燃氣輸配管網(wǎng)可靠性的故障樹分析

張 樂

（太原天然氣有限公司，山西 太原 030006）

就目前來看，國內(nèi)燃氣事業(yè)已進入蓬勃發(fā)展階段，燃氣總量不斷增長，供氣管道長度增加，燃氣普及率達到79.1%。為從根本上保障燃氣輸配管網(wǎng)運行安全，從根本上控制燃氣泄漏等安全隱患問題發(fā)生幾率，需借助故障樹分析法，對燃氣輸配管網(wǎng)進行可靠性分析，探明燃氣輸配系統(tǒng)故障發(fā)生原因，對輸配管網(wǎng)運行進行更加全面管控。

1 燃氣輸配管網(wǎng)可靠性分析的重要性

燃氣輸配管網(wǎng)系統(tǒng)較為復雜，在實際運行期間存在燃氣泄漏或管道破裂等安全隱患，對大眾人身健康造成嚴重威脅［1］。因此為確保燃氣輸配管網(wǎng)能夠在城市建設(shè)中發(fā)揮出積極作用，需對燃氣設(shè)備管網(wǎng)運行可靠性進行深入分析，找尋到輸配系統(tǒng)存在的失效形式以及運行管理漏洞，針對此些問題制定出相應(yīng)的解決方案，力爭最大限度延長燃氣輸配管網(wǎng)使用壽命。

2 故障樹分析法

故障樹分析法首次誕生于20世紀60年代，當時主要研究方向為導彈發(fā)射控制系統(tǒng)安全性問題，為分析及預(yù)測導彈系統(tǒng)偶然事件奠定了堅實技術(shù)基礎(chǔ)。故障樹分析法主要就是將分析對象的目標函數(shù)作為頂事件，通過方框符號找尋到能夠引發(fā)頂事件的原因［2］。借助邏輯門輸入信號的方式，分析各個事件內(nèi)存在的因果關(guān)聯(lián)，找尋出造成中間事件發(fā)生的原因，最后定性定量的分析出事件發(fā)生的各類途徑以及發(fā)生概率，針對分析結(jié)果制定出防范事件發(fā)生的專項對策。

燃氣輸配管網(wǎng)的頂事件主要由故障假設(shè)、可行性分析等方式識別出，通過建立起故障數(shù)據(jù)分析模型，將原因事件組合在一起，形成最小割集。為發(fā)生頂事件，需最小割集中的事件也全部發(fā)生，通過對此些事件的深入分析與評測，制定出預(yù)防事故的相關(guān)措施。

故障樹分析法的分析邏輯性強，能夠準確識別出系統(tǒng)內(nèi)的各類風險因素，對安全隱患問題進行及時預(yù)測，因此更加適用于評估燃氣輸配管網(wǎng)運行可靠性等重復性較大的系統(tǒng)。

3 故障樹分析法在燃氣輸配管網(wǎng)中的具體應(yīng)用

3.1 建立故障樹模型

在建立燃氣輸配管網(wǎng)故障樹模型期間，需將故障樹的頂事件設(shè)立為輸配系統(tǒng)失效。引發(fā)燃氣輸配管網(wǎng)失效的直接原因主要為管道失效以及其他附屬設(shè)施失效，因此將此兩種原因作為故障樹的次頂事件。通過將能夠?qū)е氯細廨斉涔芫W(wǎng)失效問題的原因進行分層劃分，獲得到各類故障形式的基本事件。

3.2 燃氣輸配管網(wǎng)故障的定性評價

燃氣輸配管網(wǎng)故障樹的定性評價主要就是對定事件進行定性分析。能夠?qū)е骂I(lǐng)事件發(fā)生的基本原因集合體被稱之為割集，只有在割集基本事件同時發(fā)生的情況下，頂事件才會出現(xiàn)，割集內(nèi)任一基本事件不出現(xiàn)，則不會引發(fā)頂事件。

借助先進的最小割集算法，求出最小割集的參數(shù)數(shù)值，從而將故障樹轉(zhuǎn)化為等效布爾代數(shù)。

通常情況下，割集階數(shù)最少，則說明故障樹頂事件的發(fā)生幾率越大，此些最小割集可直接影響到燃氣輸配管網(wǎng)運行期間的可靠性，屬于系統(tǒng)在運維過程中的薄弱階段。

3.3 燃氣輸配管網(wǎng)故障的定量評價

故障樹定量評價就是針對底事件發(fā)生概率，求得頂事件發(fā)生概率，由于在燃氣輸配管網(wǎng)運行期間，一般基本事件的發(fā)生幾率較少，因此可借助統(tǒng)計法或?qū)＜医?jīng)驗分析法對燃氣輸配管網(wǎng)基本事件進行估算。

4 燃氣輸配管網(wǎng)頂事件發(fā)生原因以及解決對策

借助故障樹分析法，發(fā)現(xiàn)燃氣輸配管網(wǎng)運行失效的原因，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，人為破壞自然破壞原因。在管道上方建設(shè)違規(guī)建筑物，管道土體移動，導致管道出現(xiàn)破裂或泄露等問題［3］。要求有關(guān)部門緊抓管道上方工程監(jiān)管工作，對管道周邊土體的位移情況進行及時測量，在管道上方設(shè)置警示帶，制定出更加嚴謹?shù)墓艿谰S護方案；第二，腐蝕原因。由于管道長期在潮濕環(huán)境下運行，經(jīng)常會出現(xiàn)內(nèi)部腐蝕、外部腐蝕或應(yīng)力腐蝕等問題，導致管道使用壽命嚴重縮短，各類安全事故頻繁發(fā)生。因此為避免腐蝕問題對管道各項性能造成的嚴重不利影響，相關(guān)管理部門需積極開展燃氣輸配管網(wǎng)防腐蝕工作，注重在管道安裝以及后期維護期間刷涂防腐材料，加強管材質(zhì)量檢測力度，避免施工對管道造成的額外拉引力，從根本上保障管道安全運行；第三，管材質(zhì)量問題。因沒有對管材質(zhì)量進行嚴格把控，導致管道整體使用壽命縮短，在實際安裝與運行過程中存在的風險極大，可直接引發(fā)燃氣輸配管網(wǎng)失效事件［4］。因此為確保燃氣輸配管網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全高效運行，需注重管材質(zhì)量檢測工作。第四，附屬設(shè)備問題。燃氣輸配管網(wǎng)附屬設(shè)備主要包括閥門、排水井、放散管等，需加強對此些附屬設(shè)備的運維，及時發(fā)現(xiàn)與解決附屬設(shè)備運行期間存在的故障隱患問題，定期更換老化附屬設(shè)備，從根本上保障燃氣輸配系統(tǒng)可靠運行。

5 結(jié)語

總而言之，燃氣輸配管網(wǎng)故障發(fā)生幾率遠比油氣管道更高，造成的影響范圍更大，因此為從根本上保障燃氣輸配管網(wǎng)運行安全性與可靠性，需將當前工作重點放置在燃氣儲備管網(wǎng)工程事件的分析中，應(yīng)用故障樹分析法，發(fā)現(xiàn)存在于燃氣收費管網(wǎng)運行期間的安全隱患與故障發(fā)生癥結(jié)所在，制定出更加全面成熟的燃氣輸配管網(wǎng)安全評價標準。