导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

基于三角模糊树的油气管线爆炸事故的FTA分析

文档作者：修连强，胡传顺，殷丽秋高震蒋立军文档来源：辽宁石油化工大学机械学院		点击数：	更新时间： 2021年09月17日
下载地址：点击这里	文件大小： 308.20 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：308.20 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：基于模糊算法的老龄海底管道失效事故树定…

上一篇：中压乙炔发生器的改进与安全使用

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

第44卷第1期
2015年1月
当 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
Vo1．44．No．1
January，201 5
基于三角模糊树的油气管线爆炸事故的FTA分析
修连强，胡传顺，殷丽秋，高震，蒋立军
(辽宁石油化工大学机械学院，辽宁捌[匣113001)
摘 要：管道爆炸的现场数据难以收集整理，事故发生的概率难以确定。引入模糊评价方法中的三角模糊
理论来描述难以计算的管道爆炸事故的概率，确定顶上事件的模糊概率区间；为了确定引起事故发生的组合模
式，通过Fault Tree Analysis(事故树)简称FTA分析法，应用Boolean algebra method(布尔代数法)求得事
故树的最小割集；通过中间值法的应用，确定各个引起事故的基本事件的结构重要度，通过对各个基本事件的
结构重要度的整理，确定影响顶上事件．事故发生的重要因素的先后顺序，可以对排列靠前的影响较重的因素进
行改善。
关键词：老旧油气管道；三角模糊理论；事故树；最小割集；结构重要度
中图分类号：TE 832 文献标识码： A 文章编号： 1671—0460(2015)01—0107—03
FTA Analysis of Oil and Gas Pipeline Explosive
Accidents Based on Triangular Fuzzy Number Theory
XIULian—qiang，HU Chuan—shun，YINLi—qiu，GAO Zhen，JIANG Li-jun
(School ofMechanicalEngineering，LiaoningShihuaUniversity，FushunLiaoning 113001，China)
Abstract：Site data of the pipeline explosion iS di伍cult to collect．the probability of an accident iS difi cult to
determine．In this Paper’the triangular fuzzy number theory in fuzzy evaluation method was used to describe the
probability of pitIeline explosion to determ ine the fuzzy interval of the top event．In Order to determ ine the combination
mode to cause the accident，Fault Tree Analysis(FTA analysis)and Boolean algebra method were used to obtain the
minimal cut set of fault tree．Then the interm ediate value meth0d was used to determine the structural importance of
basic events to cause the accident；through analyzing the structural importance of basic events，the sequence of the top
events．important factors in the accident was determined．
Key words：Old oil and gas pipelines；Triangular fuzzy theory；Fault tree；Minimal cut set；Structural importance
在国家油气管道的运营过程中，部分管道逐年
老化，有的油气管道运营时间长达20 a以上，但是
因为种种原因，管道更换和维护的难度较大，老旧
油气管线的各方面事故频频发生。油气管道的事故
中，泄漏事故是最常见的事故，如果油气管线泄漏
后，未及时人为的进行处理，会酿成重大安全事故。
所以对油气体管道泄漏爆炸事故进行安全分析是具
有一定的实用意义和价值，事故树分析法是一种可
靠全面的安全评价方法Ll J，在分析的过程中确定管
道泄漏沿线发生爆炸即为顶上事件，并细化各个中
间事件，完善各个中间事件的各基本事件。应用
Triangular fuzzy tree(~角模糊树)与FTA【2J相结合的
方法进行分析，具有一定的可靠性和全面性。
1 三角模糊树理论及其运用方法
1．1 三角模糊树概述
设由一个对象所组成的论域 那么在论域【，
上的一个模糊数 定义为一个隶属函数：
：uo[0，1 ( )
( )：1
(x - m +
1)
，
／
，
l
x <
x
m
≤
))
‘ (2)
1 “T“一
，， ‘ 其他+“
式(2)中： ： 的核，l+u： 的盲度，如
图1所示，这样的模糊数称为三角模糊数，计为
(，， ， )
图1 三角模糊数
Fig．1 Triangle fuzzy number
收稿日期： 2014-06—30
作者简介： 修连强(1987一)，男，河北承德人，硕士学位，研究方向：汽提塔冷凝气安全分析。E-mail：453475699@qq．com。
化 工 201 5年1月
三角模糊数的代数运算公式L3J是根据模糊数
的运算法则推导出的广义的运算公式，假设分别由
( ，I『l， )和( ，12， ：)来表示有三角模糊数 和 ，
那么三角模糊数的运算法则如下：
g1 0 q2：(m1+，卯2，‘+12，／1+／12) f 3)
q～2
： ( 一m2卜f2，“ 一“：) (4)
g1 o q2：(ml×m2，‘×f2，“1×I,t2) f s 1
C o ql：(Cml，Cll，Cu1) f 6 1
1．2 应用三角模糊理论的FTA分析基本步骤
(1尉整个研究系统进行风险识别、风险分析，
确定各个潜在的风险因素，明确各个风险因素之间
的逻辑关系。
(2)完成事故树的绘制，列出顶上事件、各个
基本事件、逻辑门，按照一定的逻辑关系绘制树状
图，通过布尔代数法求得顶上事件的最小割集，然
后进行定性的失效分析。
(3)确定各个基本事件模糊概率，进行定量分
析 。
事故树中的基本事件的概率分为有精确概率统
计的基本事件和无精确概率统计的基本事件，对于
有精确统计概率的基本事件可以进行直接计算；对
于无精确统计概率的基本事件，采用专家打分方法
对无法获得精确概率的基本事件进行评分，一般选
定一个评估小组，由三名专家组成。采用3 O法对
专家给出的概率值进行模糊处理，得到每个基本事
件概率的方差为3 O，均值为m，设a=b=3，又设各
基本事件的概率值分布为正态分布，将各个基本事
件的概率模糊表示为：<3 o，m，3 0> 应用三
角模糊的运算法则进行计算顶上事件的模糊概率。
一
— ～
√D(x) ， r 71
、／ Σ，[xk—E( )]
'托= l
式中第k项的概率值为 ，根据离散概率公式
得：只： (．j}：1,2，3，．．⋯．， )
模糊与门的计算公式：
q～AND：qm~q2~⋯ o (1AND,m D~AND)一
(8)
模糊或门的计算公式：
％R (1OR,mOR， OR)=1一(卜．兀
= [一．
1 I1／i)，11．
mj)，1．
I 1
．
=[ “f)] (9) 一(1一
，一(一
n )，一(1一
“ )] 、
= 1 f=1 =1 ’
(4)模糊重要度分析
事故树分析过程中的重要度分析是非常重要
的，对图1，有如下定义， =
，
) ，
： C )dx， = +A2存在点Z，使经过该点的
分界线把模糊曲线下的整个区域分成左右面积相等
的两块区域，则z点所取的数值为中间值『6】：
从而：
当 ，时，那么
C， + = ，
得： ， ： +√“2一 ， (11)
当 ：，时，那么 ’： (12)
记为其顶上事件的中位数， ’为基本事件
的中位数，Si： 一 ’为其基本事件 的模糊重要
度，若Si>S，，则认为Xi比 对系统的影响程度小，
利用模糊重要度的在老旧油气管线评价的方法，确
定各个基本事件对顶上事件的影响程度，并将影响
程度按照大小排列顺序，提出优先的、可靠的改进
措施【7Jc
2 三角模糊树对老旧油气管线应用
2．1 确定各个风险因素
对于新建投产期间的油气管线，泄漏往往是由
于法兰、密封等连接部位，泄漏程度较轻，一般不
会造成较严重的事故。但是对于老旧管线来说，引
起管线泄漏的原因很多，如：(1)老管线原来建在
偏僻的野外，随着城市的发展，居民区及厂区逐渐
发展，占用老管线的地面用地，对老管线形成占压，
对老管线的运营具有相当大的危险，容易形成第三
方破坏；(2)由于老旧的油气管线运行时间较长，
防腐层及阴极保护系统需要更换或修复，但是由于
城区的覆盖，往往更换修复的难度较大，这样，容
易引起管道的腐蚀泄漏，以至于管道泄漏的产生·9
(3培线在设计的过程中存在缺陷也会引起泄漏情
况的发生，如管道工艺设计的缺陷或管道材质初始
缺陷均能引起泄漏的产生；(4)如果油气管道发生
泄漏，当油气浓度达到爆炸极限时候，遇到静电起
火、机械火星、人为点火等点火源时，容易导致爆
炸事故的发生，从而造成很严重的后果，人民的生
命、财产会受到严重的威胁。
第44卷第1期 修连强，等：基于三角模糊树的油气管线爆炸事故的FTA分析 1O9
2．2 对事故产生原因的定性分析
绘制管道爆炸事故的事故树，T-管道泄漏发生
爆炸； ．遇点火源；M2一石油或天然气泄漏；M3一
腐蚀穿孔；尬一管道存在缺陷；M5．第三方施工或破
坏通过对事故树的最小割集的求解，可以表示系统
的危险陛，求出最小割级可以掌握事故发生的各种
可能，为事故调查和事故预防提供方便L7 J。根据布
尔代数法，求得最小割集共有36个(图2 o
图2油气管道事故树
Fig．2 Fault tree of Oil and gas pipelines
{ 1，X2，X8}， 1， 2，X9}，xIJ 2， l0}，{xl，X2,x11}，xl， 2， 12}，{ 1
，X2，X13}，{Xl，X3，xs}，{xl，X3，xg}，xl， 3，XlO}，{xl， 3，XI1}，Xl，X3，xn}，{ 1
，X3，X13}，{Xl，X4,X8}，{xl，X4,X9}，{XI，X4,XlO}，{XI，X4,Xll}，{X1，X4，X12}，缸l
，X4，XI3}，{Xl，X5，xs}，{xl，X5，x9}，{xl，X5，xlo}，{xl， 5，Xll}，{Xl，X5，X12}，{Xl
，X5，X13}，{xl，X6,X8}，{Xl，X6，X9}，{xl，X6，Xlo}， 1，X6，XIO)，{xl，X6,Xll}，{xl
，X6,X12}， l，X6，xls}， l，X7,X8}， 1，X7,X9}，， “X7,XIO}， ，X7,X11}，
1， 7，X2}，{X1,x7，X13)
由最小割集可知，只要 1发生，并且 ，M2，M3
中基本事件必须有一个与 1同时发生，才能引起顶上
事件发生，可以看出基本事件 对事发生所产生的影
响是最大的，所以为了避免爆炸事故的发生，应采取
紧急措施避免可燃气体的浓度达到爆炸极限。
2．3 对事故产生原因的定量分析(表1)
表1 各个基本事件模糊概率表
Table 1 The fuzzy probability of each basic event
运用模糊与门的计算公式(8)和模糊或门的计
算公式(9)，来计算顶事件的模糊概率。
顶上事件模糊概率的可能性分布【 】
= 厂( ， ，X3人Xn)
将表中数据带人得：
蕲=(1．94057x10-5,1．26504x10-4,1．82194x10 )
根据公式(10)、(11)、(12)：
， ，
= 1．21706×10 =0．01732 =0．04088
： 0．00051 =0．00322 =0．00736
= 0．00087 =0．03396 =0．00473
0 =0．002519 = 0．00257 rl1 = 0．01053
2 =0．00237 rx3 ：0．02817
由于 作为顶上事件的重要度，是不改变的，
PAfl；Z~S,= 一 公式中，只要比较 ’就可以了，
也就是说 ‘越大， 越小，对顶事件的发生影响程
度就越大，反之， 。越小， 就越大，表明其对顶
事件发生影响程度就越小[ 。总之，由低到高排序
一
， ， ， ， ， ， ， ，
后， < T6 < 2 < < < r9 < < 1
< < 0 < 3 < <
3 结论
把其基本事件概率重要度按由低到高排序：
， ， ， ， ， ， ， ，
S2 < < 3 < 0 < < S1h < S5 < S9 <
， ， ， ， ，
S4s< s s< s 2s< s6
s
< s s
由结构重要度可知违章动火、泄漏沿线汽车火
花塞火星、第三方施工或破坏、管道年限过长管壁
腐蚀过薄等，这些危险因素是造成管道泄漏并且发
生爆炸的最主要原因，要加大对这些风险因素的投
资成本，加大对这些风险因素优先控制，才能有效
的避免老旧油气管道泄漏而酿成爆炸事故[9】。事实
上这些因素与近几年来管道发生爆炸的主要因素比
较相符。例如：泄漏后空气中油气浓度达到爆炸极
限对顶上事件发生的影响是最直接的，影响最大，
若在管道泄漏之初，立即组织管道工作人员进行抢
修，避免使可燃气体浓度到达爆炸极限，从而使老
旧油气管道爆炸事故得到有效预防治。
参考文献：
[1]贾志伟，景国勋，张强，段振伟．基于三角模糊数的矿井火灾事
故树分析[J]．安全与环境学报，2004，4(6)：62—64．
[2]徐志胜．安全系统工程[M l 北京： 机械工业出版社，2012．
[3]张福俊，邓本让，朱玉仙．应用模糊数学[M ]． 北京：地质出
版社．1998．
[4]SinnamonRM，Andrews JD
binary decision diagrams[J]
1996，3O(8)：1051—1073．
Quantitative fault tree analysis using
European Journ al of Automation，
[5]Sinnamon RM ，Andrews JD．Improved eficiency in qualitative fault
tree analysis[J】．Quality and Reliability Engineering International，
1997：293．298．
(下转第113页)
第44卷第1期 王红民，等：垃圾填埋气的资源化利用 113
年来兴起的，在清洁机制下，利用国外先进技术和
资金对我国的垃圾填埋气进行资源化利用或许会成
为近期内一个较为可行方式。但是长远来看，加大
填埋气应用的科研投入，掌握核心技术，探索新型
资源化利用方式等，显得更为重要。
参考文献：
[1]Gaur A，Park J-W，Jang J—H．Metal—carbonate formation from ammonia
solution by addition of metal salts— An efective method for CO2 capture
from landfill gas(LFG)[J]．Fuel Processing Technology，2010，91(1 1)：
l5O0-1504．
[2]袁怡祥，马人熊，谭春青．生活垃圾填埋气的利用【J1_节能与环保，
2010，(02)：33—35．
[3]Lombardi L，Camevale E，Corti A．Greenhouse efect reduction and
energy recovery from waste landfill[J]．Energy，2006，31 (15)：
3208—3219．
[4]陈家军，张相锋．垃圾填埋气(LFG)的净化及利用前景[J】．新材料产
业，2007(05)：41—44．
[5]陈晓梅．城市生活垃圾卫生填埋场甲烷利用研究[D】：广州：暨南大
学．2011．
[6]刘景岳，徐文龙，黄文雄，等．垃圾填埋气回收利用在我国的实践
[J]．中国环保产业，2007(1 o)：34—38．
[7]黄毅，何强．我国垃圾填埋气的产生和利用状况研究[JJ．四川理工
学院学报(自然科学版)，2008(01)：1 17—120．
[8]张彤童．济南市生活垃圾填埋气体收集发电研究[D]：济南：山东
大学，2012．
[9]赵由才．城市生活垃圾卫生填埋场技术与管理手册[M]．北京：化
学工业出版社，1999．
[10]Goossens M A．Landfill gas power plants fJ]．Renewable Energy，1996，
9(1-4)：1015—1018．
[11]石磊，赵由才，牛冬杰．垃圾填埋气的净化技术进展『JIl天然气
化工，2004(o2)：58—62．
[12]郑艺．垃圾填埋气净化利用工艺设计【JJ．科技资讯，2012，(19)：
104—105．
_13]李克兵．从垃圾填埋气中净化回收甲烷的工艺及其工业化应用lJJ
天然气化3~(c1化学与化工)，2009(O1)：51—53．
1 14 J Gaur A，Park J—W，Maken S,et a1．Landfill gas(LFG)processing v
adsorption and alkanolamine absorption 【J】． Fuel Processing
Technology，2010，91(6)：635—640．
[15]Urban W，Lohmann H，G 6 mez JI S．Catalytically upgraded landfill gas
as a cost—effective alternative for fuel cells『J]．Journal of Power
Sources，2009，193(1)：359-366
l 16]Kim K，Choi W，Jo H，et a1．Hollow fiber membrane process for the
pretreatment of methane hydrate from landfill gas叨．Fuel Processing
Technology ，2014，121：96-103．
[17]Rasi S，L莓nte1a J，Rintala J．Upgrading landfill gas using a high pressure
water absorption process[J]．Fuel，2014，1 15：539-543．
[18]Themelis N Ulloa P A．Methane generation in landfills[JJ．Renewable
Energy，2007，32(7)：1243-1257．
[19]贾研．天水市垃圾场填埋气体利用研究[D]：兰州：兰州大学，201 1．
[20]李丽丹，钟娃．利用垃圾填埋沼气发电走垃圾资源化道路 江
苏环境科技，2006(s2)：136—137．
[21]记者杨念明通讯员祝科．鄂州首座垃圾填埋气发电厂并网发电
[ ．湖北日报，2013—05—27：005．
1 22 J Tsai W T．Bioenergy from landfill gas(LFG)in Taiwan fJ]．Renewable
and Sustainable Energy Reviews，2007，I 1 f2)：331-344．
1 23 J Staniforth J，Kendall K．Cannock landfill gas powering a small tubular
solid oxide fuel cell— a case study叭Journal of Power Sources，
2000，86(1_2)：401—403．
1 24 J Bove R，Lunghi P．Electric power generation from landfill gas using
traditional and innovative technologies[J]．Energy Conversion and
Management，2006，47(1 1-12)：1391-1401．
[25]唐锦学，囫宣霖，易海洋，等．垃圾填埋沼气的液化处理与利用fJ1．
中国化工装备，201 1(O6)：21—24+32．
[26]李树勋，李确．填埋气制取车用燃料的综合研究『J1．中国沼气，
2012 fO41：38—40+32．
[27]Roe S M．Emerging technologies for the management and utilization of
landfill gas[M]．US Environmental Protection Ageney，National Risk
Management Research Laboratory，1998．．
[28]Bade Shrestha S O，Narayanan G．Landfill gas with hydrogen addition A
fuel for SI engines[J]．Fuel，2008，87(17一l8)：3616-3626．
(上接第109页)
[6]伍爱友，施式亮，王从陆．基于事故树方法与三角模糊理论耦
合的城市火灾风险分析[J】． 中国安全科学学报，2009，
19(7)：31-36．
[7]张甫仁．燃气火灾爆炸事故危险源辨识及危险性模拟分析[J]．天
然气工业，2005，25(1)：151．154．
[8]林柏泉．安全学原理[Ml 北京：煤炭工业出版社，2011．．
[9]安丽梅．模糊事故树法在火灾事故分析中的应用[D]．太原：太
原理工大学， 2012．

网友评论 more

化工安全论文最新内容

03-11