城市燃气管道安全评价中的故障树分析法研究

姚东

摘 要：随着社会的进步和建筑事业的发展，人们对能源的使用不仅要求其方便性，对能源使用的清洁性也有了更大要求，所以，近几年燃气在城市的应用越来越普遍，并且随着新政策的提出和经济的发展，燃气在农村的应用也取得了乐观的效果，但是我国燃气的分布是不均匀的，所以，对燃气的使用存在一个运输的问题，为了保证燃气运输的安全性，我国对于燃气的运输使用是管道形式，但是随着时间的推移，运输管道存在诸多的问题，为了保证燃气运输的安全，需要对燃气管道进行安全评估工作，该文讨论的是主题故障树分析法在城市管道安全评价中的应用问题。

关键词：城市燃气的运输管道 故障树分析法 安全评价 泄漏

中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（b）-0014-02

安全评价是城市燃气运输使用中的一项重要工作，保证了燃气运输和使用的安全，主要指的是在日常工作中定期对燃气管道进行检查，及时发现存在的问题并给予维修。安全评价的方法多种多样，其中使用最广泛的是故障树分析法，这是因为故障树分析法的路径比较多，可以对事件进行不同层次的划分，使安全评价工作变得更加清晰明朗，以至于更好地解决，该文首先对故障树分析法进行介绍，接着在总结了燃气管道泄漏事件的原因之后，对城市管道的安全评价工作进行故障树的建立和分析，并在最后提出几点可行性的建议。

1 简介故障树分析法

影响城市燃气管道安全使用的因素有很多，并且这些因素在燃气管道的设计之初就已经存在了，一直到建成之后的使用中，都存在着威胁燃气管道正常使用的因素，比如：燃气管道的第三方破坏和腐蚀，所以，定期对城市燃气管道进行安全分析，有着非常大的实用价值和意义。故障树分析法是城市燃气管道进行安全分析的方法之一，它是在1962年的美国贝尔电话实验室内研发的，最早被应用在解决导弹安全问题上，随着社会的发展和时代的进步，故障树分析法被应用在了城市燃气管道的安全分析上[1]。

1.1 故障树分析法的原理

故障树分析法的实质主要是寻找因果关系和分层处理，不管应用的大小都是以这两个方法为核心的，首先将分析的总目标看成故障树的顶事件，并放置于整个故障树的顶端，并且需要用固定的方框符号来进行表示；接着需要做的是详细地寻找造成顶事件发生的直接原因，使用故障树分析法需要注意的是与事件有关的直接原因都必须要找尽，所有的直接原因都需要作为中间事件并且与顶事件一样，也要用专门的方框符号来进行表示。接着是逻辑关系的建立，逻辑门输出信号要和顶事件要通过逻辑门的输入信号进行连接来形成一种因果关系，至此故障树的一层算完整结束，接着是下一层的分析。下一层是将顶层的中间事件作为顶事件，还是和第一层的原理一样，找出顶事件产生的直接原因，再用逻辑门和上一层的中间事件形成因果逻辑关系，这样一层连接一层，直至将所有顶事件的直接原因找完为止，将最后一层级的中间事件作为底事件，并且使用圆形符号进行表示，并且需要和上一层级的中间事件建立因果逻辑关系，这样来形成一颗倒置的树状图，以此整个故障树算是全部成型，接下来就可以根据故障树来对城市燃气管道进行定性或者定量的分析。

1.2 故障树的具体应用

使用故障树分析法可以进行定性和定量两种分析方式，首先是定性分析，在分析之前，我们要假设所有事件发生的概率是相等的，或者可以直接不用考虑各个事件发生的概率，在这样的前提下，可以使用各种计算方法，比如：矩阵法、布尔代数法、指数代入法和行列法来求底事件的最小径集、最小割集和底层事件的结构重要度，这是故障树的定性分析。除此之外，还有故障树的定量分析，定量分析的总目标就是为了求顶事件的发生概率，要求顶事件的发生概率，需要先求中间时间的发生概率，然后标在故障树事件的相应位置，最后来分析顶事件的发生概率，除了要求顶事件的发生概率，一般还需要对底事件的重要度进行分析，总的来说，对故障树分析的具体步骤是：首先确立顶事件和底事件，接着调查事故的原因以及确定目标值，然后构建故障树，在故障树完成的基础上，对所有的时间进行定性的分析和定量的分析，最后根据分析的结果，提出相应的解决措施，来保证城市燃气管道的正常安全使用，具体的流程如图1所示。

2 城市燃气管道安全分析中故障树的建立

城市燃气管道的使用主要会经过3个时期，按照顺序首先是初期，接下来是平稳期和老龄期，对于不同时期管道的安全分析所侧重的地方是不同的，在故障树建立之前，首先需要投入一定的人力和物力对造成城市燃气管道故障的因素进行总结，由于城市的建筑物很多，并且人口非常密集，所以，引起燃气管道故障的因素有很多，进行总结之后主要有以下5个方面：首先是第三方人为的破坏、接下来是腐蚀、操作失误以及腐蚀的因素，除了上述的4种，还有其他的所有因素，我们将其归为第5种其他因素[2]。

对于故障树的建立，需要遵守的是顶点事件的确定原则，可以任意地选取故障事件作为顶事件，接着根据故障树的运行实质，分层确立中间事件和底事件，建立故障树，然后根据实际的需要对故障树中的信息进行具体分析。目前国内在燃气管道的安全分析中对故障树的建立有着不同的规格、不同的标准。对燃气管道的安全分析主要是使用故障树的分析方法为主，其他的分析方法为辅；对故障树进行分析之后的最主要的是计算底事件的重要度，然后按照重要性对底事件进行排列，判断出最大破坏因素；接着按照上述影响燃气管道正常使用的5类因素对重要的底事件进行分类处理，再建造一个新的故障树；接下来需要做的是对破坏管道的5项因素按照每项的权重20%计算，来判断出最大的破坏因子；最后需要做的是计算最大破坏因子的权重大小，找出相应的解决对策。

3 城市燃气管道安全分析中故障树方法的改进建议

首先城市的燃气管道虽然和石油管道所起的作用与建造的方式没有太大差别，但是城市管道的情况更为复杂，相应的威胁城市燃气管道的因素也就更加地復杂，所以，要想使城市燃气管道的使用更加安全，就需要全体市民的共同努力，为故障树分析方法的使用建立一个丰富的数据库；接着进行定量分析的时候，可以采用两种分析方法：一种是专家调查法，一种是历史数据的统计法，这样可以减小来自人们的主观性影响，保证计算的真实性和准确性；在进行具体的计算的时候还有必要引入数学知识，来简化计算的步骤；最后，还需要结合其他的分析方法，吸取有益的经验，来共同的分析故障因子，保障城市燃气管道的正常使用，增强整个城市的安全程度。

4 结语

故障树分析法在城市燃气管道的安全评价中的使用度很高，这是由于故障树分析方法比较形象，逻辑性比较强，能够使整个分析工作更加清晰，所以，要加大故障树分析方法的研究，使人们更加熟练地掌握这种分析方法，保障城市燃气管道的安全使用。

参考文献

[1] 高文学，李建勋，王启，等.故障树分析法在城市燃气管道安全评价的应用[J].煤气与热力，2009，12（8）：82-88.

[2] 魏选平，卞树檀.故障树分析法及其应用[J].电子产品可靠性与环境试验，2004，3（3）：43-45.