基于事故樹分析的薄膜型LNG船泄漏事故原因分析

高建豐 袁健威 徐文祥 邱云欽

【摘 要】 為預防LNG船泄漏事故發(fā)生，對近年世界各地LNG船泄漏事故進行調(diào)查分析，以薄膜型LNG船為研究對象，采用事故樹分析法建立以“薄膜型LNG船泄漏”為頂上事件的事故樹，對選取的38個基本事件進行系統(tǒng)分析，總結(jié)出各基本事件對造成LNG船在裝卸、運輸過程中泄漏的結(jié)構(gòu)重要度，從船舶設(shè)計選型、預防部件老化、安全操作、安全預警等方面提出防范泄漏事故發(fā)生的措施。

【關(guān)鍵詞】 薄膜型LNG船；泄漏；事故樹；基本事件；最小割集

0 引 言

隨著LNG清潔能源應(yīng)用范圍的不斷拓展，LNG船舶數(shù)量迅猛增加，相應(yīng)地，海上LNG船交通事故也在增多，對海上人命財產(chǎn)安全、海洋環(huán)境以及碼頭區(qū)域的安全都構(gòu)成了一定的威脅。根據(jù)有關(guān)機構(gòu)對LNG船事故的統(tǒng)計，LNG船事故以LNG泄漏事故為主。LNG船的造價高昂，裝載LNG后具有十分巨大的能量，若是發(fā)生事故，不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，還會危及人身安全；因此，為了確保LNG船安全運行，不發(fā)生任何重大事故，應(yīng)該提前采取合理有效的措施來預防。

提高我國的LNG船安全保障系統(tǒng)，保障LNG船安全無事故地運行，對于我國能源產(chǎn)業(yè)及環(huán)保事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有深遠的意義。利用事故樹基本理論對LNG船運行過程進行分析，可以分析出導致其事故發(fā)生的各種因素，為提前采取合理有效的措施提供理論依據(jù)。

1 事故樹基本理論

1.1 事故樹分析法簡介

事故樹分析根據(jù)頂上事件來逐步分析導致事故發(fā)生的直接因素和間接因素，最終找出事故的基本原因（底事件），通過“與”門、“或”門以及“條件”門等將各類基本事件與中間事件和頂上事件連接在一起，用事故樹形圖表示。

1.2 事故樹分析的基本程序

事故樹分析根據(jù)過去已經(jīng)發(fā)生的事故和推測以后可能發(fā)生的事故所提供的信息，分析導致事故發(fā)生的誘導因素，從而采取正確的防范措施，預防同類事故的再次發(fā)生。事故樹分析步驟見圖1。

從事故樹分析可以得出，導致薄膜型LNG船泄漏事故的原因有人為因素、系統(tǒng)自身因素和環(huán)境因素三大類。人為因素主要是指LNG船上工作人員未按標準規(guī)范操作，系統(tǒng)自身因素主要是指系統(tǒng)內(nèi)部元件老化等因素，環(huán)境因素是指雷擊、風浪擊打等。

2 建立薄膜型LNG船泄漏事故樹

本文以薄膜型LNG船為研究對象，以薄膜型LNG船泄漏作為頂上事件，通過查閱歷年的LNG船泄漏事故分析出誘導因素，歸納總結(jié)出導致薄膜型LNG船泄漏的原因有船體結(jié)構(gòu)損壞、液貨艙損壞和卸料臂損壞等，其中：船體結(jié)構(gòu)損壞、液貨艙損壞、卸料臂損壞皆為中間二級事件，進一步分析出導致各二級事件發(fā)生的原因，并繼續(xù)逐層次深入分解，找到代表各種故障形式的基本事件；最終，得到構(gòu)建出薄膜型LNG船泄漏事故樹，共由27個各級中間事件（見表1）、36個基本事件（見表2）、10個邏輯“與”門和17個邏輯“或”門構(gòu)成（見圖2）。

3 薄膜型LNG船泄漏事故定性分析

對1964年至2010年間的薄膜型LNG船事故統(tǒng)計，泄漏事故共18起，占所有事故的40%，其中：7起是由裝卸貨操作不當引起的，3起是由船舶碰撞及擱淺造成的，2起是由雷擊造成的，其余6起是由液貨艙泄漏及卸料臂損壞造成的。[1]由于沒有足夠多記錄在案的LNG船泄漏事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因此，通過對部分事故的研究及對薄膜型LNG船結(jié)構(gòu)的分析來找出導致泄漏事故發(fā)生的最基本事件，并采用事故樹定性分析法對薄膜型LNG船泄漏事故進行分析。

與定量分析不同，在事故樹定性分析中，各基本事件只有發(fā)生和不發(fā)生――“1”和“0”兩種情況，便于分析沒有大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的事故及未發(fā)生過的事故。

3.1 求取最小割集

用布爾代數(shù)法計算LNG船泄漏事故樹的所有最小割集：{X1}，{X10，X11}，{X10，X12}，{X13，X14}，{X15，X16}，{X17}，{X18}，{X2}，{X19，X20}，{X19，X21}，{X19，X22}，{X19，X23}，{X24}，{X25}，{X26}，{X27}，{X28}，{X3}，{X29}，{X30}，{X31，X32}，{X33，X34}，{X33，X35，X36}，{X4，X5}{X4，X6}，{X7}，{X8}，{X9，X11}，{X9，X13}。

3.2 底事件結(jié)構(gòu)重要度分析

式中：Ik（i）為基本事件的割集重要度系數(shù)； k為事件中最小割集的個數(shù)； Er為第r個最小割集； mr為最小割集中含有的基本事件個數(shù)； Xi為第i個基本事件，Xi∈Er； i=1，2，3，…，n。

運用該公式計算各事件的重要度并相互比較，可得：IX30=IX29=IX28=IX27=IX26>IX19>IX25=IX24= IX18= IX17= IX8= IX7= IX3= IX2= IX1= IX13= IX11=IX10=IX9>IX33>IX34=IX32=IX31=IX23=IX22=IX21=IX20=IX16=IX15=IX14=IX13=IX4>IX36=IX35=IX6=IX5。

由上述事件結(jié)構(gòu)重要度比較可知，表2所列基本事件中，閥門泄漏（X26）、法蘭密封失效（X27）、管道使用年限過長（X28）、管道材質(zhì)不合格（X29）和卸料臂伸展過長（X30）等事件對導致薄膜型LNG船發(fā)生泄漏事故的影響最大；系泊松動（X1）、船舶擱淺（X2）、船舶碰撞（X3）、干燥器損壞（X17）、無干燥劑或干燥劑失效（X18）和濕度計損壞（X19）等事件對LNG泄漏事故的發(fā)生影響較大；雷電擊中船體（X4）、電液控制系統(tǒng)失控（X35）等事件對LNG泄漏事故發(fā)生的影響較小。

4 結(jié)果分析和預防措施

從基本事件結(jié)構(gòu)重要度分析的結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，重要度高的基本事件并不一定是導致事故經(jīng)常發(fā)生的基本事件，兩者并不完全重合。這是因為每個基本事件的發(fā)生概率不同，重要度高的基本事件往往被重點關(guān)注，如管道材質(zhì)不合格、管道使用年限過長等基本事件，會受到工作人員的重點檢查，發(fā)生此類事件的概率反倒很?。灰虼?，導致LNG船發(fā)生泄漏事故的諸多因素是可以人為去除的，通過工作人員落實安全規(guī)范來避免LNG船泄漏事故的發(fā)生是切實可行的。為保障LNG船安全，針對引發(fā)事故的因素提出以下防范措施：

（1）選用型號匹配的合格閥門，定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時更換；經(jīng)常檢查各管線，密切注意管線是否老化、破裂，發(fā)現(xiàn)問題及時更換；定期對液貨艙內(nèi)部各個部件進行檢測，提前發(fā)現(xiàn)機械故障并解決。

（2）加強對卸料臂操作人員的培訓工作，以保證其能按安全規(guī)范正確操作卸料臂；加強相關(guān)操作人員的素質(zhì)，對涉及LNG操作的所有人員應(yīng)按要求經(jīng)常進行培訓、考察，保證相關(guān)人員有資格進行安全操作。

（3）做好航線計劃，對LNG船舶航跡進行連續(xù)監(jiān)控，以保證其不偏離航道，避免發(fā)生碰撞、觸礁等；在惡劣天氣或能見度低時，禁止LNG船進出港，在LNG船航行期間，提前做好天氣預報工作；加強對LNG船海事安全監(jiān)督管理的研究，從而最大程度地降低LNG船停泊、卸載作業(yè)時的風險。

5 結(jié) 語

運用事故樹分析法來分析薄膜型LNG船泄漏事故，遞進分析出導致頂上事件發(fā)生的根本因素，針對這些因素提出相應(yīng)的預防措施，從而體現(xiàn)了事故樹分析法全面、簡潔、可靠、靈活易懂的特點，是系統(tǒng)安全工程中重要的分析法之一。

參考文獻：

[1] 張文海.LNG船歷史事故研究[J].船舶，2011（4）：1-5.