利用FTA法探讨成品油储罐火灾爆炸事故原因及对策

王向东

摘要：成品油具有易燃易爆、有毒有害等危险特性，油库一旦发生火灾爆炸事故，会严重危及企业员工和周边群众的人身财产安全，给国家财产造成巨大损失，对生态环境造成严重污染，并产生极其恶劣的社会影响。保持油库安全平稳运行，消除安全隐患，避免火灾爆炸事故，是油库运行和各项管理工作的重中之重。本文以事故树分析法（FTA），对油库储罐进行火灾原因分析归纳，并探讨相关安全对策。

关键词：油库;成品油;储罐;事故树分析法（FTA）;火灾爆炸事故

1引言

成品油库是是衔接油品产销环节的重要纽带，是成品油物流配送体系的重要组成部分。成品油具有易燃易爆、有毒有害等危险特性，且随着社会经济的不断发展，油库库容也呈现不断增大趋势，具有单罐容量大、油罐分布相对集中等特点，油库一旦发生火灾事故，会严重危及企业员工和周边群众的人身安全，给国家财产造成巨大损失，对生态环境造成严重污染，并产生极其恶劣的社会影响。所以，避免火灾爆炸事故，保持油库安全平稳运行，是油库运行和各项管理工作的重中之重。

要想避免事故的发生，首先需要準确地识别出潜在的安全风险，并制定有针对性、有可行性的防范措施，以便于提前消除事故隐患，更好地以主动预防事故代替被动救援事故，提高事故防范和安全运行能力。所以，对油库进行科学充分的风险辨识和评估尤为必要。然而，可能导致油罐着火爆炸的因素比较繁杂，直接列举分析难免挂一漏万，且各因素相互之间的主次、因果关系容易混乱不清，风险分析难以做到全面、准确、有逻辑。开展风险分析，需要利用科学的安全理论和方法来解决上述问题。

2事故树分析法（FTA）概述

事故树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）是一种较为常用的隐患和危险分析法。最初在1961年，由美国贝尔电话研究所的维森首创，并应用于研究民兵式导弹发射控制系统的安全性评价中，用它来预测导弹发生的随机故障概率。[1]近年来，FTA已广泛应用于在现代工业的各个领域，利用这一方法来进行故障或者事故原因分析、查找流程薄弱环节等，更好地实现优化系统的效果。

事故树分析，是用树形图的形式展示系统或流程的结构全貌，首先从系统的顶上事件（结果）开始，分析找出中间事件，即能够直接导致顶上事件发生的因素，并在事件和因素之间根据逻辑关系用逻辑门加以表示。如此往复，继续逐级向下不断演绎，一直到不能继续分析的基本事件为止。通过FTA法可以直观分析出引起事故的各个因素的逻辑关系，既可用于定性分析，又可用于定量分析，是安全系统工程的重要分析方法之一。[2]进行事故树分析的过程是一个对系统进行逻辑认知的过程。并且利用事故树模型可以定量研究各基本事件对顶上事件的影响程度，得出较为客观的结构重要度结论，可以为制定风险防控措施提供很好的指导。

3油罐火灾爆炸事故FTA分析

油罐，是油品储存的重要设备，也是油库的基本单元。油罐的安全性、可靠性直接决定了油库是否能够安全平稳运行。接下来，我们以油罐火灾爆炸事故为研究对象进行分析。

3.1影响因素分析

首先要对可能造成有关火灾爆炸事故的影响因素进行分析罗列。可以从人的因素、物的因素、环境因素、管理因素四个方面对油罐火灾爆炸事故进行危险因素辨识。

人的因素：即人的不安全行为。人的行为是复杂的、变化的，受情感、思维、意志等心理的影响。态度、意识、知识、认知决定人的安全行为水平。[3]另一方面，人的身体健康状态、自身技能业务水平也都造成人的行为具有差异性。

物的因素：设备与设施是重要的生产要素，是安全运行的物质基础。同时设备的非正常状态又是导致事故的重要因素。例如油罐等设备设施和作业所使用的必要工具本体的设计缺陷、设备故障和损坏、安全附件失灵或缺失等物的因素都会直接或间接导致事故发生。

环境因素：异常环境也是导致事故的一种因素，包括极端天气、自然灾害等自然环境，以及生产布局、温度、湿度、照明、粉尘、毒气、噪声、辐射等现场作业环境。

管理因素：包括相关管理制度体系和操作规程、管理流程不健全、不科学，措施落实打折扣、监督检查缺实效、奖惩激励设置不合理等，也会导致事故的发生。

3.2基本事件分析

通过对以上各项影响因素进行列举分析和合并归纳，可以得出16个中间事件和29个基本事件。具体内容如表1所示：

3.3绘制事故树

绘制事故树，首先确定顶上事件，通过逐层分析确定顶上事件发生的原因和潜在因素，再根据逻辑关系将分散的基本事件联系在一起。若下层事件必须全部发生顶上事件才会发生时，用与门连接;若下层事件中任何一个发生，则顶上事件发生时，用或门连接。最终绘制成树状分析图。如图1所示：

3.4求最小割集和最小径集

3.4.1求最小割集

导致事故发生的因素不是唯一的，一个事故的发生存在多种可能性。在FTA法中我们把每一种可以导致顶上事件发生可能性用最小割集的概念来表示，即事故树中有多少最小割集，就有几种可能性导致顶事件发生。也就是说，可以从分析最小割集入手，来得到预防事故发生的措施方案。

根据事故树可以求出最小割集，该事故树最小割集共132个。如下：

3.4.2求最小径集

与割集对称，我们还需要用到径集的概念，即能够使顶上事件不发生的基本事件的集合，径集里面的基本事件不出现就可以使顶端事件（事故）不出现。最小径集的概念表示了保证事故不发生的条件。所以，最小径集表示的是系统的安全性。

应用对偶原理求最小径集，将事故树转化为成功树，原事故树中的“与门”变成“或门”，“或门”变成“与门”，顶事件与基本事件保持不变。如图2所示：

根据成功树可以求出最小径集，共8个。如下：

3.5求基本事件的结构重要度

在事故树中，用重要度来表示一个基本事件对顶事件的影响程度。计算公式如下：

通过计算并排序可知，基本事件的重要度顺序如下：

通过重要度分析，可以在不考虑各基本事件发生的概率和后果严重性的情况下，直观看出各个基本事件对火灾爆炸事故的影响大小。在实际应用中，可以结合实际工况条件下，各个基本时间发生的可能性和后果严重性，综合予以优先级排序，根据重要程度的不同合理制定风险管控措施。

4事故防范对策

以上通过使用FTA法，对成品油储罐火灾爆炸事故树模型进行详细分析，明确了点火源和油气泄漏是事故发生的主要原因，并通过进一步列举下层事件，进一步细化和明确了具体的基本事件，进一步辨明了导致事故发生的具体风险和规律。通过以上分析结果，结合实际运行情况，可以从以下几方面考虑进行事故防范。

4.1点火源的管控

一切可能引起燃烧或爆炸的能量释放源都是点火源，必须建立和严格执行相关安全规章制度，严控进行控制。

在控制明火方面，措施包括：严禁携带火种入库;禁止在火灾爆炸危险区域吸烟;严禁未经审批擅自用火;进入油库爆炸危险区域的机动车必须安装防火罩;区域内杂草、杂物等易燃品应及时清理;电气线路应加强检查和维护避免因超温老化造成着火等。

在预防电气火花方面，首先用电设备和电气线路的选型、安装、使用、维修等全过程应当符合区域电气防爆要求。同时，防雷防静电措施要落实到位。

此外，还应注意防止机械火花、和固体热表面（危险温度）[4]等能量因素，对电机、照明、电气线路、配电和用电设备、供热系统等易产生高温点要加强监控，防止超温运行等。

4.2防止油品油气泄漏和聚积

油罐油气排放主要有两种情况：一是正常工况下的油气排放，二是异常情况下的泄漏。

正常工况下，根据油罐设备的特点，存在油品储存过程的小呼吸，和收发油过程的大呼吸两种情况。根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，一般将罐区爆炸危险区域划分为0区、1区和2区三个等级，这类正常的呼吸排放是较为固定，可以预见相对可控危险性较小。可以采取调整运行工况，减少大呼吸频次;加强浮盘密封和保持量油孔常闭，减少储存期间的油气挥发。

异常情况主要指的是油品或油气的泄漏，这类释放不易提前预测，危险性较大，具体包括：阀门内漏、高液位联锁保护等设备故障;罐（底）壁、管道锈蚀损坏;法兰等管件连接处密封不严;阀门盘根、排污排凝出口等密封点密封不严、误操作等，这些都可能造成物料的跑冒滴漏，形成释放源，为火灾爆炸埋下隐患。预防措施為：一是加强设备“四定”管理，严格落实日常检维修管理，特别是加强对动、静密封点的巡检和监控，及时发现和处理泄漏情况;二是定期测试油罐高高液位报警联锁等防溢油安全保护系统，确保系统正常工作，且严禁随意摘除联锁保护;三是制定标准合理的工艺操作流程和规范，加强操作人员相关培训，严格执行工艺纪律、操作纪律，提高人员业务水平。另外，内浮顶油罐要杜绝正常作业时浮盘触底发油，防止浮盘下产生油气气相空间，避免油气积聚。

4.3其他相关管理措施和技术手段

除以上对点火源和油品油气泄漏的控制措施外，从“人、物、环、管”的角度考虑，还应从管理和技术方面采取相关配套措施：一是在员工教育培训、技能训练、监督检查、考核奖惩、职业健康等方面，综合采取措施，确保从业人员身心健康、职责明确、操作标准、应急有方，最大程度上消除人的不安全因素。二是不断提高安全自动化控制水平，包括合理设置油气浓度检测和报警装置、液位监测系统、联锁保护系统、视频监控系统、热成像系统、消防自动化系统等相关自动化手段，尽最大可能降低异常情况的发生。

5结束语

以上利用事故树分析法（FTA），以成品油储罐火灾爆炸事故为例，分析了导致事故发生的影响因素，以及各个影响因素与火灾爆炸事故之间的逻辑关系，建立了油罐火灾爆炸事故树模型，提出了油库着火爆炸事故风险防范对策。在实际工作中，应综合考虑各个基本事件发生的概率大小和可能造成的后果严重性，进一步量化分析不同情况下事故发生的概率，即不同防范对策组合所产生的不同效果，以更加贴近实际地制定和实施行之有效的防范措施，切实通过科学的安全管理理论和方法，达到防范事故确保安全的目的。

参考文献：

[1]张景林.安全系统工程（第2版）[M].煤炭工业出版社，2014.1.

[2]中国化学品安全协会.化工（危险化学品）企业安全管理人员安全管理知识问答[M].中国石化出版社.2018.5.

[3]栗继祖，金龙哲.安全行为学[M].机械工业出版社，2013.1.

[4]张显力，张海鸥.防爆电气概论（第2版）[M].机械工业出版社，2015.2.