基于事故樹分析法的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故分析

王榮榮，付路路，姜 慧，馬文濤

（1.遼寧石油化工大學(xué) 石油天然氣工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001； 2. 遼寧石油化工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

基于事故樹分析法的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故分析

王榮榮1，付路路2，姜 慧2，馬文濤2

（1.遼寧石油化工大學(xué) 石油天然氣工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001； 2. 遼寧石油化工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

事故樹分析法描述了事故發(fā)生和發(fā)展的動(dòng)態(tài)過(guò)程，便于找出事故的直接和間接原因及原因組合。通過(guò)對(duì)環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故樹的分析，得出導(dǎo)致事故發(fā)生的11個(gè)基本事件。利用最小割集、最小徑集、求解頂事件發(fā)生概率和對(duì)基本事件重要度進(jìn)行分析，確定導(dǎo)致環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的主導(dǎo)因素，為環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的安全管理提供了可靠依據(jù)。

環(huán)氧乙烷; 火災(zāi)爆炸; 事故樹分析法; 重要度分析

在環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)中，防止發(fā)生火災(zāi)爆炸事故是安全管理的重要方面。為了防止事故的發(fā)生，需要運(yùn)用科學(xué)合理的方法找出導(dǎo)致事故發(fā)生的原因。事故樹分析法能對(duì)各種系統(tǒng)的危險(xiǎn)性進(jìn)行辨識(shí)和評(píng)價(jià)，不僅能分析出事故的直接原因，還能深入地揭示出事故的潛在原因。因此，筆者認(rèn)為事故樹分析法是一種比較合理的分析方法。

1 事故樹分析法

事故樹分析[1]法起源于故障樹分析法（FTA），是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法之一。運(yùn)用事故樹分析法，首先要確定頂事件，然后調(diào)查所有能導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有原因，用邏輯門符號(hào)將這些基本事件連接起來(lái)，形成樹狀圖，最后進(jìn)行計(jì)算和分析得出結(jié)論。

2 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的事故樹構(gòu)建

由乙烯制取環(huán)氧乙烷是環(huán)氧乙烷生產(chǎn)常用的一種方法，而乙烯是一種極易燃燒的物質(zhì)。根據(jù)可能導(dǎo)致乙烯燃燒的因素，歸納出可能引發(fā)環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸的原因，主要有過(guò)高的溫度、壓力，乙烯量增大，氧氣濃度升高等。據(jù)此繪制出事故樹圖，如圖1。

圖1 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故樹圖Fig.1 Fault tree of ethylene oxide fire and explosion

基本事件表，如表1。

表1 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故事件表Table 1 Events of fault tree of ethylene oxide fire and explosion

3 事故樹分析

3.1 求最小割集[2-4]

利用布爾代數(shù)式建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)事故樹進(jìn)行分析和化簡(jiǎn)。

3.2 求最小徑集

利用最小徑集與最小割集的對(duì)偶性，作出與事故樹對(duì)偶的成功樹，如圖2。

圖2 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事件樹圖Fig.2 Event tree of ethylene oxide fire and explosion

用布爾代數(shù)式進(jìn)行分析，

計(jì)算結(jié)果表明，最小割集有26個(gè)，即有26種途徑可以導(dǎo)致頂上事件的發(fā)生，且每組的基本事件都很少，說(shuō)明極易導(dǎo)致事故的發(fā)生。最小徑集有3個(gè)，即有兩種途徑可以防止事故的發(fā)生，但其中一組的基本事件較多，說(shuō)明事故較難控制。

3.3 結(jié)構(gòu)重要度分析[5,6]

結(jié)構(gòu)重要度是在不考慮各基本事件的發(fā)生概率或假設(shè)發(fā)生概率相等的情況下，分析各基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件的發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度。

基本事件重要度系數(shù)：

基本事件的割集重要度系數(shù)：

根據(jù)各基本事件在最小割集中出現(xiàn)的次數(shù)，得出基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序：

4 結(jié)論及應(yīng)對(duì)方法[7]

分析最小割集和最小徑集：最小割集有26個(gè)。

每個(gè)最小割集都是環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的一種可能途徑，根據(jù)最小割集理論，任意最小割集中的基本事件全部發(fā)生就會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生，說(shuō)明發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的可能性很大。最小徑集有3個(gè)。最小徑集表示系統(tǒng)的安全性，根據(jù)最小徑集理論，任意最小徑集中的基本事件全不發(fā)生，火災(zāi)爆炸事故就不會(huì)發(fā)生。預(yù)防環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的最直接有效的方法就是破壞基本事件，消除形成火災(zāi)爆炸隱患的條件。

分析結(jié)構(gòu)重要度：基本事件X1、X2、X3、X4的結(jié)構(gòu)重要度最大[8,9]。所以杜絕固有點(diǎn)火源、防止循環(huán)氣體倒流進(jìn)入氧氣管道，將氧氣濃度控制在爆炸范圍以外是防止火災(zāi)爆炸事故的最佳方法。結(jié)構(gòu)重要度排序是制定環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故預(yù)防方案的重要依據(jù)，改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，提高設(shè)計(jì)的合理性，從源頭上杜絕火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生。

［1］史潤(rùn)水，張芝華. 事故樹定量分析與安全指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型的建立[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào), 1997, 7(2): 14-17.

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Fire and Explosion Accident Analysis in Ethylene Oxide Production Based on Fault Tree Analysis Method

WANG Rong-rong1，F(xiàn)U Lu-lu2，JIANG-Hui2，MA Wen-tao2
（1. College of Petroleum Engineering，Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；2. College of Mechanical Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Fault tree analysis describes dynamic process of the beginning and developing in the accident. It helps find out direct and indirect reasons of the accident. According to analysis on fault tree of fire and explosion in ethylene oxide production, eleven basic events were got. With minimal cut sets and minimal path sets, top event probability was solved, and basic event importance degree was analyzed. The main elements to cause ethylene oxide fire and explosion accident were determined, which can provide reliable foundation for safety management in ethylene oxide production.

Ethylene oxide; Fire and explosion; Fault tree analysis; Importance degree analysis

TP 18

： A

： 1671-0460（2014）04-0598-02

2013-11-27

王榮榮（1982-），女，遼寧撫順人，初級(jí)職稱，2006年畢業(yè)于河北工程大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)，研究方向：從事安全技術(shù)工作。E-mail：hellwrr666@163.com。