基于事故树分析的薄膜型LNG船泄漏事故原因分析

高建丰 袁健威 徐文祥 邱云钦

【摘 要】 为预防LNG船泄漏事故发生，对近年世界各地LNG船泄漏事故进行调查分析，以薄膜型LNG船为研究对象，采用事故树分析法建立以“薄膜型LNG船泄漏”为顶上事件的事故树，对选取的38个基本事件进行系统分析，总结出各基本事件对造成LNG船在装卸、运输过程中泄漏的结构重要度，从船舶设计选型、预防部件老化、安全操作、安全预警等方面提出防范泄漏事故发生的措施。

【关键词】 薄膜型LNG船；泄漏；事故树；基本事件；最小割集

0 引 言

随着LNG清洁能源应用范围的不断拓展，LNG船舶数量迅猛增加，相应地，海上LNG船交通事故也在增多，对海上人命财产安全、海洋环境以及码头区域的安全都构成了一定的威胁。根据有关机构对LNG船事故的统计，LNG船事故以LNG泄漏事故为主。LNG船的造价高昂，装载LNG后具有十分巨大的能量，若是发生事故，不仅会造成巨大的经济损失，还会危及人身安全；因此，为了确保LNG船安全运行，不发生任何重大事故，应该提前采取合理有效的措施来预防。

提高我国的LNG船安全保障系统，保障LNG船安全无事故地运行，对于我国能源产业及环保事业的稳定发展具有深远的意义。利用事故树基本理论对LNG船运行过程进行分析，可以分析出导致其事故发生的各种因素，为提前采取合理有效的措施提供理论依据。

1 事故树基本理论

1.1 事故树分析法简介

事故树分析根据顶上事件来逐步分析导致事故发生的直接因素和间接因素，最终找出事故的基本原因（底事件），通过“与”门、“或”门以及“条件”门等将各类基本事件与中间事件和顶上事件连接在一起，用事故树形图表示。

1.2 事故树分析的基本程序

事故树分析根据过去已经发生的事故和推测以后可能发生的事故所提供的信息，分析导致事故发生的诱导因素，从而采取正确的防范措施，预防同类事故的再次发生。事故树分析步骤见图1。

从事故树分析可以得出，导致薄膜型LNG船泄漏事故的原因有人为因素、系统自身因素和环境因素三大类。人为因素主要是指LNG船上工作人员未按标准规范操作，系统自身因素主要是指系统内部元件老化等因素，环境因素是指雷击、风浪击打等。

2 建立薄膜型LNG船泄漏事故树

本文以薄膜型LNG船为研究对象，以薄膜型LNG船泄漏作为顶上事件，通过查阅历年的LNG船泄漏事故分析出誘导因素，归纳总结出导致薄膜型LNG船泄漏的原因有船体结构损坏、液货舱损坏和卸料臂损坏等，其中：船体结构损坏、液货舱损坏、卸料臂损坏皆为中间二级事件，进一步分析出导致各二级事件发生的原因，并继续逐层次深入分解，找到代表各种故障形式的基本事件；最终，得到构建出薄膜型LNG船泄漏事故树，共由27个各级中间事件（见表1）、36个基本事件（见表2）、10个逻辑“与”门和17个逻辑“或”门构成（见图2）。

3 薄膜型LNG船泄漏事故定性分析

对1964年至2010年间的薄膜型LNG船事故统计，泄漏事故共18起，占所有事故的40%，其中：7起是由装卸货操作不当引起的，3起是由船舶碰撞及搁浅造成的，2起是由雷击造成的，其余6起是由液货舱泄漏及卸料臂损坏造成的。[1]由于没有足够多记录在案的LNG船泄漏事故统计数据，因此，通过对部分事故的研究及对薄膜型LNG船结构的分析来找出导致泄漏事故发生的最基本事件，并采用事故树定性分析法对薄膜型LNG船泄漏事故进行分析。

与定量分析不同，在事故树定性分析中，各基本事件只有发生和不发生――“1”和“0”两种情况，便于分析没有大量统计数据的事故及未发生过的事故。

3.1 求取最小割集

用布尔代数法计算LNG船泄漏事故树的所有最小割集：{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 底事件结构重要度分析

式中：Ik（i）为基本事件的割集重要度系数； k为事件中最小割集的个数； Er为第r个最小割集； mr为最小割集中含有的基本事件个数； Xi为第i个基本事件，Xi∈Er； i=1，2，3，…，n。

运用该公式计算各事件的重要度并相互比较，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。

由上述事件结构重要度比较可知，表2所列基本事件中，阀门泄漏（X26）、法兰密封失效（X27）、管道使用年限过长（X28）、管道材质不合格（X29）和卸料臂伸展过长（X30）等事件对导致薄膜型LNG船发生泄漏事故的影响最大；系泊松动（X1）、船舶搁浅（X2）、船舶碰撞（X3）、干燥器损坏（X17）、无干燥剂或干燥剂失效（X18）和湿度计损坏（X19）等事件对LNG泄漏事故的发生影响较大；雷电击中船体（X4）、电液控制系统失控（X35）等事件对LNG泄漏事故发生的影响较小。

4 结果分析和预防措施

从基本事件结构重要度分析的结果与历史数据对比可以发现，重要度高的基本事件并不一定是导致事故经常发生的基本事件，两者并不完全重合。这是因为每个基本事件的发生概率不同，重要度高的基本事件往往被重点关注，如管道材质不合格、管道使用年限过长等基本事件，会受到工作人员的重点检查，发生此类事件的概率反倒很小；因此，导致LNG船发生泄漏事故的诸多因素是可以人为去除的，通过工作人员落实安全规范来避免LNG船泄漏事故的发生是切实可行的。为保障LNG船安全，针对引发事故的因素提出以下防范措施：

（1）选用型号匹配的合格阀门，定期检查，发现问题应及时更换；经常检查各管线，密切注意管线是否老化、破裂，发现问题及时更换；定期对液货舱内部各个部件进行检测，提前发现机械故障并解决。

（2）加强对卸料臂操作人员的培训工作，以保证其能按安全规范正确操作卸料臂；加强相关操作人员的素质，对涉及LNG操作的所有人员应按要求经常进行培训、考察，保证相关人员有资格进行安全操作。

（3）做好航线计划，对LNG船舶航迹进行连续监控，以保证其不偏离航道，避免发生碰撞、触礁等；在恶劣天气或能见度低时，禁止LNG船进出港，在LNG船航行期间，提前做好天气预报工作；加强对LNG船海事安全监督管理的研究，从而最大程度地降低LNG船停泊、卸载作业时的风险。

5 结 语

运用事故树分析法来分析薄膜型LNG船泄漏事故，递进分析出导致顶上事件发生的根本因素，针对这些因素提出相应的预防措施，从而体现了事故树分析法全面、简洁、可靠、灵活易懂的特点，是系统安全工程中重要的分析法之一。

参考文献：

[1] 张文海.LNG船历史事故研究[J].船舶，2011（4）：1-5.