女，江蘇南通人，學士，安全工程
教研室教師，主要從事安全技術及工程的教學與科研工作。
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接通時，繼電器閉合。傳感器所在管路為壓力管路，不失
效。在壓力達到最大值之前，操作者應觀察壓力表指示，
及時打開開關，若壓力超過最大壓力值，安全閥打開使壓
力泄放。
2 編制事故樹
圖1 水箱系統
對水箱超壓爆炸事故逐層分析至最底層的基本事件
所形成的事故樹見圖2。
3 事故樹分析
3．1 最小割集：最小割集是導致頂上事件發生的基本事
件的集合。事故樹有幾個最小割集就代表事故發生有幾
種途徑。在一個最小割集中，任意去掉一個基本事件后，
該條途徑引發的事故就不會發生。因此求出最小割集就
能找出有效合理地控制事故發生的重要途徑。運用布爾
代數方法對圖2進行化簡，即可求出最小割集的等效圖
(見圖3)。
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鐵道勞動安全衛生與環保2004年第3l卷2期
壓力超過水箱強度
墨
x·
x l三— 圭!墮 一l D
‰(I失X職 )x7
圖2 水箱超壓爆炸事故樹
T=Xl A = Xl(X2+B)= Xl(X2+Cl C2)
= Xl X2+ Xl X3 X5 + Xl X3 X6 + Xl X3 X7+
xlX4X5+ Xl X4X6+ XlX4X1
式中：[ (1 、X)一 (0 、X)]為與基本事件對照的臨界割
集，n為對應最小割集的階數。
求得：，(1)=2 ，(2)=1／2 ，(3)=3／4 1(4)=3／4
t(5)=1／2 1(6)=1／2 1(7)=1／2
故，(1)>1(3)=1(4)>t(2)=t(5)=1(6)=，(7)，我
們對各基本事件的重視程度，由高到低依次為：X．；X3、
)(4；X2、X5、)(6、X7 o
3．3 最小徑集
最小徑集研究如何使事故不發生，是頂上事件不發
生所必須的最小基本事件的集合，即控制住哪幾個基本
事件就可以控制事故。事故樹有幾個最小徑集便可以找
到幾條防止事故的科學方案，因而最小徑集代表系統的
安全性。利用它與最小割集的對偶性作出對應的成功樹
后再用布爾代數化簡法求出最小徑集的等效圖(見圖4)。
由圖4可知，與門下面3個最小徑集中的任何一個不
發生，頂上事件就不發生，而要使某一最小徑集不發生，
則必須其中的基本事件組合均不發生，因而考慮到治理
方案的經濟和方便，一般以消除基本因素少的最小徑集
圖3 最小割集等效圖
由圖3可見，水箱超壓爆炸發生事故的途徑共有7種
(7個最小割集)：“Xl(安全閥失靈)和x (燃氣閥門失靈)
同時發生”，“x．(安全閥失靈)、)(3(繼電器故障)和 (開
關失控)同時發生”，“x。(安全閥失靈)、x，(繼電器故障)
和)(6(壓力表失靈)同時發生”，“Xl(安全閥失靈)、X](繼
電器故障)和 (工人失職)同時發生”，“x．(安全閥失
靈)、)(4(壓力傳感器故障)和x (開關失控)同時發生”，
“X1(安全閥失靈)、)(4(壓力傳感器故障)和)(6(壓力表失
靈)”，“X1(安全閥失靈)、)(4(壓力傳感器故障)和x (工人
失職)同時發生”。運用事故樹方法可以全面地找出事故
發生的各種模式。
3．2 事故樹結構重要度分析：假定所有基本事件發生的
概率相同，如圖3所示，X1在每個最小割集中都出現，因
而它的結構重要度最大，而對x 與x，直觀上很難判斷。
因此我們一般用結構重要度系數來表示基本事件在事故
樹結構上的重要程度，計算公式?如下：
1
，(i)= [ (1。、X)一 (0 、X)]
圖4 最小輕集等效圖
為佳。如第一個最小徑集中只有x．一個基本事件，故通
過定期檢修安全裝置，可預防安全閥失靈，這條控制水箱
超壓爆炸的途徑最佳，與前面分析的結構重要度一致。
但若其中的基本事件很難消除，則應考慮其它方案。
4 結論
4．1 事故樹方法還可進行定量分析，若統計出各基本事
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鐵道勞動安全衛生與環保2004年第31卷2期 塑
件發生的概率，則可求出事故發生的概率、各基本事件的
概率重要度和臨界重要度，從而使分析更加準確、可信。
另外事故樹分析適用于一切系統，不管是現有的，還是正
在設計的，也可以分析一切事故，不管是已發生的，還是
將來可能發生的。
4．2 壓力容器使用廣泛，且工作條件惡劣，引發爆炸事故
的因素較多，用一般的危險辨識方法很難全面的進行分
析。運用事故樹方法既可全面找出各種事故的模式，也
可分析出危險程度最大的基本原因事件，并制定出最佳
的合理預防方案。
參考文獻：
[1] 汪元輝．安全系統工程[M]．天津：天津大學出版社．1999
176—180．
FTA in Blow—up Accident of Pressure Vessel
WANG Xiao—qun
(School ofApplied Technology Shanghai，Shanghai 200235，China)
Abstract： There are many hidden troubles with blow—up accident of pressure vessel and thus it may result in
more serious dan ger．Th e routes，through which the accidents taking place，Can be analysed and found out with the
application of兀'A(failure tree analysis)and then reasonable preventive measures can be worked out by using the
method of MCS．
Keywords：pressure vessel； blow—up accident； FTA
文章編號：1003—1197{2004)02—0080—02
燃氣鍋爐煙管裂紋延伸導致管板裂紋原因分析
吳康祖
(北京鐵路分局房建分處，北京 100061)
摘要： 北京鐵路分局的2臺WNS7．1．0／110／75(Y)型
燃氣熱水鍋爐，經過2個冬季采暖使用后，2 鍋爐煙管端
部出現大量徑向裂紋，裂紋率達9o％ 以上。分析原因主
要是由于回燃室高溫使伸出過長的煙管過熱開裂；水循
環流速低，管板處發生過冷沸騰；置換天然氣后燃燒器調
節欠佳，使回燃室溫度過高；使用中頻繁啟停，使金屬材
料發生熱疲勞造成。
關鍵詞： 燃氣鍋爐；煙管裂紋；管板；燃燒器
中圖分類號：ⅪI33．2 文獻標識碼：B
北京鐵路分局2000年新建住宅小區的2臺可適用于
城市煤氣和天然氣燃料改造的WNS7—1．0／110／75(Y)型
燃氣熱水鍋爐，經過2個冬季采暖使用，在2002年安全年
檢時發現，2 鍋爐煙管端部出現大量徑向裂紋，裂紋率達
收稿日期：2003．06．20；修訂日期：2004．O1．28
作者簡介 吳康祖(1947一)，男，北京市人，工程師，主要從事
特種設備技術安全管理。
80
90％以上，并有1處管橋間裂紋，嚴重影響了鍋爐的安全
使用。經現場調查和失效煙管送檢進行復膜金相檢查及
硬度測量，其發生原因綜合分析如下：
1 現場調查結果
1．1 外觀檢查：2 鍋爐為臥式內燃鍋殼式三回程濕背熱
水鍋爐，其147根煙管的規格為 60×3 mm及 60×5 mm
2種，煙管材質為2O 鋼，管板壁厚18 mm。有132根煙管
端部出現徑向裂紋。管端裂紋多達lO多條，多數裂紋長
3—5 mm，絕大多數的裂紋集中于圓周的1／3—112區段。
端部少數裂紋延伸到焊縫。有45根煙管裂紋長度超過
10 mm，最長達26 mm，左側中環第9根和內環第11根煙
管裂紋延伸穿過焊縫擴展到管板，貫通兩管間管橋形成1
處管板裂紋。管板下部有5根煙管發生滲漏，但煙管壁厚
均未發生減薄?；厝际腋鳠煿艹龊缚p外5—6 mm，部分
超出7 mm?；厝际液蟛糠辣T通道的保溫層燒損，部分
固定保溫材料用的鋼筋融化。鍋爐內各板上均無水垢。
1．2 化學、物理檢查

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