油库消防泵电力系统故障树定量分析.pdf

第 4 4卷 第 2期 2 0 1 5 年 2月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o 1 4 4N 0 2 F e b r u a r y，2 0l 5 油库消防泵电力系统故障树定量分析 彭 趣 ，廖柯熹 ，徐茂力 ( 1 西南石油大学 石油与天然气工程学院， 四川 成都 6 1 0 5 0 0 ； 2 中国石化天然气分公司 广西 L N G项 目部 ， 广西 北海 5 3 6 0 0 0) 摘 要：近几年发生的多起油库失火事件，加强了人们对油库消防安全的重视程度，使得研究油库消防系 统的安全可靠性变得越发迫切。选取某油库消防泵的电力系统作为研究对象 ，结合故障树分析方法，针对 目标 油库的实际情况建立失效故障树，并根据已有的失效数据计算系统的失效概率，同时对失效故障树进行结构重 要度分析，最终得出定量分析结果及改进建议。 关键词：消防系统 ；故障树 ；定量分析 ；结构重要度 中图分类号：T E 8 8 文献标识码： A 文章编号 ： 1 6 7 1 0 4 6 0( 2 0 1 5 )0 2 0 2 8 2 0 3 F a u l t T r e e Qu a n t i t a t i v e An a l y s i s o f F i r e P u mp El e c t r i c Po we r Sy s t e m i n Oi l De po t P E NG Q u ，L I AO Ke - x i ，YUMa o 1 i ( 1 Co l l a g e o f Oi l a n d Na t u r a l Ga s E n g i n e e r i n g ， S o u t h we s t P e t r o l e u m Un i v e r s i t y ， S i c h u a n Ch e n g d u 6 1 0 5 0 0，Ch i n a ； 2 S i n o p e c Ga s C o mp a n y G u a n g x i L NG P r o j e c t De p a r t me n t ， Gu a n g x i B e i h a i 5 3 6 0 0 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： A s e r i e s o f fi r e a c c i d e n t s o f o i l d e p o t s h a p p e n e d i n r e c e n t y e a r s ， wh i c h c a l l e d f o r mo r e a t t e n t i o n t o fi r e s a f e t y a n d mo r e r e s e a r c h e s o n r e l i a b i l i t y o f fir e s a f e t y s y s t e m I n t h i s p a p e r , a f a u l t t r e e o f fi r e p u mp e l e c t r i c p o we r s y s t e m i n o i l d e p o t wa s e s t a b l i s h e d t o c a l c u l a t e f a i l u r e p r o b a b i l i t y a n d a n a l y z e s t r u c t u r e i mp o r t a n c e Ac c o r d i n g t o c a l c u l a t i o n r e s ul t s ， s ome s u gg e s t i o ns we r e gi ve n ou t Ke y wo r d s ： F i r e s a f e ty s y s t e m； F a u l t t r e e ； Qu a n t i t a t i v e a n a l y s i s ； S t r u c t u r e i mp o r t a n c e 由于最近几年全 国各地油库建设规模和存储量 的不断扩大，造成运行管理难度以及安全风险不断 增大，因此，研究油库消防系统中的事故来源， 具 有非常重要的现实意义。许多油库在火灾发生初期 火势并不大， 但是由于油库消防泵的供电系统遭到 破坏 ，无法发挥其应有的作用，从而拖延了火灾扑 救时机 ，造成火势的进一步扩大。因此 ，本文选取 某油库消防系统中消防泵的电力系统作为研究对 象 ，采用故障树 的定量分析方法进行研究 ，并针对 油库消防泵中最易出现事故的部件给出相应建议 。 l 消 防泵系统 依据 G B 5 0 1 8 3 2 0 0 4 石油天然气工程设计防 火规范 中规定， 针对油库单罐容积达到 1 万 m 及 1 万 m 以上的 ，油库消防系统应该配备具有手动伯 动控制能力的固定式低倍数泡沫灭火系统 以及 固定 式冷却水系统 ，并辅助固定式消防水泡 、消火栓及 灭火器等进行灭火。图 1 为油库消防流程 。 其实许多油库火灾发生初期火势并不凶猛 ，但 由于消防系统的供电设施遭到破坏，使得无备用电 源的消防系统无法作业 ，从而耽误了火灾扑救 的最 佳时机 ，造成火势进一步扩大。 消 泡沫液 喷淋冷却装置 栓 水炮 空气泡沫产生器 泡沫枪 图 1 油库消防流程图 F i g 1 Pr o c e d u r e o f o i l t a n k fir e c o n t r o l wo r k 因此 ，油库消防系统 中的冷却水泵和泡沫泵都 应该设置柴油机泵或 由柴油机发电的电动泵作为备 用 电源，一旦正常作业的电动消防泵的电源突然切 断时 ，系统可以由电动消防泵 自动切换为柴油机泵 用以继续供 电，保证消防作业正常进行 。图 2为油 库消防泵电力系统的结构图。 2 消防泵电力系统故障树分析 2 1 故障树法 故障树分析法 ( F a u lt T r e e A n a l y s i s )简称 F T A 法，是一种可对于大型复杂系统进行可靠性分析的 方法 。它将系统中不希望出现的事件作为故障树 的顶事件，采用逻辑符号自上而下地由整体到分部 收稿 日期： 2 0 1 4 - 0 8 2 8 作者简介 ：彭趣 ( 1 9 9 2 一) ，女 ，在读硕士生，目前主要研究油气储运 系统完整性管理与安全评价技术方向 。E -ma i l ：3 6 9 9 1 0 3 8 1q q c 。 m。 第 4 4卷第2期 彭 趣 ，等：油库消防泵电力系统故障树定量分析 2 8 3 按树枝状结构逐层细化 ，分析导致各事件发生所 有 可能的直接因素及其相互之间的逻辑关系 ，并以此 逐 步深入分析直到找 出导致顶 事件发生 的基本原 因，即故障树的底事件为止 。 余 荷 消防泵 图 2 油库消 防泵 电力系统结构图 F i g 2 S t r u c t u r e d i a g r a m o f e l e c t r i c po we r s y s t e m 故障树法也是一种 图形演绎法 ，在使用时 ，需 要借用一系列表示事件之间的逻辑关系和因果关系 的门符号 、事件符号和基本术语。本文中故障树分 析 图中的逻辑符号符号如见表 1 所示 。 表 1 故障树分析符号 Tabl e 1 Log i c a l s y m bo l of f a ul t t r e e 2 3 故障树定量分析 本文主要针对油库消防泵 的电力系统建立失效 故障树进行定量分析 。 在建立失效故障树时采用“ 油 库消防泵 电力系统”作为顶端事件 ，经过查阅大量 资料及文献，并从多方面加以考虑，建立了失效故 障树框图如图 3 所示 ，表 3为故障树基本事件及发 生概率列表。 图 3 油库消防泵电力系统失效故障树框图 Fj g 3 Fau l t t r e e of e l e ct r i c s y s t e m 表 3 故障树基本事件及发生概率表 T a b l e 3 Ba s i c e v e n t a n d o c c u r r e n c e p r o ba b i l i t y o f f a u l t t r e e 2 2 塑 表 4 罘 萎 堕 苎 力 量 竺 中 各 部 件 失 效 时 间 和 成 。 。 一 维修所需时间统计如表 2所示 。 表 2 消防泵失效 时间及维修 时间表 T b l e 2 Fa i l u r e t i m e a n d ma i n t e n a n c e t i me o f fir e c ont r o l pump 表 4 消防泵 电力 系统故 障树最小 割集表 Ta bl e 4 M i ni m a l c ut s e t s o f f aul t t r e e 序号 事件 序号 事件 1 1 ,5 ， 9 3 , 5 2 1 ,6 1 0 3 6 3 1 ,7 1 1 3 , 7 4 1 ,8 1 2 3 ， 8 5 2 ，5 1 3 4 ， 5 6 2 ，6 1 4 4 。 6 7 2 ，7 1 5 4 ， 7 8 2 ,8 1 6 4 8 采用不交和展开法 ， 将 l 6个最小割集的失效概 化 工 2 0 1 5 年 2 月 率结果相加 ，可得 出故障树顶事件 的发生概率为 0 0 1 0 7 7次 a ， 即该油库消防泵电力系统 的失效概率 为 9 3 a 次。 2 4 结构 重 要度 每个故障树往往包含多个底事件 ， 各个底事件在 故障树中的重要性必然因它们所代表的元件 ( 或部 件 ) 在系统中的位置 ( 或作用 )的不同而不同，因而 底事件发生在顶事件发生 中做出的贡献程度即称作 为事件重要度 。事件重要度包括概率重要度和结构 重要度。其中，概率重要度是指底事件发生概率变化 时引起顶事件发生概率的变化程度 ，而结构重要度是 指在不考虑底事件发生概率值盼隋况下， 观察故障树 的结构，以决定改事件的位置重要度嘲 。 通过对油库消防泵电力系统失效故障树 中各个 底事件进行结构重要度分析 ，可以看出该系统中最 易出现故 障的薄弱环节是 自动监控系统 ( A T S)及 电动机 ，结构重要度分析结果如表 5所示。 表 5消防泵电力系统 结构重 要度分析 结构 Ta bl e 5 Re s ul t s o f s t r uc t ur e i m po r t anc e 3 结论及建议 ( 1 ) 通过对 目标油库的消防泵系统进行失效故 障树的建立和分析，计算出了该油库消防系统的失 效概率约为 9 3 a 次。此计算结果表明 目标油库消防 系统的可靠性较高，其原因在于该油库设置了以柴 油机发 电的备用 电源， 当正常供 电系统突然切断时， 可由备用电源提供电力继续进行消防作业 。 ( 2) 通过对故障树 的结构重要度进行分析 ， 在 8个设定的底事件中 ，最容易出现消防故障的部件 是备用柴油发电机中的自动监控系统 ( A T S ) ，而正 常供电线路的结构重要度较低 ，表明正常供 电线路 部件的可靠度较高，由正常供电线路部件引起消防 泵电力系统失效的可能性较低 。 ( 3) 从表 3中可看 出， 消防泵 电力系统 中失效 概率最高的部件为 自动监控系统 ( A T S) ，且 A T S 也是结构重要度分析中得出的最易失效的部件。因 此 ，本文建议 目标油库更换备用电源中的 自动监控 系统，以提高油库消防系统的安全可靠性。 参考文献 ： 1 董林林 大型油库消防系统设计 J 1 油气储运，2 0 1 1 ，3 0 ( 1 1 ) ： 8 6 4 8 6 6 2 朱继洲 故障树原理和应用 M 西安： 西安交通大学 出版社，1 9 8 9 3 石传美，张亚新 压力容器的故障树分析和可靠性分析【 J 1 化工装 备技术， 2 0 0 9 ， 3 0 ( 1 ) ：1 9 2 1 4黄祥瑞， 可靠性工程可靠性工程 M 北京 ：清华大学出版社，1 9 qn 5 王勇 普光输气站场定量风险评价技术研究 D 西南石油大学， 2 0 l 2 1 6 j A n t h o n y M， A r n o R ，D o w l i n g N ，e t a 1 R e l i a b i l i t y a n a l y s i s f o r p o w e r t o fi r e p u mp u s i n g F a u l t T r e e a n d R B D C 】 ， I n d u s t r i a l C o m m e r c i a l P o w e r S y s t e ms T e c h n i c a l C o n f e r e n c e( I & C P S ) ，2 0 1 2 I E E E I AS 48 t h I E EE 2 0 1 2 ：1 7 ( 上接 第 2 5 7页 ) 参考文献 ： 1 刘玉真， 张丽华，陈党团环氧乙烯基酯树脂 的性能研究 J 中国 胶粘剂， 2 0 0 7 ， 1 6 ( 1 ) ： 1 6 1 8 2 吕生华，梁国正 环氧( 甲基) 丙烯酸酯树脂的制备及应用研究叭 陕西科技大学学报， 2 0 0 3 ， 2 1 ( 3 ) ： 2 1 2 4 3 陆士平，王天堂双酚 A型环氧乙烯基酯树脂的合成及性能研究 J 热固性树脂， 2 0 0 1 ， 1 6 ( 6 ) ： 1 8 2 2 4 郑嘉咏L C D用 u V固化胶黏剂的研制 J J l化学与粘合， 2 0 1 0 ， 3 2 ( 2 ) ： 3 8 4 4 5 刘成武， 魏东，王洲伟 高强度光敏胶拉伸剪切强度测试方法 现代科学仪器， 2 0 0 9 ， 1 ( 1 ) ：6 7 6 8 ( 上接 第 2 6 0页 ) 5 J D e h ml o w E V S h a m o u t A RAp p l i c a t i o n s o f p h a s e t r a n s f e r c a t a l y s i s P a r t 1 6P h a s e t r a n s f e r c a t a l y z e d a l d o l c o n d e n s a t i o n s o f d e r i v a t i v e s o f u n s a t u r a t e d c a r b o x y l i c a c i d s J J C h e m R e s e a r c h ( S ) ， 1 9 8 l ( 4 ) ： 1 0 6 6 J C a b r e J ,P a l o m o A L N e w e x p e r i m e n t a l s t r a t e g i e s i n a mi d e s y n t h e s i s u s i n g N N - b i s 2 一 O X O - 3 - o x a z o l id i n y 1 p h o s p h o r o d i a mi d i c c h l o r i d e J l1 l S y n t h e s i s ， 1 9 8 4 ( 5 ) ：4 1 3 - 4 1 7 1 7 j Gr e we R ， F r e i s t N e u ma n n H ， e t a 1 U b e r d i e I n h a l t s s t o ff e d e s s c h wa r z e n P f e ff e r s J C h e m B e r , 1 9 7 0 ， 1 0 3 ( 1 2 ) ： 3 7 5 2 - 3 7 7 0 【 8 j Ol s e n R A， S p e s s a r d G OA s h o r t ， s t e r e o s e l e c t i v e s y n t h e s i s o f p i p e r i n e a n d r e l a t e d p e p p e r d e r iv e d a l k a l o i d s J J A g r i c F o o d C h e m， 1 9 8 1 ， 2 9 ( 5) ：9 4 2 9 4 4 9 曹秀格， 倪棠棣， 张保格，等 洋茉莉醛的合成及发展方向 J 】 _河北化工， 1 9 9 9 ( 3 ) ： 1 4 - 1 5 1 O单绍军，杜振媚 洋茉莉醛合成新工艺的研究 J 化学世界，2 0 0 8 ( 3 ) ： 1 6 4 1 6 5 1 1 徐淑飞，杨清彪， 李耀先 洋茉莉醛和新洋茉莉醛合成工艺研究 D 长春： 吉林大学，2 0 1 1 1 2邯 燕升， 粟晖， 李军生，等 三乙胺催化合成维生素 E乙酸酯的研究 J 1 广西工学院学报， 2 0 0 6 ， 1 7 ( 3 ) ： 3 3 3 5 1 3 张跃华，张其平， 胡兰萍， 等 三乙胺邝比 啶催化合成硫代磷酸i( 4 氨 基苯) 酯及类似物 J l南京理工大学学报， 2 0 1 1 ( 3 ) ： 3 9 7 4 0 l