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压力容器爆炸事故的事故树分析

文档作者：王小群文档来源：上海应用技术学院		点击数：	更新时间： 2021年05月19日
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铁道劳动安全卫生与环保2004年第31卷2期
文章编号：1003—1197(2004)02—0078—03
摘要： 压力容器事故隐患较多，危害亦较严重，运
用事故树方法可以分析出事故发生的各种途径，并依据
最小径集的分析，制定出合理的预防措施。
关键词： 压力容器；爆炸事故；事故树分析
中图分类号：x9l3．4 文献标识码：B
压力容器是工业生产中广泛使用的设备，尤其在化
学工业和石化工业中，几乎每一个工艺过程都离不开压
力容器，而液化石油气钢瓶等压力容器，则已进入干家万
户，与人们的日常生活密切相关。然而由于设计失误，粗
制滥造及使用管理不善等原因，致使容器强度不足，易发
生爆炸事故，而这种事故往往是灾难性的，经济损失也是
巨大的。因而迫切需要找出事故发生的原因，并制定出
相应的措施。而事故树分析法则是根据一次或一类已经
发生或可能发生的事故所提供的信息，去寻找同事故发
生有关的基本原因事件以及它们之间的逻辑关系，从而
采取有效措施，防止同类事故重复发生。而且它既可定
性分析，又可定量评价，因而广大安全管理人员愈来愈乐
于采用事故树方法进行分析评价。现以某一起压力容器
爆炸事故为例分析如下：
1 系统概述
系统(见图1)处于工作状态，操作者将燃气阀门闭
合，并通过控制装置点燃燃气，燃气阀门在电源作用下开
启，只要阀门开启，燃气一直燃烧。当水箱内压力达到最
大值时，传感器就切断继电器电源，继电器断开；当电流
收稿日期：2003—05—21；修订日期：2003．10．27
作者简介：王小群(1975一)，女，江苏南通人，学士，安全工程
教研室教师，主要从事安全技术及工程的教学与科研工作。
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接通时，继电器闭合。传感器所在管路为压力管路，不失
效。在压力达到最大值之前，操作者应观察压力表指示，
及时打开开关，若压力超过最大压力值，安全阀打开使压
力泄放。
2 编制事故树
图1 水箱系统
对水箱超压爆炸事故逐层分析至最底层的基本事件
所形成的事故树见图2。
3 事故树分析
3．1 最小割集：最小割集是导致顶上事件发生的基本事
件的集合。事故树有几个最小割集就代表事故发生有几
种途径。在一个最小割集中，任意去掉一个基本事件后，
该条途径引发的事故就不会发生。因此求出最小割集就
能找出有效合理地控制事故发生的重要途径。运用布尔
代数方法对图2进行化简，即可求出最小割集的等效图
(见图3)。
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铁道劳动安全卫生与环保2004年第3l卷2期
压力超过水箱强度
墨
x·
x l三— 圭!堕 一l D
‰(I失X职 )x7
图2 水箱超压爆炸事故树
T=Xl A = Xl(X2+B)= Xl(X2+Cl C2)
= Xl X2+ Xl X3 X5 + Xl X3 X6 + Xl X3 X7+
xlX4X5+ Xl X4X6+ XlX4X1
式中：[ (1 、X)一 (0 、X)]为与基本事件对照的临界割
集，n为对应最小割集的阶数。
求得：，(1)=2 ，(2)=1／2 ，(3)=3／4 1(4)=3／4
t(5)=1／2 1(6)=1／2 1(7)=1／2
故，(1)>1(3)=1(4)>t(2)=t(5)=1(6)=，(7)，我
们对各基本事件的重视程度，由高到低依次为：X．；X3、
)(4；X2、X5、)(6、X7 o
3．3 最小径集
最小径集研究如何使事故不发生，是顶上事件不发
生所必须的最小基本事件的集合，即控制住哪几个基本
事件就可以控制事故。事故树有几个最小径集便可以找
到几条防止事故的科学方案，因而最小径集代表系统的
安全性。利用它与最小割集的对偶性作出对应的成功树
后再用布尔代数化简法求出最小径集的等效图(见图4)。
由图4可知，与门下面3个最小径集中的任何一个不
发生，顶上事件就不发生，而要使某一最小径集不发生，
则必须其中的基本事件组合均不发生，因而考虑到治理
方案的经济和方便，一般以消除基本因素少的最小径集
图3 最小割集等效图
由图3可见，水箱超压爆炸发生事故的途径共有7种
(7个最小割集)：“Xl(安全阀失灵)和x (燃气阀门失灵)
同时发生”，“x．(安全阀失灵)、)(3(继电器故障)和 (开
关失控)同时发生”，“x。(安全阀失灵)、x，(继电器故障)
和)(6(压力表失灵)同时发生”，“Xl(安全阀失灵)、X](继
电器故障)和 (工人失职)同时发生”，“x．(安全阀失
灵)、)(4(压力传感器故障)和x (开关失控)同时发生”，
“X1(安全阀失灵)、)(4(压力传感器故障)和)(6(压力表失
灵)”，“X1(安全阀失灵)、)(4(压力传感器故障)和x (工人
失职)同时发生”。运用事故树方法可以全面地找出事故
发生的各种模式。
3．2 事故树结构重要度分析：假定所有基本事件发生的
概率相同，如图3所示，X1在每个最小割集中都出现，因
而它的结构重要度最大，而对x 与x，直观上很难判断。
因此我们一般用结构重要度系数来表示基本事件在事故
树结构上的重要程度，计算公式⋯如下：
1
，(i)= [ (1。、X)一 (0 、X)]
图4 最小轻集等效图
为佳。如第一个最小径集中只有x．一个基本事件，故通
过定期检修安全装置，可预防安全阀失灵，这条控制水箱
超压爆炸的途径最佳，与前面分析的结构重要度一致。
但若其中的基本事件很难消除，则应考虑其它方案。
4 结论
4．1 事故树方法还可进行定量分析，若统计出各基本事
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铁道劳动安全卫生与环保2004年第31卷2期 塑
件发生的概率，则可求出事故发生的概率、各基本事件的
概率重要度和临界重要度，从而使分析更加准确、可信。
另外事故树分析适用于一切系统，不管是现有的，还是正
在设计的，也可以分析一切事故，不管是已发生的，还是
将来可能发生的。
4．2 压力容器使用广泛，且工作条件恶劣，引发爆炸事故
的因素较多，用一般的危险辨识方法很难全面的进行分
析。运用事故树方法既可全面找出各种事故的模式，也
可分析出危险程度最大的基本原因事件，并制定出最佳
的合理预防方案。
参考文献：
[1] 汪元辉．安全系统工程[M]．天津：天津大学出版社．1999
176—180．
FTA in Blow—up Accident of Pressure Vessel
WANG Xiao—qun
(School ofApplied Technology Shanghai，Shanghai 200235，China)
Abstract： There are many hidden troubles with blow—up accident of pressure vessel and thus it may result in
more serious dan ger．Th e routes，through which the accidents taking place，Can be analysed and found out with the
application of兀'A(failure tree analysis)and then reasonable preventive measures can be worked out by using the
method of MCS．
Keywords：pressure vessel； blow—up accident； FTA
文章编号：1003—1197{2004)02—0080—02
燃气锅炉烟管裂纹延伸导致管板裂纹原因分析
吴康祖
(北京铁路分局房建分处，北京 100061)
摘要： 北京铁路分局的2台WNS7．1．0／110／75(Y)型
燃气热水锅炉，经过2个冬季采暖使用后，2 锅炉烟管端
部出现大量径向裂纹，裂纹率达9o％ 以上。分析原因主
要是由于回燃室高温使伸出过长的烟管过热开裂；水循
环流速低，管板处发生过冷沸腾；置换天然气后燃烧器调
节欠佳，使回燃室温度过高；使用中频繁启停，使金属材
料发生热疲劳造成。
关键词： 燃气锅炉；烟管裂纹；管板；燃烧器
中图分类号：ⅪI33．2 文献标识码：B
北京铁路分局2000年新建住宅小区的2台可适用于
城市煤气和天然气燃料改造的WNS7—1．0／110／75(Y)型
燃气热水锅炉，经过2个冬季采暖使用，在2002年安全年
检时发现，2 锅炉烟管端部出现大量径向裂纹，裂纹率达
收稿日期：2003．06．20；修订日期：2004．O1．28
作者简介 吴康祖(1947一)，男，北京市人，工程师，主要从事
特种设备技术安全管理。
80
90％以上，并有1处管桥间裂纹，严重影响了锅炉的安全
使用。经现场调查和失效烟管送检进行复膜金相检查及
硬度测量，其发生原因综合分析如下：
1 现场调查结果
1．1 外观检查：2 锅炉为卧式内燃锅壳式三回程湿背热
水锅炉，其147根烟管的规格为 60×3 mm及 60×5 mm
2种，烟管材质为2O 钢，管板壁厚18 mm。有132根烟管
端部出现径向裂纹。管端裂纹多达lO多条，多数裂纹长
3—5 mm，绝大多数的裂纹集中于圆周的1／3—112区段。
端部少数裂纹延伸到焊缝。有45根烟管裂纹长度超过
10 mm，最长达26 mm，左侧中环第9根和内环第11根烟
管裂纹延伸穿过焊缝扩展到管板，贯通两管间管桥形成1
处管板裂纹。管板下部有5根烟管发生渗漏，但烟管壁厚
均未发生减薄。回燃室各烟管超出焊缝外5—6 mm，部分
超出7 mm。回燃室后部防爆门通道的保温层烧损，部分
固定保温材料用的钢筋融化。锅炉内各板上均无水垢。
1．2 化学、物理检查

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