火災爆炸事故樹(shù)分析（油庫靜電）
引言
?????當液相與固相之間，液相與氣相之間，液相與另一不相容的液相之間以及固相和氣相之間，由于流動(dòng)、攪拌、沉降、過(guò)濾、沖刷、噴射、灌注、飛濺、劇烈晃動(dòng)以及發(fā)泡等接觸、分離的相對運動(dòng)，都會(huì )在介質(zhì)中產(chǎn)生靜電。許多石油化工產(chǎn)品都屬于高絕緣物質(zhì)，這類(lèi)非導電性液體在生產(chǎn)和儲運過(guò)程中，產(chǎn)生和積聚大量的靜電荷，靜電聚積到一定程度就可發(fā)生火花放電。如果在放電空間還同時(shí)存在爆炸性氣體，便可能引起著(zhù)火和爆炸。油庫靜電引起火災爆炸是一種惡性事故，因而對于油庫中防靜電危害具有非常重要的意義。因此，如何安全有效地管理和維修油庫，提高油庫的安全可靠性，已是當前油庫安全管理工作所面臨的一個(gè)重大課題。故障樹(shù)分析法（FTA法）是分析復雜、大型系統安全可靠性的有效工具。通過(guò)油庫靜電故障樹(shù)分析，可找出系統存在的薄弱環(huán)節，然后進(jìn)行相應的整改，從而提高油庫系統的安全性。
?
事故樹(shù)
???1?故障樹(shù)分析法方法
?????故障樹(shù)分析方法（FTA）是一種圖形演繹法，是從結果到原因描繪事故發(fā)生的有向邏輯樹(shù)分析方法。這種樹(shù)是一種邏輯分析過(guò)程，遵從邏輯學(xué)演繹分析原則（即從結果到原因的分析原則）。把系統不希望出現的事件作為故障樹(shù)的頂事件，用邏輯“與”或“或”門(mén)自上而下地分析導致頂事件發(fā)生的所有可能的直接原因及相互間的邏輯關(guān)系，并由此逐步深入，直到找出事故的基本原因，即為故障樹(shù)的基本事件。
????2?故障樹(shù)分析的基本程序
?????FTA法的基本程序：熟悉系統—調查事故—確定頂事件—確定目標—調查原因事件—編制故障樹(shù)—定性分析—定量分析—安全評價(jià)。故障樹(shù)分析過(guò)程大致可分為9個(gè)步驟。第1~5步是分析的準備階段，也是分析的基礎，屬于傳統安全管理；第6步作圖是分析正確與否的關(guān)鍵；第7步定性分析，是分析的核心；第8步定量分析，是分析的方向，即用數據表示安全與否；第9步安全性評價(jià)，是目的。
????3?油庫靜電火災爆炸故障樹(shù)的建立
?????油庫靜電火花造成油庫火災爆炸的事故樹(shù)的建立過(guò)程，如圖1所示。
???（1）確定頂上事件——“油庫靜電火災爆炸”（一層）。
?????（2）調查爆炸的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“靜電火花”和“油氣達到可燃濃度”。這兩個(gè)事件不僅要同時(shí)發(fā)生，而且必須在“油氣達到爆炸極限”時(shí)，爆炸事件才會(huì )發(fā)生，因此，用“條件與”門(mén)連接（二層）。
?????（3）調查“靜電火花”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“油庫靜電放電”和“人體靜電放電”。這兩個(gè)事件只要其中一個(gè)發(fā)生，則“靜電火花”事件就會(huì )發(fā)生。因此，用“或”門(mén)連接（三層）。
?????（4）調查“油氣達到可燃濃度”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系，直接原因事件：“油氣存在”和“庫區內通風(fēng)不良”?！坝蜌獯嬖凇边@是一個(gè)正常狀態(tài)下的功能事件，因此，該事件用房形符號?！皫靺^內通風(fēng)不良”為基本事件。這兩個(gè)事件只有同時(shí)發(fā)生，“油氣達到可燃濃度”事件才會(huì )發(fā)生，故用“與”門(mén)連接（三層）。
?????（5）調查“油庫靜電放電”的直接原因事件、事件的性質(zhì)同和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“靜電積聚”和“接地不良”。這兩個(gè)事件必須同時(shí)發(fā)生，才會(huì )發(fā)生靜電放電，故用“與”門(mén)連接（四層）。
?????（6）調查“人體靜電放電”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“化纖品與人體摩擦”和“作業(yè)中與導體接近”。同樣，這兩個(gè)事件必須同時(shí)發(fā)生，才會(huì )發(fā)生靜電放電，故用“與”門(mén)連接（四層）。
?????（7）調查“靜電積聚”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“油液流速高”、“管道內壁粗糙”、“高速抽水”、“油液沖擊金屬容器”、“飛濺油液與空氣摩擦”、“油面有金屬漂浮物”和“測量操作失誤”。這些事件只要其中一個(gè)發(fā)生，就會(huì )發(fā)生“靜電積聚”。因此，用“或”門(mén)連接（五層）。
?????（8）調查“接地不良”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“未設防靜電接地裝置”、“接地電阻不符合要求”和“接地線(xiàn)損壞”。這3個(gè)事件只要其中1個(gè)發(fā)生，就會(huì )發(fā)生“接地不良”。因此，用“或”門(mén)連接（五層）。
?????（9）調查“測量操作失誤”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“器具不符合標準”和“靜置時(shí)間不夠”。這2個(gè)事件其中有1個(gè)發(fā)生，則“測量操作失誤”就會(huì )發(fā)生。故用“或”門(mén)連接（六層）。
結構重要度定性分析
????故障樹(shù)分析的任務(wù)是求出故障樹(shù)的全部最小徑集或最小割集。如果故障樹(shù)中與門(mén)很多，最小割集就少，說(shuō)明該系統為安全；如果或門(mén)多，最小割集就多，說(shuō)明該系統較為危險。最小徑集就是頂事件不發(fā)生所必需的最低限度的徑集。一個(gè)最小徑集中的基本事件都不發(fā)生，就可使頂事件不發(fā)生。故障樹(shù)中有幾個(gè)最小徑集，就有幾種可能的方案，并掌握系統的安全性如何，為控制事故提供依據。故障樹(shù)中最小徑集越多，系統就越安全。下面介紹采用布爾代數化簡(jiǎn)，得到若干交集的并集，每個(gè)交集都是成功樹(shù)的最小割集，也就是原故障樹(shù)的最小徑集。
????判別最小割（徑）集數目。根據“加乘法”判別方法判別得該事故樹(shù)的最小割集共25個(gè)。將其事故樹(shù)轉化為成功樹(shù)，求得該成功樹(shù)的最小徑集共7個(gè)。
事故樹(shù)分析的結論
?????通過(guò)定性分析，最小割集25個(gè)，最小徑集7個(gè)。也就是說(shuō)油庫發(fā)生靜電火災爆炸事故有25種可能性。但從7個(gè)最小徑集可得出，只要采取最小徑集方案中的任何一個(gè)，由于靜電引起油庫火災爆炸事故就可避免。
?????第一方案（x14、x15?、x16）的方案，由于油氣的揮發(fā)是一個(gè)自然過(guò)程，即只要有揮發(fā)的空間，油氣就存在。油氣達爆炸濃度，是一個(gè)濃度的大小問(wèn)題。因此，只要庫區內通風(fēng)暢通良好就可以預防。其次是第二方案（x9、x10、x11），為了保證庫區內導體的接地良好，應使防靜電接地裝置、接地電阻及接地線(xiàn)等處于正常的工作狀態(tài)。第三方案（x12、x13）應盡量避免進(jìn)入庫區的人員通過(guò)人體靜電放電，特別是作業(yè)人員應穿上不產(chǎn)生靜電的服裝和把人體作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的靜電及時(shí)導走。第四方案（x1、x2、x3、…、x8）庫區內產(chǎn)生的靜電不發(fā)生積聚，或盡量減少靜電產(chǎn)生和積聚。因此，從控制事故發(fā)生的角度來(lái)看，要想從第四方案入手是比較困難的。所以，可從第一方案和第二方案采取預防事故對策。當然，并不是說(shuō)第三方案和第四方案不重要，也應該加以重視，不能掉以輕心。
火災爆炸事故樹(shù)分析（油庫靜電）——措施（4）
????靜電放電引起火災爆炸必須具備以下四個(gè)條件：（1）有產(chǎn)生靜電的來(lái)源；（2）使靜電得以積聚，并具有足夠大的電場(chǎng)強度和達到引起火花放電的靜電電壓；（3）靜電放電的能量達到爆炸性混合物的最小引燃能量；（4）靜電放電火花周?chē)斜ㄐ缘幕旌衔锎嬖?，其濃度必須處于爆炸極限內。反之，防止靜電事故的措施是從控制這四個(gè)條件著(zhù)手?？刂魄叭齻€(gè)條件實(shí)質(zhì)上是控制靜電的產(chǎn)生和積累，是消除靜電危害的直接措施?？刂频谒臈l件是消除或減少周?chē)h(huán)境爆炸的危險，是防止靜電危害的間接措施。
?????在油品的儲運過(guò)程中，防止靜電事故的安全措施主要有以下幾個(gè)方面：
????1?防止爆炸性氣體的形成
?????大爆炸和火災危險場(chǎng)所采用通風(fēng)裝置加強通風(fēng)，及時(shí)排出爆炸性氣體使濃度不在爆炸范圍內，以防止靜電火花引起爆炸。同時(shí)對應于爆炸濃度范圍還與溫度密切相關(guān)，把溫度控制在爆炸溫度范圍之外也是防止靜電引起爆炸的途徑。對于油面空間不能采用正壓通風(fēng)的辦法來(lái)防止爆炸性
?????當液相與固相之間，液相與氣相之間，液相與另一不相容的液相之間以及固相和氣相之間，由于流動(dòng)、攪拌、沉降、過(guò)濾、沖刷、噴射、灌注、飛濺、劇烈晃動(dòng)以及發(fā)泡等接觸、分離的相對運動(dòng)，都會(huì )在介質(zhì)中產(chǎn)生靜電。許多石油化工產(chǎn)品都屬于高絕緣物質(zhì)，這類(lèi)非導電性液體在生產(chǎn)和儲運過(guò)程中，產(chǎn)生和積聚大量的靜電荷，靜電聚積到一定程度就可發(fā)生火花放電。如果在放電空間還同時(shí)存在爆炸性氣體，便可能引起著(zhù)火和爆炸。油庫靜電引起火災爆炸是一種惡性事故，因而對于油庫中防靜電危害具有非常重要的意義。因此，如何安全有效地管理和維修油庫，提高油庫的安全可靠性，已是當前油庫安全管理工作所面臨的一個(gè)重大課題。故障樹(shù)分析法（FTA法）是分析復雜、大型系統安全可靠性的有效工具。通過(guò)油庫靜電故障樹(shù)分析，可找出系統存在的薄弱環(huán)節，然后進(jìn)行相應的整改，從而提高油庫系統的安全性。
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事故樹(shù)
???1?故障樹(shù)分析法方法
?????故障樹(shù)分析方法（FTA）是一種圖形演繹法，是從結果到原因描繪事故發(fā)生的有向邏輯樹(shù)分析方法。這種樹(shù)是一種邏輯分析過(guò)程，遵從邏輯學(xué)演繹分析原則（即從結果到原因的分析原則）。把系統不希望出現的事件作為故障樹(shù)的頂事件，用邏輯“與”或“或”門(mén)自上而下地分析導致頂事件發(fā)生的所有可能的直接原因及相互間的邏輯關(guān)系，并由此逐步深入，直到找出事故的基本原因，即為故障樹(shù)的基本事件。
????2?故障樹(shù)分析的基本程序
?????FTA法的基本程序：熟悉系統—調查事故—確定頂事件—確定目標—調查原因事件—編制故障樹(shù)—定性分析—定量分析—安全評價(jià)。故障樹(shù)分析過(guò)程大致可分為9個(gè)步驟。第1~5步是分析的準備階段，也是分析的基礎，屬于傳統安全管理；第6步作圖是分析正確與否的關(guān)鍵；第7步定性分析，是分析的核心；第8步定量分析，是分析的方向，即用數據表示安全與否；第9步安全性評價(jià)，是目的。
????3?油庫靜電火災爆炸故障樹(shù)的建立
?????油庫靜電火花造成油庫火災爆炸的事故樹(shù)的建立過(guò)程，如圖1所示。
???（1）確定頂上事件——“油庫靜電火災爆炸”（一層）。
?????（2）調查爆炸的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“靜電火花”和“油氣達到可燃濃度”。這兩個(gè)事件不僅要同時(shí)發(fā)生，而且必須在“油氣達到爆炸極限”時(shí)，爆炸事件才會(huì )發(fā)生，因此，用“條件與”門(mén)連接（二層）。
?????（3）調查“靜電火花”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“油庫靜電放電”和“人體靜電放電”。這兩個(gè)事件只要其中一個(gè)發(fā)生，則“靜電火花”事件就會(huì )發(fā)生。因此，用“或”門(mén)連接（三層）。
?????（4）調查“油氣達到可燃濃度”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系，直接原因事件：“油氣存在”和“庫區內通風(fēng)不良”?！坝蜌獯嬖凇边@是一個(gè)正常狀態(tài)下的功能事件，因此，該事件用房形符號?！皫靺^內通風(fēng)不良”為基本事件。這兩個(gè)事件只有同時(shí)發(fā)生，“油氣達到可燃濃度”事件才會(huì )發(fā)生，故用“與”門(mén)連接（三層）。
?????（5）調查“油庫靜電放電”的直接原因事件、事件的性質(zhì)同和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“靜電積聚”和“接地不良”。這兩個(gè)事件必須同時(shí)發(fā)生，才會(huì )發(fā)生靜電放電，故用“與”門(mén)連接（四層）。
?????（6）調查“人體靜電放電”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“化纖品與人體摩擦”和“作業(yè)中與導體接近”。同樣，這兩個(gè)事件必須同時(shí)發(fā)生，才會(huì )發(fā)生靜電放電，故用“與”門(mén)連接（四層）。
?????（7）調查“靜電積聚”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“油液流速高”、“管道內壁粗糙”、“高速抽水”、“油液沖擊金屬容器”、“飛濺油液與空氣摩擦”、“油面有金屬漂浮物”和“測量操作失誤”。這些事件只要其中一個(gè)發(fā)生，就會(huì )發(fā)生“靜電積聚”。因此，用“或”門(mén)連接（五層）。
?????（8）調查“接地不良”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“未設防靜電接地裝置”、“接地電阻不符合要求”和“接地線(xiàn)損壞”。這3個(gè)事件只要其中1個(gè)發(fā)生，就會(huì )發(fā)生“接地不良”。因此，用“或”門(mén)連接（五層）。
?????（9）調查“測量操作失誤”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“器具不符合標準”和“靜置時(shí)間不夠”。這2個(gè)事件其中有1個(gè)發(fā)生，則“測量操作失誤”就會(huì )發(fā)生。故用“或”門(mén)連接（六層）。
結構重要度定性分析
????故障樹(shù)分析的任務(wù)是求出故障樹(shù)的全部最小徑集或最小割集。如果故障樹(shù)中與門(mén)很多，最小割集就少，說(shuō)明該系統為安全；如果或門(mén)多，最小割集就多，說(shuō)明該系統較為危險。最小徑集就是頂事件不發(fā)生所必需的最低限度的徑集。一個(gè)最小徑集中的基本事件都不發(fā)生，就可使頂事件不發(fā)生。故障樹(shù)中有幾個(gè)最小徑集，就有幾種可能的方案，并掌握系統的安全性如何，為控制事故提供依據。故障樹(shù)中最小徑集越多，系統就越安全。下面介紹采用布爾代數化簡(jiǎn)，得到若干交集的并集，每個(gè)交集都是成功樹(shù)的最小割集，也就是原故障樹(shù)的最小徑集。
????判別最小割（徑）集數目。根據“加乘法”判別方法判別得該事故樹(shù)的最小割集共25個(gè)。將其事故樹(shù)轉化為成功樹(shù)，求得該成功樹(shù)的最小徑集共7個(gè)。
事故樹(shù)分析的結論
?????通過(guò)定性分析，最小割集25個(gè)，最小徑集7個(gè)。也就是說(shuō)油庫發(fā)生靜電火災爆炸事故有25種可能性。但從7個(gè)最小徑集可得出，只要采取最小徑集方案中的任何一個(gè)，由于靜電引起油庫火災爆炸事故就可避免。
?????第一方案（x14、x15?、x16）的方案，由于油氣的揮發(fā)是一個(gè)自然過(guò)程，即只要有揮發(fā)的空間，油氣就存在。油氣達爆炸濃度，是一個(gè)濃度的大小問(wèn)題。因此，只要庫區內通風(fēng)暢通良好就可以預防。其次是第二方案（x9、x10、x11），為了保證庫區內導體的接地良好，應使防靜電接地裝置、接地電阻及接地線(xiàn)等處于正常的工作狀態(tài)。第三方案（x12、x13）應盡量避免進(jìn)入庫區的人員通過(guò)人體靜電放電，特別是作業(yè)人員應穿上不產(chǎn)生靜電的服裝和把人體作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的靜電及時(shí)導走。第四方案（x1、x2、x3、…、x8）庫區內產(chǎn)生的靜電不發(fā)生積聚，或盡量減少靜電產(chǎn)生和積聚。因此，從控制事故發(fā)生的角度來(lái)看，要想從第四方案入手是比較困難的。所以，可從第一方案和第二方案采取預防事故對策。當然，并不是說(shuō)第三方案和第四方案不重要，也應該加以重視，不能掉以輕心。
火災爆炸事故樹(shù)分析（油庫靜電）——措施（4）
????靜電放電引起火災爆炸必須具備以下四個(gè)條件：（1）有產(chǎn)生靜電的來(lái)源；（2）使靜電得以積聚，并具有足夠大的電場(chǎng)強度和達到引起火花放電的靜電電壓；（3）靜電放電的能量達到爆炸性混合物的最小引燃能量；（4）靜電放電火花周?chē)斜ㄐ缘幕旌衔锎嬖?，其濃度必須處于爆炸極限內。反之，防止靜電事故的措施是從控制這四個(gè)條件著(zhù)手?？刂魄叭齻€(gè)條件實(shí)質(zhì)上是控制靜電的產(chǎn)生和積累，是消除靜電危害的直接措施?？刂频谒臈l件是消除或減少周?chē)h(huán)境爆炸的危險，是防止靜電危害的間接措施。
?????在油品的儲運過(guò)程中，防止靜電事故的安全措施主要有以下幾個(gè)方面：
????1?防止爆炸性氣體的形成
?????大爆炸和火災危險場(chǎng)所采用通風(fēng)裝置加強通風(fēng)，及時(shí)排出爆炸性氣體使濃度不在爆炸范圍內，以防止靜電火花引起爆炸。同時(shí)對應于爆炸濃度范圍還與溫度密切相關(guān)，把溫度控制在爆炸溫度范圍之外也是防止靜電引起爆炸的途徑。對于油面空間不能采用正壓通風(fēng)的辦法來(lái)防止爆炸性