火灾爆炸(分馏塔)故障树分析程序
引言(1)
通过对某装置的分馏塔火灾爆炸的故障树分析,介绍了编制事故树的程序、方法和步骤,总结编制和分析过程中的技巧及注意事项。
故障树分析(FTA)是从结果到原因找出与灾害有关的各种因素之间因果关系和逻辑关系的方法。它把系统可能发生的事故放在图的最上面,称为顶上事件,按系统构成要素之间的关系,分析与灾害事故有关的原因。它从顶上事件开始,层层分析,一直分析到不能再分析为止；将特定的事故和各层因素之间用逻辑门符号连接起来,得到形象、简洁地表达其逻辑关系的逻辑树图形。
基本程序(2)
1 熟悉分析系统
首先要详细了解所要分析的对象,包括工艺流程、介质特性、设备及其附件状况、操作条件、环境状况、控制系统和安全装置等。注意向专业人员请教,查阅有关记录、台帐,广泛搜集同类系统发生过的事故,掌握本单位的事故情况,了解同行业类似系统或设备的事故资料,以便确定所要分析的事故类型会有哪些内容,供编制故障树时应用。
2 确定顶上事件
确定顶上事件时,要坚持一个事故编制一棵树的原则,必须明确、具体,决不可笼统。具体以某装置的分馏系统为例,见图1。塔、罐、换、机、电、仪、阀、管、操的任何故障,都可能造成“系统事故停车”,如果顶上事件选择不当,故障树展开会非常庞大,计算也非常复杂,难免造成遗漏或计算失误。确定顶上事件时,一般以系统中的设备为对象,确定事故类型(见表1)。
图1 分馏系统流程图
表1 分馏系统危害、危险因素分布表
3 确定分析的边界
在编制故障树之前,要明确分析的范围和边界,系统内包含哪些内容。特别是化工、石油炼化企业,生产过程都是连续化、大型化,各工段、设备之间相互连接,而且较集中,如不划定界限,得到的故障树会非常繁杂,甚至无法往下分析。
4 详细调查事故的原因
顶上事件确定之后,就要分析与之有关的各种原因事件,掌握被分析事件的发生机机理。凡是与之有关的原因都尽量找出来,作为故障树的原因事件,原因事件定义也要确切,简要说明故障类型及发生条件,不能含糊不清。
分析分馏塔的火灾,其原理主要是油汽泄漏后与空气混合,预混气达到可燃浓度,遇火源则发生火灾。甚至爆炸。在分析火源时应考虑明火、电器火花、撞击火花、静电火花、雷击火花,同时还应考虑车辆火花、高温设备,甚至系统中高温油品中的轻组分在常压下也会自燃等因素。
5 确定不考虑的因素
与事故有关的原因有各种各样,但有些原因根本不可能发生或发生机会很少,如雷击火花引起的分馏塔火灾。编制故障树时可以不考虑,而在独立的或野外的装置,则是不可忽略的。再比如分析明火,人员抽烟和危险区域内的动火作业是主要因素,生活用火、火炬、加热炉或界区外的明火则可以不考虑。
6 确定分析深度
在分析原因事件时,要分析到哪一层为止,需事先明确。分析得太浅,可能发生遗漏；分析得太深,则故障树过于庞大繁杂。对炼化企业生产系统来说,一般只分析到机泵、阀门、管道故障,设计制造缺陷,人员操作失误为止,不需再往下分析。比如：在分馏塔火灾、爆炸故障树中(见图2),对明火的分析,一般只分析到人员吸烟和动火作业即可,若再针对风向、隔离掩护措施、监护等展开分析,就没有必要。
7 编制故障树
从顶上事件开始,采取演绎分析方法,逐层向下找出直接原因事件,直到所有最基本的事件为止。某分馏塔火灾爆炸故障树见图2。
在编制故障树的时候应注意几点：
a) 对逻辑门掌握一定要准确。
b) 条件与门与条件或门是条件,而不是事件。
c) 所有基本事件的符号必须填写具体、明确。
d) 必须注意各基本事故之间的逻辑关系。
图2 分馏塔火灾爆炸故障树
8 故障树的定性分析
故障树定性分析就是对故障树中各事件不考虑发生概率多少,通过求最小割集或最小径集,比较计算各基本事件的结构重要度,得到每个基本事件对顶上事件的影响程度,为采取安全措施提供决策依据。最上割集或最小径集的求法主要有布尔代数化简法和行列法。在介数多、结构复杂的故障树的定性分析中,利用最小径集判断其结构重要度的方法较方便。
例：对分馏塔火灾爆炸故障树的对偶成功树进行分析,其结构函数式为：
9 故障树的定量分析
定量分析是系统危险性分析的最高阶段,是对系统进行安全评价。通过定量分析可计算出事故发生的概率,并从数量上说明每个基本事件对顶上事件的影响程度,从而可制定出最经济、最合理的控制事故方案。但是,要进行定量分析,必须有大量数据和完整的记录,否则,无法进行计算。
注意事项(3)
a) 事故树分析的9个步骤,不一定每步都做,可根据需要和可能而定。
b) 要对分析的系统要求非常熟悉,并有丰富的经验,即便如此,不同人员编制的事故树其
结果也不会完全相同,资料掌握、占有得越多,分析将越完整。
c) 顶上事件要明确、具体,决不可笼统。
d) 分析的深度要适当,不宜过多、过细或粗略。
e) 正确地判断和填写各基本事件之间的符号和逻辑关系。 赵永贵 吕洪波