_油库静电火灾爆炸故障树分析

1、河南科技2013 NO 04Journal of Henan Science and Technology数理与化学研究油库静电火灾爆炸故障树分析王玉娥 赵更新 郭建彪( 安徽矿业职业技术学院，安徽 淮北 235000)摘 要: 本文分析了引起油库静电火灾爆炸的各种原因以及各原因间的相互逻辑关系，并据此构建油库静电火灾爆炸故障树。利用布尔代数简化事故树求得最小径集，对事故树进行定性、定量分析，提出了预防油库静电爆炸事故的对策以及具体的防 治油库静电的措施。关键词: 油库; 静电; 火灾爆炸; 故障树分析Abstract: This paper analyzes the mutual logic

2、 relation of electrostatic oil depot fire and explosion caused by various reasons and analy- zes a variety of reasons among the logical relationship with the logic tree to these reasons，as well as their logical relationship expressed By using Boolean algebra simplified fault tree to calculate the mi

3、nimum path sets and using the minimum path sets of qualitative and quantita- tive analysis The prevention measures of electrostatic oil depot fire and explosion accidents and oil depot electricity Keywords: Oil depot;Electrostatic; Fire explosion; the Fault tree analysis中图分类号: X820 文献标识码: A 文章编号: 10

4、03 5168( 2013) 07 0192 031 引 言1989 年 8 月 12 日，青岛黄岛油库原油罐爆炸起火。造成19 人死亡，78 人受伤。直接损失 3540 万元1。事故发生后，业内人士引以为戒，采取一定防治措施，但油库事故仍接连不断。据估计，我国每年因为各种类型的油库火灾、事故而带来的损失达数亿元。因此，如何搞好油库的防静电工作，已经成为十分重要的课题。本文利用故障树法分析引起油库静电火灾爆炸的原因，找出系统存在的薄弱环节，并提出相对应的整改措施。油库火灾爆炸故障树分析2 1 故障树分析法故障树分析方法( FTA) 是故障事件在一定条件下的逻辑推理，是一种图形演绎法2。它是从一

5、个可能的事故开始一 层一层地逐步寻找引起事故的触发事件、直接原因和间接原 因，并分析这些事故原因之间的相互逻辑关系，用逻辑树图把 这些原因以及它们的逻辑关系表示出来，并据此进行定性或 定量分析的一种演绎分析方法。利用故障树分析法的分析系 统故障的程序如图 1 所示。发生顶上事件就不发生，给人们指出采取保护措施的方法。2 2 构造油库静电故障树对油库静电爆炸进行分析。当库区内油气与空气的混合 比例达到一定范围遇静电火花发生爆炸。油库的火灾爆炸事 故后果十分严重，因此，把它作为故障树的顶上事件。2 3 故障树分析2 3 1 定性分析 ( 1) 确定最小径集故障树定性分析的任务是求出故障树的全部最小

6、径集。最小径集是顶上事件不发生的最低限度的集合。一个最小径集中的基本事件都不发生才能确保顶上事件不发生。如果故障树中与门较多，最小割集就少，说明系统较安全; 如果故障树中或门较多，最小割集就多，说明系统较危险。通过对最小径集的分析，可以找出防止系统薄弱环节措施，选取确保系统安全的最佳方案，提高系统的可靠性与安全性3。3 2 结构函数事故树的结构函数:T =x1 x8 ( x9 + x10 + x11 ) + x2 ( x12 + x17 + x18 )( x13 + x14 + x15 + x16 ) ( x3 + x4 ) ( x5 + x6 + x7 )的成功树的结构函数:2 3 2 结构

7、函数事故树的结构函数:原事故树图 1 故障树分析程序该方法的实质是一个描绘了系统中各原因事件之间关系 的布尔逻辑模型。在安全分析中，顶上事件被定义为一个不 希望发生的事件，用逻辑“与”、“条件与”或逻辑“或”、“条件 或”门自上而下地分析导致顶上事件发生的所有可能的直接 原因及相互间的逻辑关系，一层一层逐步寻找引起事故的基 本原因，即为故障树基本事件。对构造的故障树运用布尔代 数法则简化，求出该树的最小径集，即集合中的每个事件都不图 2 故障树图T =x1 x8 ( x9 + x10 + x11 ) + x2 ( x12 + x17 + x18 )( x13 + x14 + x15 + x16

8、 ) ( x3 + x4 ) ( x5 + x6 + x7 )1922013 NO 04河南科技193数理与化学研究Journal of Henan Science and Technology原事故树的成功树的结构函数:T = ( x1 + x8 + x9 x10 x11 ) ( x2 + x12 x17 x18 + x13 x14 x15 x16 ) + x3 x4 + x5 x6 x7化简成功树可得到 11 个最小径集:P1 = x1 ，x2 ; P2 = x1 ，x13 ，x14 ，x15 ，x16 ;P3 = x1 ，x12 ，x17 ，x18 ; P4 = x2 ，x8 ;P5 =

9、 x8 ，x13 ，x14 ，x15 ，x16 ; P6 = x8 ，x12 ，x17 ，x18 P7 = x2 ，x9 ，x10 ，x11 ;P8 = x9 ，x10 ，x11 ，x13 ，x14 ，x15 ，x16 P9 = x9 ，x10 ，x11 ，x12 ，x17 ，x18 P11 = x3 ，x4 ; P12 = x5 ，x6 ，x7 2 3 3 结构重要度该故障树中基本事件较多，原因事件间的逻辑关系相对比较复杂，化简事故树得到的最小径集比最小割集数少得多， 因此，为简化计算和保证结果的准确性，利用最小径集判别结构重要度。由于各最小径集中基本元素相差阶次较大，故选取第三种结构重要度

10、计算公式4。保库区内导体接地良好，防静电接地装置、接地电阻及接地线 等要处于正常的工作状态。第 3 方案 x9 ，x10 ，x11 ，x12 ，x17 ，x18 ，应尽量避免进入库区 的人员通过人体静电放电，特别是作业人员应穿上不产生静电的服装。另一方面应从导走静电着手，安装接地电阻且保 证接地电阻不易过高。第四方案 x2 ，x9 ，x10 ，x11 ，油库工作人员着装应为纯棉衣料、穿防静电鞋袜、佩带防静电手腕带，避免由于摩擦产生静电。工作人员工作范围内应无带电荷或不带电荷物体存在， 防止发生人员接触发生静电放电。其余方案不是不可行，只是相对于这三种方案难度要大些。防治措施油库静电火灾爆炸事故

11、的发生必须同时具备多个因素， 只有必须同时具备以下的五个条件才会发生火灾爆炸事故:( 1) 要有产生静电荷的条件;( 2) 具备产生火花放电的电压;( 3) 有能引起火花放电的合适间隙;( 4) 电火花要有足够的能量;I( i)= 1 xikJ2nj 1( 5) 在放电间隙及周围环境中有易燃易爆混合物。只要消除上述五个条件中的一个，就可达到防止静电引利用上述公式计算出的各基本事件的结构重要度如下:I( 1) = I( 8) = I( 18) = 0 0444; I( 2) = 0 1556; I( 3) = 0 0938;I( 4) = 0 1062; I( 5) = I( 17) = 0 0

12、518;I( 6) = I( 7) = 0 0740; I( 12) = 0 0592;I( 9) = I( 10) = I( 11) = 0 0148; I( 13) = I( 14) = I( 15) = 0 0395各基本事件结构重要度排序如下: I( 2) I( 4) I( 3) I( 7) = I( 6) I( 12) I( 5) = I( 17) I( 8) = I( 1) = I( 18) I( 13) = I( 16) = I( 14) I( 15) I( 11) = I( 9) = I( 10)对应的事件名称是: 与带异性电荷或不带电物体接触 油罐敞开 油罐密封不良 未定时排

13、风 = 排风设施损坏 无接地装置 无排风设施 = 接地线路断路 环境干燥 = 带异性电荷或不带电物体 = 接地电阻过高 油液流速高 = 飞溅油液与空气摩擦 = 管道内壁粗糙 油液冲击金属容器 鞋底与地面摩擦 = 化纤衣物间摩擦 = 人体与化纤衣物间摩擦。4 事故树分析结论一个最小径集中的基本事件都不发生，就可使顶事件不发生。事故树中有几个最小径集，就有几种控制故障的方案。 事故树中最小径集越多，系统就越安全5。通过定性分析，油库静电火灾爆炸故障树有 81 个最小割集，11 个最小径集。利用最小割集和最小径集分析事故树可知，油库发生静电火灾爆炸故障有 81 种可能性。但从 11 个最小径集可得出

14、，只要采取最小径集方案中的任何一个，就可避 免静电引起的油库火灾爆炸事故的发生。本着简单、快捷、经 济有效的方针，从 11 中方案中挑选出能施行的措施!第 1 方案 x5 ，x6 ，x7 ，由于油气的挥发是一个自然过程，在库区自由空间内油气是自然存在的。油气爆炸必须达到一定的浓度，为此可以设置气体浓度报警仪进行监测，只要库区 内通风状况良好就能防止油库火灾爆炸事故的发生。第一方 案从定时排风和排风设施着手加强通风预防油气积聚。第 2 方案 x8 ，x12 ，x17 ，x18 ，从静电产生的环境干燥的原因着手，采用加湿方法与装置对整体环境或局部环境加湿，或对易产生静电得到区域设置静电消除器中和空

15、气发生电离产生 的静电。为了保证库区内已经积聚的静电能及时导走，要确发燃烧或爆炸危害的目的。由此可以确定消除静电危害的基 本途径。1 静电的中和及屏蔽静电的中和是用极性相反的离子或电荷中和危险的静电，从而减少带电体上的静电量。属于静电中和法的有静电 消除器消电、物质匹配消电等几种类型。静电屏蔽是把静电对外的影响局限在屏蔽层内，从而消 除静电对外的危害，同时屏蔽层内的物质也不会受到外电场 的影响。这种静电封闭方法可保证系统静电的安全。3 2 静电的泄放消散静电的泄放消散是在生产过程中，采用空气增湿、加抗静 电添加剂、静电接地和保证静止时间的方法，将带电体上的电 荷向大地泄放消散，以期达到静电安全

16、的目的。空气增湿可以降低静电非导体的绝缘性，湿空气可在物 体表面覆盖一层导电的液膜，提高静电荷经物体表面泄放的 能力，即降低物体的泄漏电阻，把所产生的静电导入大地。静 电接地的具体方法是把设备容器及管线通过金属导线和接地 体与大地连通形成等电位，并有最小电阻值。油罐和油品作业区的管与管、管与罐、罐上的部件及其附 近有可能感应带电的金属物体都应接地。3 3 改进工艺控制静电产生改进工艺是指从工艺过程、材料选择、设备结构、操作管 理等诸方面采取措施，控制静电的产生，使其不致达到危险程 度。在有爆炸、火灾危险的场所，传动部分为金属材料时，尽 量不采用皮带传动; 设备、管道应光滑平整、无棱角，管径不宜

17、有突变部分; 物料输送时，应放缓速度，并且应控制物料中杂质、水分的含量，以免静电的产生。3 4 易燃易爆物的控管静电相对于易燃易爆物而言，是非常危险的。为防止静 电造成起火、爆炸等事故，不仅要从静电产生的原因、渠道、消 除方法等方面采取措施，还要从易燃易爆物自身的管理上严 格规定。( 下转第 253 页)2013 NO 04河南科技253科教纵横Journal of Henan Science and Technology支持评价方案的设计。发展性教师评价强调评价内容和形式的多元化，能从多维度、多方位对教师进行全面评价。 而计算机技术恰好能够为这一评价体系的设计提供支持的环境和平台。首先，我们

18、应该有效利用网络来制定详细、具体的教师评价指标，确定评价项目和评价方式，形成完整的评价方案。其中评价指标必须具有可操作性和目标性，指标体系结构合理、层次分明。通常，教师评价指标体系可包括三级评价指标，它们之间是应该是逐级分解和细化的关系。其中，一级指标和二级指标比较抽象，不可作为教师评价的直接依据; 但三级评价指标必须是具体的、可操作的、可测量的，是可以作为教师评价的直接依据。其次，分配和确定指标的权重也是设计教师评价方案的一项重要工作，指标权重表明了该指标重要程度和作用大小。如果对于指标不区别其重要程度和作用大小的话，就不能及时反映客观事实，导致评价结果失真。 因此在设计教师评价方案的指标体

19、系中，各个指标的权重应该是不一样的。支持评价主体的多元化。基于网络的发展性教师评价应坚持多种人员参加的原则，实现评价主体的多元化。在传 统的教师评价中，都是以领导对教师的评价为主，这样的评价 带有严重的个人主观印象和偏见，很难做到真正的公正和客 观。因此借鉴企业的 360 度绩效评价主体应用于高校不仅打破了由上级考核下属的传统考核制度，而且较为全面的反馈 信息也有利于被评价者更全面认识自己，反思自己。将教师 发展性评价运用于计算机网络中，能鼓励多个评价主体打破 时空的限制对教师进行评价。因此除管理层外，合理运用比 如以学生对教师的评价，教师之间的评价和教师的自我评价 等方式相结合的方式。可使评

20、价有据可依，做到更加的客观 和公正。支持评价反馈的多样性。企业管理中，绩效反馈是绩 效沟通的最主要形式，是使员工了解自身绩效水平的各种管 理手段。而且心理学家发现，如果没有及时、具体的反馈，人 们往往会表现的越来越差。但是目前大多高校的教师评价都 只是简单的将评价结果运用于奖惩性的处罚中。往往在走完 形式就将评价结果束之高阁。管理者觉得没有成果，教师自 身也觉得很累而且充满疑惑。因此基于网络的发展性教师评 价不仅只是要生成一个结果，更要将这个结果以恰当的形式 反馈给教师，并支持多种反馈形式。多元的反馈形式不仅有 常见的等级、评语，还可以利用网上问卷、量表等工具将教师在平台中的教学活动记录进行相

21、关统计处理，以图形化的方 式进行反馈。其次，教师发展性评价应该与教师日常的教学 科研紧密结合。融评价于教学过程中，并适时的给予诊断、评 价、反馈，真正使教学和评价一体化，更好地发挥评价对教学 过程的监控和判断作用。支持评价方案管理的系统化。系统科学认为，由若干 要素构成，要素之间相互联系，要素相互配合来共同实现某一 功能是系统的几个重要特征。那么要实现真个网络教师评价 系统的诊断、调节、反馈、激励功能，就需要综合考虑教师评价 的阶段性，对各个评价要素进行组织并以评价实施的流程为 基础，合理安排各个阶段的的配合和任务。使得各个要素在 合适的位置发挥最大的作用。另外同时可通过校园论坛，班 级群消息多个网络渠道等加强对教师教学态度、积极性、教学 效果等做出评价。最后教师评价仍需要注重数字化和人文性 的有机结合，因为一方面，数字化的评价信息只是为教师提供 了最终的参考，但是真正对教师的认可和评定，还必须注重人 性化的沟通与分析。基于网络的发展性教师评价系统可以引导和支持评价主体从多个维度对教师进行全面的评价，实现了信息过程的全面采集、多种评价方法的综合运用以及 360 评价主体的参与。但是网络平台仅仅是对评价提供了环境的支持。其实要形成真正意义上的公平、合