粮食粉尘爆炸事故树分析.pdf

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粮食粉尘爆炸事故树分析袁丽丽李孜军贺兵红（中南大学资源与安全工程学院长沙410083）摘要运用事故树分析法分析了引起粮食粉尘爆炸的各种原因和环节,并由此建立了粮食粉尘爆炸事故树。

通过事故树的结构重要度分析,提出了预防粮食粉尘爆炸事故的对策,同时给出了具体的预防措施。

关键词粮食粉尘爆炸事故树直接原因事件措施FaultTreeAnalysisonGrainDustExplosionYUANLi-liLIZi-junHEBing-hong（SchoolofResourcesandSafetyEngineering,CentralSouthUniversityChangsha410083）AbstractAllkindsofreasonsandlinkswhichcausegraindustexplosionareanalyzedbyusingFTAmethodandgraindustexplosionfaulttreeissetup.Accordingtoanalysisonthestructureimportanceoffaulttree,thecountermeasurestopreventgraindustexplosionareputfor-wardandtheconcretepreventionmeasuresarealsopresented.Keywordsgraindustexplosionfaulttreedirectcauseseventmeasure粮食粉尘是在粮食加工、运输过程中伴生的。

在一定条件下,粮食粉尘会燃烧和发生爆炸,造成很大的破坏和伤亡。

可以说,火灾、粉尘爆炸是目前粮食加工、仓储企业安全生产的主要威胁。

并且,随着粮食储运业飞速发展,机械化程度不断提高,粮食粉尘爆炸危险性还会增加。

因此,如何有效防止粮食粉尘爆炸是当前及今后粮库及其加工企业安全管理工作所面临的重大课题。

事故树分析法（FTA）是安全系统工程中最重要的分析方法。

通过粮食粉尘事故树的分析,可以找出该系统存在的薄弱环节,指出应采取的相应对策,从而达到预防粮食粉尘爆炸事故发生的目的。

1事故树分析方法（FTA）概述1事故树的最小割集:

它是能够引发顶上事故发生的最低限度的基本事件的集合,每一最小割集代表一个事故发生的模式。

事故树中,最小割集越多,顶上事件发生的可能性越大,系统就越危险。

事故树的结构重要度:

事故树是由众多基本事件构成的,这些基本事件对顶上事件产生的影响程度是不同的,在制定安全防范措施时必须有个先后次序,轻重缓急,以便使系统达到经济、有效、安全的目的。

2粮食粉尘爆炸事故树的建立根据FTA方法,粮食粉尘爆炸的事故树建立过程如下:

（1）确定顶上事件:

粮食粉尘爆炸。

（2）导致/粮食粉尘爆炸0发生的直接原因事件:

/火源（B）0和/粉尘积聚（A）0,这两个事件不仅需要同时发生,而且必须/在一个相对密闭的空间粉尘空气混合物达到爆炸极限（X26）0时才能发生。

因此用/条件与门0连接。

（3）导致/粉尘积聚0的直接原因事件:

/存在粉尘（A1）0和/通风不良（X3）0。

这2个事件必须同时发生就会发生/粉尘积聚0,故用/与0门连接。

（4）导致/存在粉尘0的直接原因事件:

/除尘不干净（X1）0和/没有及时除尘（X2）0。

这2个事件只要1个发生就会发生粉尘积聚,故用/或0门连接。

（5）导致/火源0发生的直接原因事件为:

/外带明火（B1）0、/电器设备火花（B2）0、/电气线路火花（B3）0、/静电火花（B4）0、/粮食自燃（B5）0、/雷电火花（B6）0。

这些事件中只要1个发生就会产生火源,故用/或0门连接。

（6）导致/外带明火（B1）0发生的直接原因事件:

/有吸着烟的人进入工作区（B11）0、/带气割、电焊等工具进入工作区作业产生明火（B12）0。

这2个事件只要1个发生就会发生外带明火,故用/或0门连接。

（7）导致/有吸着烟的人进入工作区（B11）0发生的直接原因事件:

/有人吸烟（X4）0和/没有及时制止（X5）0这2个事件同时发生吸着烟的人进入工作区才会发生,故用/与0门连接。

（8）导致/带气割、电焊等工具进入工作区作业产生明火（B12）0发生的直接原因事件:

/有设备损坏要求维修（X6）0和/没有采取相应的防护措施（X7）0。

这2个事件同时发生/带气割、电焊等工具进入工作区作业产生明火0才会发生,故用/与0门连接。

（9）导致/电器设备火花（B2）0发生的直接原因事件:

/电器设备不防爆（X8）0和/防爆设施损坏（X9）0。

这2个事件只要1个发生就会发生/电器设备火花0,故用/或0门连接。

（10）导致/电气线路火花（B3）0发生的直接原因事件:

/电线过负荷起火（B31）0和/电线短路起火（B32）0。

这2个事件只要1个发生,/电气线路火花0事件就会发生,故用/或0门连接。

（11）导致/电线过负荷起火（B31）0发生的直接原因事件:

/过负荷保护装置未装或失灵（X10）0、/超压或超载（X11）0和/电线载流量过小（X12）0。

这3个事件同时发生,#53#2007年第33卷第5期May2007工业安全与环保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection/电线过负荷起火0事件才会发生,故用/与0门连接。

（12）导致/电线短路起火（B32）0发生的直接原因事件:

/短路保护装置未装或失灵（X13）0和/电线相间短路（B33）0。

这2个事件同时发生,/电线短路起火0事件才会发生,故用/与0门连接。

（13）导致/电线相间短路（B33）0发生的直接原因事件:

/过压过流击穿（X14）0、/电线绝缘破坏（X15）0和/意外碰相（X16）0。

这3个事件中的1个发生,/电线相间短路0事件就会发生,故用/或0门连接。

（14）导致/静电火花（B4）0发生的直接原因事件:

/人体静电火花（B41）0和/设备静电放电（B42）0。

这2个事件只要1个发生,就会发生/静电火花0事件,故用/或0门连接。

（15）导致/人体静电火花（B41）0发生的直接原因事件:

/化纤品与人体摩擦（X17）0和/作业过程中与导体接近（X18）0。

这2个事件同时发生,/人体静电火花0事件才会发生,故用/与0门连接。

（16）导致/设备静电放电（B42）0发生的直接原因事件:

/静电积累（B43）0和/接地不良（B44）0这2个事件同时发生,/设备静电放电0事件才会发生,故用/与0门连接。

（17）导致/静电积累（B43）0发生的直接原因事件:

/设备或物料存在静电摩擦（X19）0和/静电积累达到放电值（X20）0。

这2个事件只要1个发生,/静电积累0事件就会发生,故用/或0门连接。

（18）导致/接地不良（B44）0发生的直接原因事件:

/设备未设防静电装置（X21）0和/设备接地线失效（X22）0。

这2个事件只要1个发生,就会发生/接地不良0事件,故用/或0门连接。

（19）导致/粮食自燃（B5）0发生的直接原因事件:

/粮食堆积（X25）0和/通风不良（X3）0这2个事件同时发生,/粮食自燃0事件才会发生,故用/与0门连接。

（20）导致/雷电火花（B6）0发生的直接原因事件:

/未装防雷装置（X23）0和/防雷接地线失效（X24）0。

这2个事件只要1个发生,/雷电火花0事件就会发生,故用/或0门连接。

建立的事故树如图1所示。

图1粮食粉尘爆炸事故树3定性分析对事故树结构进行布尔代数计算,求出最小割集或最小径集,确定各基本事件的结构重要度并进行分析,这是事故树分析法中重要的一个环节。

3.1求事故树的最小割集或最小径集采用布尔代数化简,求出事故树中的最小割集或最小径集。

事故树的结构函数:

T=X26X3（X1+X2）X4X5+X6X7+X8+X9+X10X11X12+X13（X14+X15+X16）+X17X18+（X19+X20）（X21+X22）+X23+X24+X3X25通过计算求得如下32个最小割集:

X26,X3,X1,X4,X5,X26,X3,X1,X6,X7,X26,X3,X1,X8,X26,X3,X1,X9,X26,X3,X1,X10,X11,X12,X26,X3,X1,X13,X14,X26,X3,X1,X13,X15,X26,X3,X1,X13,X16,X26,X3,X1,X17,X18,X26,X3,X1,X19,X21,X26,X3,X1,X19,X22,X26,X3,X1,X20,X21,X26,X3,X1,X20,X22,X26,X3,X1,X23,X26,X3,X1,X24,X26,X3,X1,X25,X26,X3,X2,X4,X5,X26,X3,X2,X6,X7,X26,X3,X2,X8,X26,X3,X2,X9,X26,X3,X2,X10,X11,X12,X26,X3,X2,X13,X14,X26,X3,X2,X13,X15,X26,X3,X2,X13,X16,X26,X3,X2,X17,X18,X26,X3,X2,X19,X21,X26,X3,X2,X19,X22,X26,X3,X2,X20,X21,X26,X3,X2,X20,X22,X26,X3,X2,X23,X26,X3,X2,X24,X26,X3,X2,X25每1个最小割集代表1个事件可能发生的模式,这表示粮食粉尘爆炸的发生有32种可能。

3.2确定各基本事件的结构重要度基本事件的结构重要度可用以下近似判别式计算:

I（j）=ExjIGr12nj-1

（1）式中,I（j）为基本事件Xj结构重要度的近似值;xjIGr为#54#基本事件Xj属于最小割集Gr;nj为基本事件Xj所在最小割集中包含的基本事件的数目2。

根据以上近似判别式,算得各基本事件的结构重要度如表1所示,从而可以确定各基本事件的结构重要度的顺序为:

I（26）=I（3）I

（1）=I

（2）I（13）I（19）=I（20）=I（21）=I（22）I（8）=I（9）=I（23）=I（24）=I（25）I（4）=I（5）=I（6）=I（7）=I（14）=I（15）=I（16）=I（17）=I（18）I（10）=I（11）=I（12）。

表1各基本事件结构重要度基本事件结构重要度值基本事件结构重要度值X10.1068X140.0125X20.1068X150.0125X30.2135X160.0125X40.0125X170.0125X50.0125X180.0125X60.0125X190.0250X70.0125X200.0250X80.0156X210.0250X90.0156X220.0250X100.0104X230.0156X110.0104X240.0156X120.0104X250.0156X130.0375X260.21353.3对基本事件重要度的分析从以上所列的顺序可以说明以下几点:

（1）在一个相对密闭的空间,粉尘空气混合物达到爆炸极限和通风不良2个事件结构重要度最大,对顶上事件的影响也最大。

（2）打扫不干净和没有及时清扫也是引发顶上事件的重要原因,仅次于前2个事件。

（3）设备或短路保护装置未装或失灵对顶上事件的影响较大,但次于打扫不干净和没有及时清扫。

（4）物料存在静电摩擦,静电积累达到放电值,设备未设防静电装置等事件的结构重要度虽然高于电器设备不防爆,防爆设施损坏,未装防雷装置等事件,但它们都对顶上事件影响较小。

（5）有人吸烟,没有及时制止,有设备损坏要求维修,没有采取相应的防护措施,过压过流击穿等事件结构重要度较小;过负荷保护装置未装或失灵,超压或超载,电线载流量过小这些事件结构重要度最小。

我们可以参照以上基本事件的结构重要度顺序安排防护措施,加强控制,防止顶上事件的发生。

4防止粮食粉尘爆炸事故的具体措施根据引发粮食粉尘爆炸事故基本事件的结构重要度,制定下列预防措施。

4.1防止粉尘积聚到爆炸极限粉尘积聚达到爆炸极限是粮食粉尘爆炸事故发生的必要条件,因此防止工作场所粮食粉尘达到爆炸极限是预防粮食粉尘爆炸事故最重要的措施。

主要应采取以下措施:

（1）注意工作区的卫生,要经常保持设备表面与地面的清洁,注意经常打扫设备内部的卫生,并且合理布置除尘风网。

采取负压吸尘的方法消除地面、设备和操作中的粮尘。

（2）增强工作区的通风。

装置良好的排风设施,及时排除产生的粮尘,使之达不到爆炸极限。

（3）增加设备的密闭性,防止工作场所粮尘飞扬。

（4）加强检验测定作业区粮尘量,把粮尘质量浓度控制在10mg/m3以下3。

4.2增强通风,防止粮堆自燃要发生自燃必须要达到一定的温度。

从这一点出发,可以说降低温度就可以有效防止自燃。

而降低温度最有效的方法就是加强通风,所以在粮食堆积的地方应加强通风,防止粮堆升温产生自燃。

4.3电气线路应设有良好的保护装置出现电线短路时,如果未设有良好的保护装置,就可能引发电线起火,导致事故的发生。

因此,在电气线路中应设有良好的保护装置（如过负荷保护装置、短路保护装置）,防止发生电线起火。

4.4防止运作设备发生静电放电

（1）在粮食输送过程前应去除粮流中的金属杂质,以避免在输送过程中与输送设备发生摩擦产生静电。

（2）为有效防止运作设备发生静电放电,还必须将运作设备的金属外壳接地,使运作时摩擦产生的静电有一个良好的入地通道,不使静电积累,从而避免设备发生静电放电。

同时对防静电的接地线要定期进行检查,发现损坏及时修复。

4.5电器设备应采用防爆型

（1）电器设备在操作和工作过程中会产生电气火花,防爆型电器设备能使电器内部产生的火花不散布到外部空间去。

因此所有电器设备（包括电力设备,通讯、照明、检测仪器、仪表、电动设备、控制设备等）应做到整体防爆配套。

（2）要定期检查防爆型电器,看其装置是否有损坏,要保持其完好性。

4.6防雷设施要完好未设防雷装置或防雷接地线损坏时,建筑物容易被雷击中产生强烈的火花或电线起火,酿成重大事故。

因此,作业场所所在的建筑物应设防雷装置,其防雷的接地电阻应经检测符合要求。

应定期对防雷装置进行检查,发现防雷接地线损坏应及时修复。

4.7严禁带明火进入工作区

（1）严禁现场吸烟和把火种、火源带入作业区。

如发现应立即制止并给予相应的惩罚。

（2）作业区禁止带电气焊等明火操作工具入内,在不得已的情况下应采取严格的安全措施,并得到主管安全领导批准方可动火。

4.8防止人体产生静电火花人穿着化纤服装工作,由于化纤品易在摩擦过程中产生静电,静电积累到一定能量时,在人与金属设备等接近时就容易发生静电火花。

因此,作业人员应穿棉质服装,在进入工作场所时应对人体进行消除静电措施,防止人体携带静（下转第44页）#55#检验的有关规定见5在用工业管道定期检验规程6）,针对检验中发现的问题及整改情况,和压力试验前的综合检查,确定管道是否符合压力试验要求。

检查主要内容有:

泄漏检查,绝热层和防腐层检查,振动检查,位置与变形检查,支吊架检查,阀门检查,法兰检查,膨胀节检查等。

（3）安全防护设施检查。

影响管道压力试验的附设部件或其他物体,是否按要求进行清理或拆除;为检验而搭设的脚手架、轻便梯等设施是否安全牢固,便于检验或检测;是否切断与管道或相邻设备有关的电源,并拆除保险丝,设置明显的安全标志;用盲板隔断的部位是否设置明显的标志;防静电接地电阻和法兰的导线连接是否符合要求;压力表、安全阀、爆破片、紧急切断装置及其联接等安全防护装置是否符合有关标准要求。

5应急救援预案压力试验的施工单位在试压方案中应有应急救援预案。

且制订的应急救援预案应与企业内部整体应急救援预案衔接,且切实可行,方能保证应急救援预案充分发挥作用。

应急救援预案至少应包括以下内容:

对可能出现的意外事件的预防措施和医疗急救措施等。

通常工业管道管线较长,试验时要进行巡视,通信联络应保持畅通,以便及时应对突发事件所采取的通信联络方式。

与企业生产部门的信息沟通,在突发事件情况下企业能迅速做出生产调整安排。

6压力试验要求液压试验应遵守下列规定:

（1）液压试验应使用洁净水,当对奥氏体不锈钢管道或对连有奥氏体不锈钢管道或设备的管道进行试验时,水中氯离子不得超过2510-6。

当采用可燃液体介质进行试验时,其闪点不得低于50e。

（2）试验前,注液体时应排尽空气。

（3）试验时,环境温度不宜低于5e,当环境温度低于5e时,应采取防冻措施。

（4）试验时,应测量试验温度,严禁材料试验温度接近脆性转变温度。

（5）承受内压的地上钢管道及有色金属管道试验压力应为设计压力的1.5倍,埋地钢管道的试验压力应为设计压力的1.5倍,且不得低于0.4MPa。

（6）当管道与设备作为一个系统进行试验时,管道的试验压力等于或小于设备的试验压力时,应按管道的试验压力进行试验;当管道试验压力大于设备的试验压力,且设备的试验压力不低于管道设计压力的1.15倍时,经建设单位同意,可按设备的试验压力进行试验。

（7）对位差较大的管道,应将试验介质的静压计入试验压力中。

液体管道的试验压力应以最高点的压力为准,但最低点的压力不得超过管道组成件的承受力。

（8）液压试验应缓慢升压,待达到试验压力后,稳压10min,再将试验压力降至设计压力,停压30min,以压力不降、无渗漏为合格。

（9）试验结束后,应及时拆除盲板和膨胀节限位设施,排尽积液。

排液时应防止形成负压,并不得随地排放。

（10）当试验过程中发现泄漏时,不得带压处理。

消除缺陷后,应重新进行试验。

气压试验应遵守下列规定:

（1）承受内压钢管及有色金属管的试验压力应为设计压力的1.5倍,真空管道的试验压力应为0.2MPa。

当管道的设计压力大于0.6MPa时,必须有设计文件规定或经建设单位同意,方可用气体进行压力试验。

（2）严禁使试验温度接近金属的脆性转变温度。

（3）试验前,必须用空气进行预试验,试验压力宜为0.2MPa。

（4）试验时,应逐步缓慢增加压力,当压力升至试验压力的50%时,如未发现异状或泄漏,继续按试验压力的10%逐级升压,每级稳压3min,直至试验压力。

稳压10min,再将压力降至设计压力,停压时间应根据查漏工作需要而定。

以发泡剂检验不泄漏为合格。

（5）输送剧毒流体、有毒流体、可燃流体的管道必须进行泄漏性试验。

泄漏性试验应按规定进行。

7结语工业管道压力试验虽然存在危险,但只要我们认识到危险的存在,采取相应的措施,就能保证工业管道压力试验安全顺利进行。

（收稿日期:

2007-03-05）（上接第55页）电,生产设备也应有良好的接地装置。

4.9电气线路布置应规范电气线路应采用沿墙或桥梁方式进行布线,防止相与相或相与地之间短路的发生。

电线的载流量应根据负荷大小确定,电线载流量不得小于设计载流量4。

有效地防止粉尘爆炸,除了上面所列的防止措施以外,科学的泄爆也是必要的。

当粉尘发生爆炸时,压力冲破泄爆口而迅速释放,从而降低爆炸的破坏程度。

因此,应在易爆设备或管道上设置泄爆口。

5结语通过对事故树的分析可知,事故的发生是多个不安全因素共同作用的结果。

粮食粉尘爆炸事故树中共有26个基本事件,32个最小割集,说明粮食粉尘发生爆炸有32种可能。

通过求解影响顶上事件发生的基本事件结构重要度,确定影响顶事件发生的主要原因,为对基本事件采取控制措施的先后重要度顺序指明了方向,并由此出发,提出了有效的预防粉尘爆炸事故的具体措施。

参考文献1李德钊.烟火药配制爆炸事故树分析.花炮科技与市场,2006

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33-35.（收稿日期:

2006-10-16）#44#