基于FTA分析法的燃气管道第三方破坏风险防控分析

摘 要：随着城市燃气的快速发展和广泛应用，其安全问题已成为关系社会公共安全的重大问题。由于城市燃气管理过程中，第三方破坏已逐渐成为导致燃气管道事故的主要原因之一。基于故障树分析法（FTA）原理，通过建立燃气管道第三方破坏故障树，并对故障树的最小割集、最小径集求取，分析事故发生的可能基本事件。结合燃气公司安全监管的工作条件，明确第三方破坏的风险防控工作重点和关键，以提高燃气安全管理水平，杜绝灾难性事故发生的风险隐患。

关键词：FTA分析法 第三方破坏 最小割集 最小径集 风险防控

1、引言

青岛市燃气抢维数据统计，第三方破坏已成为导致燃气管道事故的主要原因之一，占近年来燃气事故总量的50%以上。故障树分析法对城市燃气管道第三方破坏进行风险识别，找出可能导致事故发生的初始因素，通过对各因素间的逻辑关系的描述，发现和查明各种固有的或潜在的风险，找出薄弱环节，从而为燃气管道第三方破坏事故分析和制定风险防控措施提供依据。

2、故障树分析原理

2.1故障树分析法（FTA-Fault Tree Analysis）

是1961年由美国贝尔电话实验室H.A.Watson提出的，其理论基础是集合论、概率论、图论及数理统计。它把系统不希望出现的事件作为故障树的顶事件，用规定的逻辑符号自上而下分析导致顶事件发生的所有可能的直接因素及其相互间的逻辑关系，并由此逐步深入分析，直到找出事故的基本原因，即故障树的基本事件为止。故障树的结构函数可用最小割集进行有效描述，其结构函数一般分为“或门”、“与门”两种，通常采用布尔代数符号表示逻辑门的类型。或门描述一个或多个输入事件的发生都导致输出事件的发生；与门描述输出的事件必须是在所有存在的输入事件同时发生时才发生。

2.2故障树的构建

顶端事件是故障树分析的起点和主体，确定的顶端事件应针对分析对象的的特点，抓住主要的事故状态，按照一种事故编制一个树的原则进行具体分析。根据此原则，本文选择“燃气管道第三方破坏”作为顶端事件，而引起燃气管道事故的失效原因为次顶事件，逐次深入分析，直到找出其故障树事件的基本事件为止，由此构建燃气管道第三方破坏的故障树。表1为该故障树对应的基本事件列表，该故障树共考虑了外界施工损害、交通车辆损坏、违章占压、管道损坏失效等18个基本事件。

3、故障树分析

3.1基本分析

从构建的故障树中，可以得出如下基本分析：

（1）从故障树结构上看，从顶端事件向下有许多层次，层次距离顶端事件越近，则在那一层上的事件只要一发生，就可能导致事故的发生，其风险性越大；而距离顶端事件越远的层次，其风险相对性较小。

（2）由于“与门”下面所连接的事件必须同时发生才能有输出，因此能起到控制的作用；而“或门”下面所连接的任何事件只要一发生，都能有输出，因此，“或门”只是一个通道，下面所连接的事件只要一个发生，上一层的事件就会发生，不能起到控制作用，风险性大；故障树中“或门”越多，风险性就越大。

（3）从故障树的结构看，中间事件虽然距顶端事件近，但其本身并不是独立的因素，而是受到若干原因事件的影响，所以要控制和防止顶端事件的发生，应从基本事件着手采取措施。

（4）顶端事件以“或门”和中间事件相连时，任何一个中间事件发生，顶端事件都会发生，因此要特别注意频率高的中间事件。

3.2最小割集的求取

最小割集主要表明的是系统的风险性，最小割集的数目越多，则代表系统风险越大。根据布尔代数的性质，可把任何布尔函数化为析取标准形式，即：

式中， 是故障树的割集。如果 中各项之间不存在包含关系，则该析取标准式为最简析取标准式，那么 为结构函数 的最小割集。本文利用布尔代数求得该故障树的最小割集为16个。这说明有16种模式可以引起事故的发生，由此可见控制顶事件最小割集中的基本事件发生就是燃气管道第三方破坏风险防控的重点。

3.3最小径集的求取

故障树的最小径集。可以采用布尔函数标准形式：

式中， 是故障树的径集。径集反映的是与割集相反的意义，有几个径集就有几个消除事故的途径，因此为消除事故提供了可选择的措施依据。本文中燃气管道第三方破坏故障树的最小径集有4个。由此可见，预防燃气管道第三方破坏事故必须从避免顶事件不发生的因素出发进行有效风险分析与防控。

3.4风险防控的重点、关键点确定

燃气管道第三方破坏风险防控的关键点如下：

（1）依据2011年3月国家颁布实施的《城镇燃气管理条例》建立对市政建设施工单位的宣传机制，按章加强施工现场的监管，发现安全隐患或危及管网安全运行的及时报告和处置，对隐瞒不报，甚至不听劝阻强行施工、野蛮施工的，依法严厉查处。

（2）管道巡查工作是保证燃气管网安全、稳定供气的重要措施，也是防止管道损毁占压等第三方破坏的有效方法，应根据巡查区域的管道分布和重点部位保护要求，选派责任心强、工作经验丰富和工作能力强的巡查人员掌握责任区内各工地的施工动态，实施计划、重点的监护。

（3）联合电力、自来水、通信、排水等管线单位建立和完善管线保护联动平台，及时通报相关工程建设动态，相互做好管线保护的沟通工作。

（4）严格按设计图纸敷设管道，特别是取保管道的埋深，要求竣工图纸与实际相符，从源头上杜绝因管道埋设问题引起的挖破事故。

（5）加强第三方破坏燃气管道的应急和抢修管理，制定专项应急预案，提升应急处理能力，有效控制第三方对燃气管道的破坏影响，最大限度地降低事故风险程度。

4、结论

（1）基于故障树分析法（FTA），建立城市燃气管道第三方破坏故障树；

（2）采用故障树分析方法对燃气管道第三方破坏故障树进行分析：发生顶上事件的根本原因事件18个，最小割集16个，最小径集4个，需实行严格的管线巡查和风险防控机制。

（3）城市燃气管道第三方破坏风险防控工作的重点应围绕避免人的不安全行为、物的不安全状态和管理缺陷，以指导燃气企业有效地预防燃气管道失效风险，杜绝灾难性事故发生的安全隐患。

参考文献：

[1]游赟、高龙柱等.故障树分析技术在城市天然气管道安全运行中的应用[J]. 油气田地面工程，2010，29（1）：20-22.

[2]彭知军.预防第三方施工对燃气管道及设施破坏的措施[J].煤气与热力，2010，30（6）：23-28.

作者简介：

赵剑（1976年1月），男，泰能天然气有限公司，266000，工程师，工程部经理。