【導(dǎo)讀】城市燃?xì)廨斉涔艿里L(fēng)險(xiǎn)已成為城市燃?xì)夤こ碳毙柩芯康闹匾n題之一。輸配管道基本事件的重要度計(jì)算公式。從二個(gè)方面即產(chǎn)品危害和擴(kuò)散影響入手，建立了城市燃?xì)廨斉涔艿朗Ш蠊脑u(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其等級(jí)的劃分。以判斷矩陣廣義一。致性變換為基礎(chǔ)給出了城市燃?xì)廨斉涔艿栏鱾€(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重確定方法。該方法不僅可以對(duì)風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，也可。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展趨勢(shì)給出預(yù)測(cè)。聯(lián)系數(shù)矩陣的風(fēng)險(xiǎn)表征新方法，在傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)矩陣中引入了定量元素。

　　

【正文】 的前提，沒有危險(xiǎn)就無所謂風(fēng)險(xiǎn)。危險(xiǎn)客觀存在，無法改變 ， 但風(fēng)險(xiǎn)卻在很大程度上隨人們的意志而改 變 [49,51]。即 人們可以 通過改變事故發(fā)生的概率且一旦出現(xiàn)危險(xiǎn) ，可以采取措施來防范，實(shí)施規(guī)避危險(xiǎn)策略，達(dá)到減少損失的程度。 （ 2） 城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)的概念 基于本文評(píng)價(jià)的目的，城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)是指 管道 失效可能性與失效后果的綜合度量。也 可用 管道發(fā)生特定危害事件的概率 與事故造成損失的函數(shù)來表示 。 對(duì)于城市燃?xì)廨斉涔艿?來說，設(shè)整個(gè)管網(wǎng) 共劃分為 n 段管段，每個(gè)管段有可能出現(xiàn)m種事故類型，則整個(gè)城市燃?xì)廨斉涔芫€ 的風(fēng)險(xiǎn)值 為 [52,53]： 西南石油大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 13 ? ?? ?? ?? ? ??nj ijmi ijnjmi ij cpfRR 1 11 1 ),( （ 21） 式中 R— 整個(gè)管道 的總風(fēng)險(xiǎn)值； ijR — 第 j 段管段的第 i 項(xiàng)事故的風(fēng)險(xiǎn)值； ijp — 第 j 段管段的第 i 項(xiàng)事故的概率； ijc — 第 j 段管段出現(xiàn)第 i 項(xiàng)事故的后果損失。 燃?xì)夤艿谰哂械娘L(fēng)險(xiǎn)特征 城市燃?xì)廨斉涔艿谰哂腥缦碌囊恍┨?征 [32]： （ 1）燃?xì)夤艿乐苓叚h(huán)境的變化 較大，由于城市燃?xì)夤艿辣椴汲鞘械拿總€(gè)角落，其周邊環(huán)境在十幾米或者幾百米都會(huì)截然不同； （ 2）城市燃?xì)夤艿浪?jīng)過線路的地形地貌波動(dòng)較小，多為水泥或?yàn)r青路面覆蓋，因此遭受自然力的影響不大；但由于燃?xì)夤艿来┛缭綐蛄骸⒌缆放c房屋等各種的構(gòu)筑物，地下其他管 線縱橫交錯(cuò)，因此受人為破壞的可能性較大； （ 3）城市燃?xì)廨斉涔艿乐饕禽斔吞烊粴獾冉?jīng)過良好加工處理后的氣體，內(nèi)部介質(zhì)變化不大，由于大氣或內(nèi)部腐蝕不太明顯，主要是管道周圍的土壤腐蝕； （ 4）燃?xì)廨斉涔艿?一般位于人口密集的地區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，一旦發(fā)生泄露，容易導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故，因此其泄露后果比較嚴(yán)重； （ 5）由于輸配管道比長輸管道的年代長，因此輸配管道采用了不同的設(shè)計(jì)技術(shù)和不同的管道材料； （ 6）城市燃?xì)廨斉涔艿缹?duì)大型設(shè)備需求較少；雖然燃?xì)獾膲毫扔懈邏?，也有中壓和低壓，但輸送壓力波?dòng)較小，大體上是穩(wěn)定的恒壓 運(yùn)行，基本不需大型的變壓設(shè)備。 城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn) 評(píng)價(jià) 的概念 （ 1）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)概念 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是依據(jù)現(xiàn)存的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)、 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及準(zhǔn)則，對(duì)危害 結(jié)果 分析 后 得出系統(tǒng)發(fā)生危險(xiǎn)的可能性及其后果嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià) [51]。 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可以充分揭示危險(xiǎn)的存在以及發(fā)生的可能性。利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，達(dá)到尋求最低事故率，最小的損失以及最優(yōu)的投資效益。 （ 2）城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)概念 城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)就是依 據(jù)現(xiàn)存的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，評(píng)價(jià) 標(biāo)準(zhǔn)以及準(zhǔn)則，通過對(duì)城市輸配管道中的失效可能性與失效后 果分析后，得出城市輸配管道 發(fā)生危險(xiǎn)的可能性及其后果嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)。 城市燃?xì)廨斉涔艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用研究 14 燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)需確定的要素 城市燃?xì)廨斉涔艿里L(fēng)險(xiǎn)是指管道失效可能性與失效后果的綜合度量，因此基于評(píng)價(jià)目的，在對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，需要解決以下幾個(gè)方面的問題： （ 1）對(duì)要評(píng)價(jià)的管段，其失效的可能性有多大； （ 2）對(duì)要評(píng)價(jià)的管段，其失效的后果有多大； （ 3）為了綜合有關(guān)管道的失效可能性及失效后果，其每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重是多少； （ 4）如何對(duì)失效可能性與失效后果進(jìn)行綜合來對(duì)某一管段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)。 只有把以上的 4 個(gè)問題給與清晰地回答，才能夠給出有關(guān)管道風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)。 評(píng)價(jià)時(shí)的基本設(shè)想 及 管線分段的原則 本文對(duì)城市燃?xì)?輸配管道 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，有幾個(gè)基本的設(shè)想，概括如下： （ 1）獨(dú)立性。由于危險(xiǎn)是由外部因素施加于所評(píng)價(jià)的系統(tǒng)造成的，因此對(duì)影響風(fēng)險(xiǎn)的每個(gè)參數(shù)分別單獨(dú)考慮，而與其他因素?zé)o相關(guān)性，都是獨(dú)立地對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)程產(chǎn)生影響。 （ 2）最糟狀況。對(duì)于所評(píng)價(jià)的管段應(yīng)依據(jù)最糟狀況來決定評(píng)價(jià)的結(jié)果，即認(rèn)為該管段全部為最糟的情況。 （ 3）主觀性。評(píng)價(jià)結(jié)果以及各指標(biāo)的權(quán)重，是建立在專家經(jīng)驗(yàn)及其判斷的基礎(chǔ)上。 對(duì)于城市燃?xì)廨斉涔艿?來說，全線并不均有一樣的潛在風(fēng)險(xiǎn)，隨著沿線狀況改變，風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)隨之改變。 為了評(píng)價(jià)的客觀性與正確性， 需要對(duì)管道進(jìn)行分段，但同時(shí)又要考慮到分段可能會(huì)造成評(píng)價(jià)精度的下降和成本的增大 [7]。因此，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)者應(yīng)該 制定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)管道分段，最好分段原則就是只要有重 大變化，就可插入一個(gè)劃分點(diǎn)?？筛鶕?jù)以下等級(jí)順序 來進(jìn)行分段：材料類型 ；壓力變化或管徑變化；人口密度；土壤狀況；包覆層狀況； 管道使用年限等。 城市燃?xì)?輸配 管道 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)遵循的原則與 步驟 （ 1） 遵循的原則： 1）科學(xué)性原則 科學(xué)性原則 是指風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法必須能 夠反映客觀實(shí)際，評(píng)價(jià)結(jié)論要盡可能地符合實(shí)際情況。對(duì)于城市燃?xì)?管道 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)來說， 要有充分的理論和依據(jù)，以保障評(píng)價(jià)方法與評(píng)價(jià)結(jié)果 的科學(xué)性 [5]。 2）系統(tǒng)性原則 系統(tǒng)性原則是指 對(duì)研究對(duì)象要進(jìn)行詳細(xì)剖析，了解其各組成部分的相關(guān)與約束關(guān)系。城市燃?xì)廨?配管道 的風(fēng)險(xiǎn)存在于各個(gè)方面，只有對(duì)其各個(gè)組成部分與各種情況進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致的解剖，研究其各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相關(guān)和約束關(guān)系， 在被評(píng)價(jià)對(duì)象提供真西南石油大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 15 實(shí)、合理以及系統(tǒng)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和資料的基礎(chǔ)上， 才能最終評(píng)價(jià)出輸配管道 風(fēng)險(xiǎn)的大小 。 3）綜合性原則 綜合性原則是指 在面對(duì)評(píng)價(jià)千差萬別的對(duì)象時(shí)，要綜合考慮各種因素的 影響 。城市燃?xì)廨斉?管道 風(fēng)險(xiǎn) 評(píng)價(jià)的對(duì)象差別較大，涉及到各個(gè)方面 ，應(yīng)考慮動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的情況，以及存在的潛在 事故鏈條，靈活采用各種評(píng)價(jià)方法，取長補(bǔ)短 。 4）適用性原則 適用性原則是指 評(píng)價(jià)方法要適合企業(yè)的具體情況，具有可操作性，方法簡單，結(jié)論明確，效果要顯著，為企業(yè)所接受。 城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)的 評(píng)價(jià) 方法，要能夠 滿足風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的目的，提供所需的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，計(jì)算過程盡量的簡單，所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)少和容易獲取 。 （ 2） 評(píng)價(jià)步驟 針對(duì)城市燃?xì)廨斉涔艿?的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，包括準(zhǔn)備階段、風(fēng)險(xiǎn) 因素的辨識(shí)與分析 、 確定評(píng)價(jià)方法 、 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 、 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)論 及建議 [51]， 具體 論述如下 。 1） 準(zhǔn)備階段 明確 城市燃?xì)廨斉涔艿?的評(píng)價(jià) 范圍， 深入 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、 細(xì)致 收集 和整理 國內(nèi)外相關(guān)的資料； 了解同類設(shè)備或者工藝生產(chǎn)和事故狀態(tài)等方面的情況，為實(shí)施評(píng)價(jià)做好準(zhǔn)備。 2） 風(fēng)險(xiǎn)因素的辨識(shí)與分析 根據(jù)城市燃?xì)廨斉涔艿?周邊環(huán)境，工藝流程和場(chǎng)所的特點(diǎn)識(shí)別和分析潛在的風(fēng)險(xiǎn)；針對(duì)管道 的特點(diǎn)劃分評(píng)價(jià)單元且使其相互獨(dú)立，有明顯的界限特征。 3） 確定評(píng)價(jià)方法 根據(jù) 城市燃?xì)廨斉涔艿?的特點(diǎn)選擇科學(xué)、合理、適用的定性或定量評(píng)價(jià)方法 。 4） 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 根據(jù)選擇的評(píng)價(jià)方法對(duì) 城市 燃 氣 輸配 管道 的 風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性或定 量的評(píng)價(jià)， 最終 能夠提供風(fēng)險(xiǎn)的分級(jí)，為制定安全對(duì)策措施提供科學(xué)依據(jù) 。 5） 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)論 列出 城市燃 氣 輸配 管道 主要風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)結(jié)果，確定管理應(yīng)重點(diǎn)防范的重大危險(xiǎn)， 給出消除或減弱風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)、對(duì)策和管理措施的建議， 制定預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案，達(dá)到消減風(fēng)險(xiǎn)，控制風(fēng)險(xiǎn)的目的。 本章小結(jié) 本章 通過對(duì)城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的概述， 闡述了如下的內(nèi)容： （ 1） 給出 了 城市燃?xì)獍雌鋪碓磁c生產(chǎn)方式的 分類。 （ 2）在分別定義 城市燃?xì)廨斉涔艿?系統(tǒng)與城市燃?xì)廨斉涔艿?概念的基礎(chǔ)上， 指出了 城市燃?xì)廨斉涔艿?只是城市燃?xì)廨斉涔?道 系統(tǒng)的 一個(gè)組成部分， 界定了本文的研究范圍， 并給出了城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 城市燃?xì)廨斉涔艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用研究 16 （ 3）介紹了城市燃?xì)廨斉涔艿?壓力的分級(jí)。 （ 4）通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn) 概念 的分析，給 出 了城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)的概念 。 （ 5）通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)概念的分析，給 出了城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的概念。 （ 6）闡述了 城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)遵循的原則與步驟。 西南石油大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 17 第 3 章 燃?xì)?輸配管道 失效因素 故障樹 的建立與 分析 故障樹 分析概述 故障樹分析于 1961 年由美國的貝爾實(shí)驗(yàn)室首先 成功 應(yīng)用于民兵導(dǎo)彈的發(fā)射控制系統(tǒng) 可靠性研究 中 [54]； 1965 年， 波音公司在系統(tǒng)安全年會(huì)上正式發(fā)表了上述成果； 1974年，美國原子能委員會(huì)在其核電站安全評(píng)價(jià)報(bào)告中主要用了故障樹的 分析技術(shù)。 我國在1978 年開始這方面的研究，并于 1989 年頒布了故障 樹分析的國家軍用標(biāo)準(zhǔn)（ GJB768）。近十幾年來，該分析技術(shù)發(fā)展迅速，已廣泛應(yīng)用于核工業(yè)、航空航天、機(jī)械電子、兵器船舶、石油化工等領(lǐng)域 的可靠性與安全性分析之中 。 故障樹是一種倒立的樹狀邏輯因果關(guān)系圖，用規(guī)定的事件符號(hào)、邏輯門符號(hào)及轉(zhuǎn)移 符號(hào)來描述系統(tǒng)內(nèi)各種事件之間的因果關(guān)系。故障樹分析是對(duì)復(fù)雜 系統(tǒng)進(jìn)行可靠性、安全性分析及預(yù)測(cè)的一種方法。該方法不僅能對(duì)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，而且能對(duì)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性和定量分析，具有適用范圍廣、簡明形象的特點(diǎn)，體現(xiàn)了系統(tǒng)、預(yù)測(cè)的特點(diǎn)。 失效是指某種設(shè)備失去了它的應(yīng)有功能，不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。事故是指導(dǎo)致生命、財(cái)產(chǎn)和收入等損失的事件。 通過故障樹 分析 可以看出系統(tǒng)變化的 過程及各個(gè)要素之間的相互關(guān)系， 檢查出 系統(tǒng)中每個(gè)組成要素 失效 能 對(duì)事故發(fā)生所起的作用，從而能夠判別出 系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能途徑以及危害性。 城市燃?xì)?輸配 管道 失效因素的 故障樹分析一般按以下步驟進(jìn)行 ： 1熟悉燃?xì)?輸配 管道 根據(jù)城市燃 氣 輸配 管道的工藝和操作內(nèi)容，對(duì)管道 的任務(wù)、功能、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件等各個(gè)方面有一個(gè)全面、清晰的了解 。 2建立燃?xì)?輸配 管道 故障樹 在 繪制 燃?xì)?輸配 管道的故障樹 時(shí) ， 首先要將燃?xì)夤艿?中最不希望發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)事件作 為頂事件 （故障樹分析中關(guān)心的結(jié)果事件，結(jié)果事件是故障樹分析中由其他事件或事件組合所導(dǎo)致的事件） 繪制在圖的上面，頂事件為樹根，枝葉向下蔓延。在頂事件下面列出其發(fā)生的直接原因，并按照他們的 邏輯關(guān)系，用邏輯符號(hào)將頂事件與其直接原因連接起來。 以此類推，直至 追溯到基本事件 （是在特定的故障樹分析中無須探明 其發(fā)生原因的底事件） 或初始事件為止，即不能再分解或不必再分解的事件為止。 3故障樹的定性分析 定性分析的目的是尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因 ， 識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的所有可能的失效模式集合 ， 尋求失效的最小割集 。 所謂割集是指一組事件的集合，當(dāng)這些事件全部發(fā)生時(shí)，頂事件必然發(fā)生。一個(gè)不能再進(jìn)一步簡化的割集，稱為最小割集。 最小割集代表系統(tǒng)一定程度上 的風(fēng)險(xiǎn)性大小，找到了最小割集，就可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，以便 采取有針對(duì)性的措施，盡可能地消除薄弱環(huán)節(jié)的安全隱患。 城市燃?xì)廨斉涔艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用研究 18 4故障樹的定量分析 故障樹定量化的任務(wù)是估計(jì)或者計(jì)算系統(tǒng)基本 事件發(fā)生 的概率， 在此基礎(chǔ)上， 確定底事件及割集的發(fā)生對(duì)頂事件發(fā)生的影響程度以分析系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié) 。 通過對(duì)故障樹的分析， 首先求出基本事件或最小割集的發(fā)生概率，然后以故障樹作為計(jì)算模型，在已知各基本事件或最小割集發(fā)生概率的情況下，依次應(yīng)用邏輯運(yùn)算法則，算出頂上事件的發(fā)生 概率； 通過計(jì)算所有基本事件或割集的概率重要度，進(jìn)行比較，給出其按概率重要度的排序， 該排序反映了每個(gè)基本事件 或割集 在故障樹 中對(duì)頂事件發(fā)生所造成的影響 ，按重要度的大小分配企業(yè)的各種資源，從而降低管道整體的失效概率，最終 為制定和選擇最優(yōu)措施提供依據(jù) 。 故障樹分析的術(shù)語和符號(hào) 文獻(xiàn) [54， 55， 56]給出了 故障樹 常用的 幾種事件符號(hào)和邏輯符號(hào)，其符號(hào)的圖形表示以及 含義 如表 31所示 。 表 31 故障樹常用事件符號(hào) 與邏輯符號(hào) 序號(hào) 符號(hào) 名稱 符號(hào)含義說明 1 圓形事件 基 本事件：無須探明其發(fā)生原因的底事件 2 矩形事件 結(jié)果事件：位于底事件與頂事件之間的事件 3 三角形事件 轉(zhuǎn)移事件：將樹的某一完整部分轉(zhuǎn)移到另一處復(fù)用 4 菱形事件 應(yīng)探其原因但暫時(shí)不必或 暫時(shí)不能探明其原因的底事件 5 與門 當(dāng)且僅當(dāng)所有輸入事件發(fā)生時(shí)，輸出 事 件 才發(fā)生 6 或門 當(dāng)輸入的事件至少一個(gè)發(fā)生時(shí)，輸出事件就發(fā)生 城市燃?xì)?輸配 管道 失效 故障樹的建立 故障樹分析的起點(diǎn)是 根據(jù) 建樹的基本規(guī)則以及 管道 可能發(fā)生事故的程度， 選擇一個(gè)最關(guān)心的 事件，即 把管道 發(fā)生 大的災(zāi)害或事故作為頂端事件 。本文 把管道失效作為頂端事件，而引起該失 效的直接原因是管線泄漏與管線斷裂，其中任何一個(gè)原因的發(fā)生都會(huì)導(dǎo)致 管道失效。因此把這兩個(gè)直接原因作為次頂事件， 重復(fù)上述步驟， 依次 演繹 類推，層層向下分析，直到所有的輸入事件不能再分解或沒有必要 再 分解為止。在參考文獻(xiàn)[26， 57， 31， 58]的 基礎(chǔ)上， 最終