城市燃氣管道安全評價中的故障樹分析法研究

姚東

摘 要：隨著社會的進步和建筑事業(yè)的發(fā)展，人們對能源的使用不僅要求其方便性，對能源使用的清潔性也有了更大要求，所以，近幾年燃氣在城市的應用越來越普遍，并且隨著新政策的提出和經(jīng)濟的發(fā)展，燃氣在農村的應用也取得了樂觀的效果，但是我國燃氣的分布是不均勻的，所以，對燃氣的使用存在一個運輸?shù)膯栴}，為了保證燃氣運輸?shù)陌踩?，我國對于燃氣的運輸使用是管道形式，但是隨著時間的推移，運輸管道存在諸多的問題，為了保證燃氣運輸?shù)陌踩枰獙θ細夤艿肋M行安全評估工作，該文討論的是主題故障樹分析法在城市管道安全評價中的應用問題。

關鍵詞：城市燃氣的運輸管道 故障樹分析法 安全評價 泄漏

中圖分類號：TU996 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（b）-0014-02

安全評價是城市燃氣運輸使用中的一項重要工作，保證了燃氣運輸和使用的安全，主要指的是在日常工作中定期對燃氣管道進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題并給予維修。安全評價的方法多種多樣，其中使用最廣泛的是故障樹分析法，這是因為故障樹分析法的路徑比較多，可以對事件進行不同層次的劃分，使安全評價工作變得更加清晰明朗，以至于更好地解決，該文首先對故障樹分析法進行介紹，接著在總結了燃氣管道泄漏事件的原因之后，對城市管道的安全評價工作進行故障樹的建立和分析，并在最后提出幾點可行性的建議。

1 簡介故障樹分析法

影響城市燃氣管道安全使用的因素有很多，并且這些因素在燃氣管道的設計之初就已經(jīng)存在了，一直到建成之后的使用中，都存在著威脅燃氣管道正常使用的因素，比如：燃氣管道的第三方破壞和腐蝕，所以，定期對城市燃氣管道進行安全分析，有著非常大的實用價值和意義。故障樹分析法是城市燃氣管道進行安全分析的方法之一，它是在1962年的美國貝爾電話實驗室內研發(fā)的，最早被應用在解決導彈安全問題上，隨著社會的發(fā)展和時代的進步，故障樹分析法被應用在了城市燃氣管道的安全分析上[1]。

1.1 故障樹分析法的原理

故障樹分析法的實質主要是尋找因果關系和分層處理，不管應用的大小都是以這兩個方法為核心的，首先將分析的總目標看成故障樹的頂事件，并放置于整個故障樹的頂端，并且需要用固定的方框符號來進行表示；接著需要做的是詳細地尋找造成頂事件發(fā)生的直接原因，使用故障樹分析法需要注意的是與事件有關的直接原因都必須要找盡，所有的直接原因都需要作為中間事件并且與頂事件一樣，也要用專門的方框符號來進行表示。接著是邏輯關系的建立，邏輯門輸出信號要和頂事件要通過邏輯門的輸入信號進行連接來形成一種因果關系，至此故障樹的一層算完整結束，接著是下一層的分析。下一層是將頂層的中間事件作為頂事件，還是和第一層的原理一樣，找出頂事件產(chǎn)生的直接原因，再用邏輯門和上一層的中間事件形成因果邏輯關系，這樣一層連接一層，直至將所有頂事件的直接原因找完為止，將最后一層級的中間事件作為底事件，并且使用圓形符號進行表示，并且需要和上一層級的中間事件建立因果邏輯關系，這樣來形成一顆倒置的樹狀圖，以此整個故障樹算是全部成型，接下來就可以根據(jù)故障樹來對城市燃氣管道進行定性或者定量的分析。

1.2 故障樹的具體應用

使用故障樹分析法可以進行定性和定量兩種分析方式，首先是定性分析，在分析之前，我們要假設所有事件發(fā)生的概率是相等的，或者可以直接不用考慮各個事件發(fā)生的概率，在這樣的前提下，可以使用各種計算方法，比如：矩陣法、布爾代數(shù)法、指數(shù)代入法和行列法來求底事件的最小徑集、最小割集和底層事件的結構重要度，這是故障樹的定性分析。除此之外，還有故障樹的定量分析，定量分析的總目標就是為了求頂事件的發(fā)生概率，要求頂事件的發(fā)生概率，需要先求中間時間的發(fā)生概率，然后標在故障樹事件的相應位置，最后來分析頂事件的發(fā)生概率，除了要求頂事件的發(fā)生概率，一般還需要對底事件的重要度進行分析，總的來說，對故障樹分析的具體步驟是：首先確立頂事件和底事件，接著調查事故的原因以及確定目標值，然后構建故障樹，在故障樹完成的基礎上，對所有的時間進行定性的分析和定量的分析，最后根據(jù)分析的結果，提出相應的解決措施，來保證城市燃氣管道的正常安全使用，具體的流程如圖1所示。

2 城市燃氣管道安全分析中故障樹的建立

城市燃氣管道的使用主要會經(jīng)過3個時期，按照順序首先是初期，接下來是平穩(wěn)期和老齡期，對于不同時期管道的安全分析所側重的地方是不同的，在故障樹建立之前，首先需要投入一定的人力和物力對造成城市燃氣管道故障的因素進行總結，由于城市的建筑物很多，并且人口非常密集，所以，引起燃氣管道故障的因素有很多，進行總結之后主要有以下5個方面：首先是第三方人為的破壞、接下來是腐蝕、操作失誤以及腐蝕的因素，除了上述的4種，還有其他的所有因素，我們將其歸為第5種其他因素[2]。

對于故障樹的建立，需要遵守的是頂點事件的確定原則，可以任意地選取故障事件作為頂事件，接著根據(jù)故障樹的運行實質，分層確立中間事件和底事件，建立故障樹，然后根據(jù)實際的需要對故障樹中的信息進行具體分析。目前國內在燃氣管道的安全分析中對故障樹的建立有著不同的規(guī)格、不同的標準。對燃氣管道的安全分析主要是使用故障樹的分析方法為主，其他的分析方法為輔；對故障樹進行分析之后的最主要的是計算底事件的重要度，然后按照重要性對底事件進行排列，判斷出最大破壞因素；接著按照上述影響燃氣管道正常使用的5類因素對重要的底事件進行分類處理，再建造一個新的故障樹；接下來需要做的是對破壞管道的5項因素按照每項的權重20%計算，來判斷出最大的破壞因子；最后需要做的是計算最大破壞因子的權重大小，找出相應的解決對策。

3 城市燃氣管道安全分析中故障樹方法的改進建議

首先城市的燃氣管道雖然和石油管道所起的作用與建造的方式?jīng)]有太大差別，但是城市管道的情況更為復雜，相應的威脅城市燃氣管道的因素也就更加地復雜，所以，要想使城市燃氣管道的使用更加安全，就需要全體市民的共同努力，為故障樹分析方法的使用建立一個豐富的數(shù)據(jù)庫；接著進行定量分析的時候，可以采用兩種分析方法：一種是專家調查法，一種是歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計法，這樣可以減小來自人們的主觀性影響，保證計算的真實性和準確性；在進行具體的計算的時候還有必要引入數(shù)學知識，來簡化計算的步驟；最后，還需要結合其他的分析方法，吸取有益的經(jīng)驗，來共同的分析故障因子，保障城市燃氣管道的正常使用，增強整個城市的安全程度。

4 結語

故障樹分析法在城市燃氣管道的安全評價中的使用度很高，這是由于故障樹分析方法比較形象，邏輯性比較強，能夠使整個分析工作更加清晰，所以，要加大故障樹分析方法的研究，使人們更加熟練地掌握這種分析方法，保障城市燃氣管道的安全使用。

參考文獻

[1] 高文學，李建勛，王啟，等.故障樹分析法在城市燃氣管道安全評價的應用[J].煤氣與熱力，2009，12（8）：82-88.

[2] 魏選平，卞樹檀.故障樹分析法及其應用[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2004，3（3）：43-45.