油罐静电火灾爆炸事故树分析 吉林宝华安全评价有限公司 马恩奎
一、前言
随着国民经济的飞速发展，石油产品在生产、生活中的使用越来越广泛，各类油库、加油站日益增多，而油罐是储存散装油品最为重要的设备，油罐储油是当前应用最普遍的一种储油方式。而石油产品一般都具有易挥发、易流失、易燃烧、易爆炸等特性，一旦发生火灾爆炸事故，必将造成人员或财产损失。在油罐火灾爆炸事故中，静电引发的火灾爆炸事故占有很大的比例。因此，对于油罐静电火灾爆炸事故分析具有非常重要的意义。
在常用的油品中，大多数油品的电阻率大于1012Ω•CM，为带静电物质，在生产和储动过程中，很容易产生和聚集静电荷，而且消散慢。当油罐接地电阻过大（大于100Ω），或消除静电的装置失灵，很容易聚集静电荷，一旦放电形成火花，足以引燃或引爆弥漫的油蒸汽。因此，辨识分析油罐静电火灾爆炸事故原因，从而安全有效地设置和管理好油罐安全设施，提高油罐的安全可靠性，已是当前油罐安全管理工作所面临的一个重要课题。
事故树分析法（FTA法）是分析事故常用的方法，也是分析复杂系统安全可靠性的有效工具。通过油罐静电事故树分析，可找出导致事故的各基本事件，确定各基本事件的重要度，然后进行相应的整改，从而提高油罐系统的安全性。 二、事故树分析法简介
事故树分析方法起源于故障树分析（简称FTA），是安全系统工程的重要分析方法之一，它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。用它描述事故的因果关系，直观、明了，思路清晰，逻辑性强，既可定性分析，又可定量分析。
事故树是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树分析方法。这种树是一种逻辑分析过程，遵从逻辑学演绎分析原则（即从结果到原因的分析原则）。把系统不希望出现的事件作为事故树的顶上事件，用逻辑“与门”或“或门”自上而下地分析导致顶上事件发生的所有可能的直接原因及相互间的逻辑关系，并由此逐步深入，直到找出事故的基本原因，即为事故树的基本事件。
事故树分析法的基本程序为：
①熟悉系统—②调查事故—③确定顶上事件—④确定目标—⑤调查原因事件—⑥编制故障树—⑦定性分析—⑧定量分析—⑨安全评价。
三、油罐静电火灾爆事故树的建立
油罐静电火花造成油罐火灾爆炸事故为顶上事件，根据导致顶上事件的直接原因和间接原因确定中间事件，进一步确定导致中间事件的各基本事件。所建事故树如下图所示。
油罐静电火灾爆炸事故树
x1——油液流速超过控制限值；x2——高速排水；x3——管道内壁粗糙；x4——油液冲击金属罐壁；x5————量油器具不符合要求；x6——卸油后静置时间不够；x7——飞溅油液与空气摩擦；x8——油面有漂浮物；x9——未设防静电接地；x10——接地电阻不符合要求；x11——接地线损坏； x12——化纤品与人体摩擦；x13——作业中与导体接近；
x14——油罐内油气；x15——油品泄漏；x16——通风不良；x17——在燃烧爆炸极限范围内。
四、储油罐静电火灾爆炸事故树结构重要度定性分析
事故树分析的任务是求出事故树的全部最小径集或最小割集。如果事故树中与门很多，最小割集就少，说明该系统为安全的；如果或门多，最小割集就多，说明该系统较为危险的。最小径集就是顶上事件不发生所必需的最低限度的径集。一个最小径集中的基本事件都不发生，就可使顶事件不发生。事故树中有几个最小径集，就有几种可能的方案，并掌握系统的安全性如何，为控制事故提供依据。事故树中最小径集越多，系统就越安全。下面采用布尔代数化简，得到若干交集的并集，每个交集都是成功树的最小割集，也就是原事故树的最小径集。
（1）判别最小割（径）集数目。根据“加乘法”判别方法判别得该事故树的最小割集共50个。将其事故树转化为成功树，求得该成功树的最小径集共7个。
（2）求结构函数： 事故树的结构函数：
T=((x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8)(x9+x10+x11)+x12x13)（x14（x15＋x16）x17）.
原事故树的成功树的结构函数：
T=(X1
X2X3X4X5
X6X7X8X9
+X9
X10X11
)(X12+X13)+X14+X15
X6X7X8X9X13
X16
+X17.
X10X11X12
=X1+X9
X2X3X4X5
X6X7X8X9X12
X16
+X1
X2X3X4X5
+X9
X10X11X13
+X14+X15+X17.
即得到七个最小径集：
P1＝｛x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8，x12｝； P2＝｛x9，x10，x11，x12｝；
P3＝｛x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8，x13｝； P4＝｛x9，x10，x11，x13｝； P5＝｛x14｝； P6＝｛x15，x16｝； P7＝｛x17｝； (3)求结构的重要度：
由于该结构比较简单，没有重复事件，而且最小径集比最小割集少得多，因此用最径集判别结构重要度。
①x14，x17，是单个事件的最小集，分别出现在P5、P7中，因此
IΦ(14)=IΦ(17)=
12
1-1
=1；
②x9，x10，x11同时出现在P2和P4中，因此，
IΦ(9)=IΦ(10)=IΦ(11)=
2
＋1
2
＝114
；
③x12、x13共有两个事件分别同时出现在P1、P2、P3、P4中，因此，
IΦ(12)=IΦ(13)＝
2
＋1
2
＝112＋
12；
④x1，x2，x3，x4，x5，x7，x8共有8个事件，分别出现在P1、P3
中，因此，IΦ(1)=IΦ(2)=IΦ(3)＝„＝IΦ(8)＝
⑤x15，x16同时出现在P6中，因此，
12
9-1
＋
12
9-1
＝
127
；
IΦ(15)=IΦ(16)=
2
＝112
各基本事件的重度顺序如下：
IΦ(14)=IΦ(17)＞IΦ(15)=IΦ(16)＞IΦ(9)=IΦ(10)=IΦ(11)＞IΦ
(12)=IΦ(13)＞IΦ(1)=IΦ(2)=IΦ(3)＝„＝IΦ(8)。
（4）事故树分析的结论：
通过定性分析，最小割集50个，最小径集7个。也就是说储油罐发生静电火灾爆炸事故有50种可能性。但从7个最小径集可得出，只要采取最小径集方案中的任何一个，由于静电引起的储油罐火灾爆炸事故就可避免。
五、储油罐静电火灾爆炸事故防范措施
根据事故树各基本事件的重要度分析，按重要度顺序提出以下措施：
1 防止爆炸性气体的形成
对于油罐气相空间采用惰性气体与空气隔离的方法（如氮气覆盖），或采用浮顶罐，可以起到消除和稀释气相空间的作用。
对通风不良油罐区采用通风装置加强通风，及时排出爆炸性气体，使浓度不在火灾爆炸范围内，以防止静电火花引起火灾爆炸。同时对应于爆炸浓度范围还与温度密切相关，把温度控制在爆炸温度范围之外也是防止静电引起爆炸的途径。
2 应杜绝油品泄漏；一旦泄漏应及时处理，并加强通风，确保不达到燃烧或爆炸极限。
3 为了保证油罐接地良好，应使防静电接地装置、接地电阻及接地线等处于正常的工作状态。
根据《石油库设计规范》（GB50074—2002）和《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—92）的规定，防静电接地装置的接地电阻不宜大于100Ω。
4 作业人员应穿不产生静电的作业服装；设置静电消除器，使操作人员作业前将产生的静电及时导走。
5 使油罐内产生的静电不发生聚积，或尽量减少静电产生量。 5.1 添加抗静电剂
油品容器的接地只能消除容器外壁的电荷，由于油品的电导率较小，油品表面及其内部的电荷很难靠接地泄漏。添加抗静电剂可以增加油品的导电率、加速静电泄漏和导出。
5.2 控制油品的流速
油品在管道中流动产生的流动电荷和电荷密度的饱和值与油品流速的二次方成正比，因此控制卸油流速是减少油品静电产生的有效方法。根据《石油库设计规范》（GB50074—2002），装油鹤管的出口只有在被油品淹没后才可提高灌装流速，且汽油、煤油和轻柴油等油品的灌装流速不应超过4.5m/s。
5.3 规范卸油方式
从油罐顶部喷溅卸油时，油品必然要冲击油罐壁或液面，搅动罐内油品，使其静电量急剧增加。实验表明，从油罐顶部喷溅卸油产生静电量与底部进油产生的静电量之比为2：1。另外，喷溅卸油还会使油面局部电荷较为集中，容易发生放电。因此，卸油管伸入到罐底
部卸油比悬在空中喷溅卸油安全得多。在《汽车加油加气站设计与施工规范》（BG50156-2002）中规定进油管应伸至距罐底0.2m处。
5.4 防止不同闪点的油品相混及控制清扫介质
不同油品或油中含有的水和空气之间发生摩擦而产生静电。同时，轻质油品内混合重质油品时，重质油就会吸收轻质油的蒸气而减少了容器内气体空间混合气体中油蒸气的浓度，使得未充满液体的空间由原来充满轻质油气体（即超过爆炸上限）转变成合乎爆炸浓度的油蒸气和空气的混合气体。因此，防止不同闪点的油品相混或降低油品中的含气率和含水率。严禁使用压缩空气进行甲乙类油品的调合和清扫作业。
5.5 流经过滤器的油品要有足够的漏电时间
流经过滤器的油品产生了剧烈的摩擦，油品的带电量会增加10～100倍。根据《石油库设计规范》（GB50074—2002），为了避免大量带电油品进入油罐，流经过滤器后至油罐内需30s以上的油品漏电缓和时间。
5.6 不使用易产生静电的器具。如：量油尺、塑料管道和容器等。 六 结束语
通过以上分析，明确了导致油罐静电火灾爆炸事故的各基本事件，及各基本事件的重要度。只要落实各项安全设施和措施，油罐静电火灾爆炸事故是可以预防的。
作者通信地址：长春市东南湖大路1717号 国际合作16楼。
吉林宝华安全评价有限公司 马恩奎。
油罐静电火灾爆炸事故树分析 吉林宝华安全评价有限公司 马恩奎
一、前言
随着国民经济的飞速发展，石油产品在生产、生活中的使用越来越广泛，各类油库、加油站日益增多，而油罐是储存散装油品最为重要的设备，油罐储油是当前应用最普遍的一种储油方式。而石油产品一般都具有易挥发、易流失、易燃烧、易爆炸等特性，一旦发生火灾爆炸事故，必将造成人员或财产损失。在油罐火灾爆炸事故中，静电引发的火灾爆炸事故占有很大的比例。因此，对于油罐静电火灾爆炸事故分析具有非常重要的意义。
在常用的油品中，大多数油品的电阻率大于1012Ω•CM，为带静电物质，在生产和储动过程中，很容易产生和聚集静电荷，而且消散慢。当油罐接地电阻过大（大于100Ω），或消除静电的装置失灵，很容易聚集静电荷，一旦放电形成火花，足以引燃或引爆弥漫的油蒸汽。因此，辨识分析油罐静电火灾爆炸事故原因，从而安全有效地设置和管理好油罐安全设施，提高油罐的安全可靠性，已是当前油罐安全管理工作所面临的一个重要课题。
事故树分析法（FTA法）是分析事故常用的方法，也是分析复杂系统安全可靠性的有效工具。通过油罐静电事故树分析，可找出导致事故的各基本事件，确定各基本事件的重要度，然后进行相应的整改，从而提高油罐系统的安全性。 二、事故树分析法简介
事故树分析方法起源于故障树分析（简称FTA），是安全系统工程的重要分析方法之一，它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。用它描述事故的因果关系，直观、明了，思路清晰，逻辑性强，既可定性分析，又可定量分析。
事故树是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树分析方法。这种树是一种逻辑分析过程，遵从逻辑学演绎分析原则（即从结果到原因的分析原则）。把系统不希望出现的事件作为事故树的顶上事件，用逻辑“与门”或“或门”自上而下地分析导致顶上事件发生的所有可能的直接原因及相互间的逻辑关系，并由此逐步深入，直到找出事故的基本原因，即为事故树的基本事件。
事故树分析法的基本程序为：
①熟悉系统—②调查事故—③确定顶上事件—④确定目标—⑤调查原因事件—⑥编制故障树—⑦定性分析—⑧定量分析—⑨安全评价。
三、油罐静电火灾爆事故树的建立
油罐静电火花造成油罐火灾爆炸事故为顶上事件，根据导致顶上事件的直接原因和间接原因确定中间事件，进一步确定导致中间事件的各基本事件。所建事故树如下图所示。
油罐静电火灾爆炸事故树
x1——油液流速超过控制限值；x2——高速排水；x3——管道内壁粗糙；x4——油液冲击金属罐壁；x5————量油器具不符合要求；x6——卸油后静置时间不够；x7——飞溅油液与空气摩擦；x8——油面有漂浮物；x9——未设防静电接地；x10——接地电阻不符合要求；x11——接地线损坏； x12——化纤品与人体摩擦；x13——作业中与导体接近；
x14——油罐内油气；x15——油品泄漏；x16——通风不良；x17——在燃烧爆炸极限范围内。
四、储油罐静电火灾爆炸事故树结构重要度定性分析
事故树分析的任务是求出事故树的全部最小径集或最小割集。如果事故树中与门很多，最小割集就少，说明该系统为安全的；如果或门多，最小割集就多，说明该系统较为危险的。最小径集就是顶上事件不发生所必需的最低限度的径集。一个最小径集中的基本事件都不发生，就可使顶事件不发生。事故树中有几个最小径集，就有几种可能的方案，并掌握系统的安全性如何，为控制事故提供依据。事故树中最小径集越多，系统就越安全。下面采用布尔代数化简，得到若干交集的并集，每个交集都是成功树的最小割集，也就是原事故树的最小径集。
（1）判别最小割（径）集数目。根据“加乘法”判别方法判别得该事故树的最小割集共50个。将其事故树转化为成功树，求得该成功树的最小径集共7个。
（2）求结构函数： 事故树的结构函数：
T=((x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8)(x9+x10+x11)+x12x13)（x14（x15＋x16）x17）.
原事故树的成功树的结构函数：
T=(X1
X2X3X4X5
X6X7X8X9
+X9
X10X11
)(X12+X13)+X14+X15
X6X7X8X9X13
X16
+X17.
X10X11X12
=X1+X9
X2X3X4X5
X6X7X8X9X12
X16
+X1
X2X3X4X5
+X9
X10X11X13
+X14+X15+X17.
即得到七个最小径集：
P1＝｛x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8，x12｝； P2＝｛x9，x10，x11，x12｝；
P3＝｛x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8，x13｝； P4＝｛x9，x10，x11，x13｝； P5＝｛x14｝； P6＝｛x15，x16｝； P7＝｛x17｝； (3)求结构的重要度：
由于该结构比较简单，没有重复事件，而且最小径集比最小割集少得多，因此用最径集判别结构重要度。
①x14，x17，是单个事件的最小集，分别出现在P5、P7中，因此
IΦ(14)=IΦ(17)=
12
1-1
=1；
②x9，x10，x11同时出现在P2和P4中，因此，
IΦ(9)=IΦ(10)=IΦ(11)=
2
＋1
2
＝114
；
③x12、x13共有两个事件分别同时出现在P1、P2、P3、P4中，因此，
IΦ(12)=IΦ(13)＝
2
＋1
2
＝112＋
12；
④x1，x2，x3，x4，x5，x7，x8共有8个事件，分别出现在P1、P3
中，因此，IΦ(1)=IΦ(2)=IΦ(3)＝„＝IΦ(8)＝
⑤x15，x16同时出现在P6中，因此，
12
9-1
＋
12
9-1
＝
127
；
IΦ(15)=IΦ(16)=
2
＝112
各基本事件的重度顺序如下：
IΦ(14)=IΦ(17)＞IΦ(15)=IΦ(16)＞IΦ(9)=IΦ(10)=IΦ(11)＞IΦ
(12)=IΦ(13)＞IΦ(1)=IΦ(2)=IΦ(3)＝„＝IΦ(8)。
（4）事故树分析的结论：
通过定性分析，最小割集50个，最小径集7个。也就是说储油罐发生静电火灾爆炸事故有50种可能性。但从7个最小径集可得出，只要采取最小径集方案中的任何一个，由于静电引起的储油罐火灾爆炸事故就可避免。
五、储油罐静电火灾爆炸事故防范措施
根据事故树各基本事件的重要度分析，按重要度顺序提出以下措施：
1 防止爆炸性气体的形成
对于油罐气相空间采用惰性气体与空气隔离的方法（如氮气覆盖），或采用浮顶罐，可以起到消除和稀释气相空间的作用。
对通风不良油罐区采用通风装置加强通风，及时排出爆炸性气体，使浓度不在火灾爆炸范围内，以防止静电火花引起火灾爆炸。同时对应于爆炸浓度范围还与温度密切相关，把温度控制在爆炸温度范围之外也是防止静电引起爆炸的途径。
2 应杜绝油品泄漏；一旦泄漏应及时处理，并加强通风，确保不达到燃烧或爆炸极限。
3 为了保证油罐接地良好，应使防静电接地装置、接地电阻及接地线等处于正常的工作状态。
根据《石油库设计规范》（GB50074—2002）和《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—92）的规定，防静电接地装置的接地电阻不宜大于100Ω。
4 作业人员应穿不产生静电的作业服装；设置静电消除器，使操作人员作业前将产生的静电及时导走。
5 使油罐内产生的静电不发生聚积，或尽量减少静电产生量。 5.1 添加抗静电剂
油品容器的接地只能消除容器外壁的电荷，由于油品的电导率较小，油品表面及其内部的电荷很难靠接地泄漏。添加抗静电剂可以增加油品的导电率、加速静电泄漏和导出。
5.2 控制油品的流速
油品在管道中流动产生的流动电荷和电荷密度的饱和值与油品流速的二次方成正比，因此控制卸油流速是减少油品静电产生的有效方法。根据《石油库设计规范》（GB50074—2002），装油鹤管的出口只有在被油品淹没后才可提高灌装流速，且汽油、煤油和轻柴油等油品的灌装流速不应超过4.5m/s。
5.3 规范卸油方式
从油罐顶部喷溅卸油时，油品必然要冲击油罐壁或液面，搅动罐内油品，使其静电量急剧增加。实验表明，从油罐顶部喷溅卸油产生静电量与底部进油产生的静电量之比为2：1。另外，喷溅卸油还会使油面局部电荷较为集中，容易发生放电。因此，卸油管伸入到罐底
部卸油比悬在空中喷溅卸油安全得多。在《汽车加油加气站设计与施工规范》（BG50156-2002）中规定进油管应伸至距罐底0.2m处。
5.4 防止不同闪点的油品相混及控制清扫介质
不同油品或油中含有的水和空气之间发生摩擦而产生静电。同时，轻质油品内混合重质油品时，重质油就会吸收轻质油的蒸气而减少了容器内气体空间混合气体中油蒸气的浓度，使得未充满液体的空间由原来充满轻质油气体（即超过爆炸上限）转变成合乎爆炸浓度的油蒸气和空气的混合气体。因此，防止不同闪点的油品相混或降低油品中的含气率和含水率。严禁使用压缩空气进行甲乙类油品的调合和清扫作业。
5.5 流经过滤器的油品要有足够的漏电时间
流经过滤器的油品产生了剧烈的摩擦，油品的带电量会增加10～100倍。根据《石油库设计规范》（GB50074—2002），为了避免大量带电油品进入油罐，流经过滤器后至油罐内需30s以上的油品漏电缓和时间。
5.6 不使用易产生静电的器具。如：量油尺、塑料管道和容器等。 六 结束语
通过以上分析，明确了导致油罐静电火灾爆炸事故的各基本事件，及各基本事件的重要度。只要落实各项安全设施和措施，油罐静电火灾爆炸事故是可以预防的。
作者通信地址：长春市东南湖大路1717号 国际合作16楼。
吉林宝华安全评价有限公司 马恩奎。