空分主冷凝蒸發(fā)器爆炸的故障樹(shù)分析

第11卷第3期妻全與鄭境季Vol 11 No. 32011年6月Joumal of Safety and EnvironmentJune, 2011文章編號:100-604(2011)093016402必須經(jīng)過(guò)空氣壓縮、凈化液化、精餾、產(chǎn)品輸送等基本過(guò)程空分主冷凝蒸發(fā)器爆炸的空分設備主冷凝蒸發(fā)器處于精餾階段,是產(chǎn)生相變的熱交換設備。它借助于從上塔下流的液氧蒸發(fā)來(lái)冷凝由下塔上升的故障樹(shù)分析氣氮,產(chǎn)生氣氧和液氮。除部分作為產(chǎn)品外,主要保證上,下塔精餾過(guò)程的正常進(jìn)行。當一些未被清除的有害雜質(zhì)存在的安然,於孝春時(shí)候,由于它們在液氧液空中的飽和蒸氣壓極小,無(wú)法隨蒸南京工業(yè)大學(xué)機械與動(dòng)力工程學(xué)院南京21000)發(fā)氣體帶走,極易在主冷處被數倍數十倍的濃縮;而主冷凝蒸發(fā)器存在于大量的液氧環(huán)境,因此,在有害雜質(zhì)和液氧共存摘要:基于故障樹(shù)分析的方法結合大敞國內外曾發(fā)生的事故,以的主冷處很容易發(fā)生爆炸事故?？辗种骼淠ㄊ鹿蕿轫斒录?采用布爾代數運算法則求解得到8個(gè)最小割集,通過(guò)比較結構重要度得出控制系統失效和液氧排放不連2空分主冷凝蒸發(fā)器爆炸的故障樹(shù)圖的建立續這兩個(gè)基本事件的重要度最大,即控制系統失效和液氧排放不連續在故障樹(shù)結構中對頂事件發(fā)生的影響程度最大。因此為了防止主冷爆炸的發(fā)生,要連續排放一定量的液氧,且控制系統監控的準確性也故障樹(shù)是特殊的倒立樹(shù)狀邏輯因果關(guān)系圖,把各事件之是非常重要的。間的因果關(guān)系利用事件符號、邏輯門(mén)符號描述出來(lái)。本文根關(guān)鍵詞:安全工程;主冷凝蒸發(fā)器;爆炸;故障樹(shù)分析據某廠(chǎng)提供的資料,并通過(guò)大量的國內外發(fā)生的事故,結合本中圖分類(lèi)號:X9134文獻標識碼:A廠(chǎng)的實(shí)際情況,總結若干導致空分主冷凝蒸發(fā)器爆炸事故Dol:10.3969/j.isn.1009609.2011.03.040(T)的因素引言1)液氧中可燃物含量超標(E1);引火源(E2);碳氫化合物含量超標(E3);靜電火花(E4);撞擊火花(E);分子篩吸附近年來(lái)隨著(zhù)國民經(jīng)濟的日益增長(cháng),在冶金、石化、化工和器失效(E6)航天等工業(yè)領(lǐng)域,大中型空分設備得到迅速發(fā)展和廣泛應用。2)分子篩吸附飽和(X1);分子篩吸附能力差(x2);控制20世紀影響最大的馬來(lái)西亞某公司空分設備的大爆炸、我國系統失效(X3);液氧排放不連續(X4);固體碳氫化合物與器某鋼鐵廠(chǎng)600m3/h空分設備主冷爆炸以及某乙烯化工有限壁及主冷通道的摩擦撞擊產(chǎn)生電壓(X5);接地不良(x6);壓公司600m/h空分設備的空分塔爆炸等都造成了不同力脈沖(x,);氣流沖擊(X3);固體顆粒摩擦撞擊(x,)?？辗殖潭鹊娜藛T和財產(chǎn)損失。這些爆炸均為主冷爆炸空分設備主冷凝蒸發(fā)器的故障樹(shù)圖見(jiàn)圖1的爆炸主要源于主冷凝蒸發(fā)器的爆炸?？梢?jiàn),防止主冷的爆炸是保證空分產(chǎn)業(yè)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵舉措之一。導致爆炸的因3最小剖集的求解素很多,為系統分析不同因素對爆炸的影響將故障樹(shù)分析的如果頂事件(T)發(fā)生,則根據布爾代數運算法則求解得方法應用到主冷凝蒸發(fā)器爆炸影響因素分析中,以確定關(guān)鍵T=E1E2=(E3X4)(E4+E5)=(E6X3X)(X5X6+的影響因素。X+X8+X)=[(X1+X2)X3Xl](X3k6+x+X3+X)=20世紀60年代美國首先在民兵式導彈發(fā)射控制系統的(x1x3X4+x2xx)(x3x+x,+X+x)設計中使用故障樹(shù)分析對導彈的隨機失效問(wèn)題成功地做出了xx2x,x3x+x2x3x,x3x+x1xx,x+Xxx,x1預測,后來(lái)擴展到核能工業(yè)宇航工業(yè),目前已推廣到電子、機械、化工、交通土建等一般工業(yè)領(lǐng)域。故障樹(shù)分析是研究系X1X3X4X+2Mx+k2X3X4k3+X2x3X4X統或裝置發(fā)生故障的各種直接或間接原因的方法,它可以幫助人們尋找潛在事故或進(jìn)行事故的診斷,為改進(jìn)安全設計制定安全技術(shù)對策,采取安全管理措施和事故分析提供依據2宋元寧等3采用故障樹(shù)分析的方法指出,空分塔良好的靜電接地和防止空分塔乙炔超量非常重要。胡連梅“利用故障樹(shù)分析法分析了引起彩色顯示器故障的原因,并采用布爾代數法求最小割集來(lái)進(jìn)行故障定性分析,找出故障元器件。馮長(cháng)根等應用故障樹(shù)分析法得出對涂層質(zhì)量影響最大的4個(gè)因素。本文將主冷凝蒸發(fā)器爆炸作為一個(gè)系統,分析導致主冷凝蒸發(fā)器爆炸發(fā)生的主要原因。1主冷的工藝特點(diǎn)在空分設備中,從原料空氣到分離成產(chǎn)品并輸送到用戶(hù),da普收稿日期:2010-08-09圖1空分主冷凝燕發(fā)器爆炸故障樹(shù)圖作者篇介:安然,碩土研究生,從事壓力容器與管道的可靠性分析F.1 Diagn of fok tree of a研究;於孝春(通信作者),副教授從事壓力容器與管道的可靠性分析研究, yunchun@ sna. CU542011年6月安然,等:空分主冷凝蒸發(fā)器爆炸的故障樹(shù)分析Ine, 2011該故障樹(shù)共有9個(gè)基本事件,計算得到最小割集8個(gè)。產(chǎn)過(guò)程中要對其給予重視避免事故的發(fā)生。(參考文獻):月=1xXP1};P=1Xx,;1 GU Fumin(顧福民). Explosion accident of air separation column iP6=IX2 X,X X,I P,=lX2 X,X, X,I: Ps= X2X,XXgI90th and their lessens[ J]. Low Temperature and Specialy Gases(E與特氣),2002,20(1):33-36結構重要度分析[2] DAI Shuhe(戴樹(shù)和).Eng; ineering risk analysis technolog(工程風(fēng)險分析技術(shù))[M]. Beijing: Chemical InduStry Pre,2007:76-77根據四元、五元最小割集各自出現的頻率不同,由近似判(3] SONG Yuanming宋元寧), WANG Xin(王新), ZHAO Yinong((趙亦R),e al, Fault tree analysis method for air separating tower exp斷法得出基本事件的結構重要度為:l(1)=I(2)、(3)=[J]. Journal of Safety and Environment(安全與環(huán)境學(xué)報),2003(2):69-70.r(4)、(5)=I(6)、I(7)=I(8)=I(9)。因此,只要判斷[4] HU lianmei(胡連梅). Application of fault tree(1)、I(3)、I(5)、(7)的大小即可。analyzing the failure of color display[門(mén)]. Instrumental Technique(儀表技術(shù)),2009(12):71-73在故障樹(shù)分析方法中,基本事件有3個(gè)重要度:結構重要[5] FENG Changgen(馮長(cháng)根), WANG Daxiang(王大祥), WANG Yaju度、概率重要度和臨界重要度。因為不知道給定系統基本事王亞軍),etal. Using fault tree analysis to find out major factors件的可靠度,所以本文采用結構重要度進(jìn)行比較,在可靠性分cting Al20, coating[ J]. Journal of Safety and environmen(*A配時(shí),基本事件的初始可靠度取0.5。由于結構重要度的值6] HE Mingli(何明扎), XIANG Xiaodong(向曉東), GUO Yiliang(郭等于各個(gè)基本事件發(fā)生概率為05時(shí)的概率重要度,則本文AfE). New approach on system reliability distribution by componentimportance in FTA[J]. Safety and Environmental engineering(*A利用概率重要度公式來(lái)計算結構重要度,從而得出結構重要與環(huán)境1程),200,16(4):62-65度順序6。[7] LIU Donglai(劉東來(lái)),凵 Shiquan(李世泉). The CAD study on faultagnosis of the air-separation planti[. Cryogenic Technolog(深冷技頂事件發(fā)生的概率為P(T),而系統的可靠度P(T)=1術(shù)),1995(1):16-18如果所有基本事件相互獨立,則Fault tree analysis method for air separating7(1) ajor condensation evaporatorAN Ran, YU Xiao-chun式中c為第j個(gè)最小割集;k為最小割集總數;q為基本事( School of Mechanical and Power Engineering, Nanjing University of件i的失效概率重要度分析確定各基本事件對頂事件的影響程度,即對系統的可靠性。重要度越大,頂事件發(fā)生的可能性就越大,即Abstract: Based on the theoretical and practical analysis of large影響越顯著(zhù),對系統的可靠性也就越小。present a new approach to analyzing eight smallest cutting sets and the當各基本事件概率q;為定值05時(shí),可計算出概率重要 corresponding structural" equences by using the Fault Tree Analysis(1)=aP(T)/q(2) may have significant impacts on the explosive accidents of the major則I(1)=q3q49596+q2q4q+qq4q+q3q49將q;=0.5代condensation evaporators. For the convenience of analysis, we havecome up with the concept of three essentials for the basic likely acci-人,得I(1)=0.4375。同理(1)=1(2)=04375;/(3)= dents; the structure essential, the probability essential and the criti1(4)=0.875: 1(5)=1(6)=0.125: /(7)=1(8)=1(9)=0.25. cality essential. On the condition with no regard to the three easels of basic events, it was only possible to seek the major causes從以上計算結果可以比較結構重要度大小順序為:1(3) leading to the explosion accidents by seeking the fault by analyzingI(4)>I(1)=1(2)>(7)=I(8)=l(9)>(5)=(6)。them with its initial essential, which is equal to 0.5.However,the上述重要度的計算結果表明,X3X4兩個(gè)基本事件的重 value of structure essential is also equal to the probability essential of要度最大,也即他們對故障發(fā)生的影響最嚴重,在主冷的運行each basic event probability, which is also equal to 0.5. Obtained bycounting the structure essential, it can be concluded that discharging及操作中尤其要加以重視但是也不能忽視其他次要事件的_ certain amount of oxygen discontinuously and the accuracy of moni發(fā)生。要結合重要度的結果,綜合分析各個(gè)基本事件之間的 toring the control system failure are two basic events that may accountfor the accident-incidence. It means that discharging a certain amount內在聯(lián)系,建立起一套完整的預防主冷凝蒸發(fā)器爆炸的措施。 of oxygen discontinuously and the accuracy of monitoring control sys由于缺乏各個(gè)基本事件的失效概率,無(wú)法對故障樹(shù)進(jìn)行 tem failure may have greatest impact on the top events in the fault定撒分析。因此,本文應用故障樹(shù)分析的方法最根本的目的tce. Hence, in order to reduce the explosive accidents of the major是找出導致事故發(fā)生的請多因素及其相互之間的邏輯關(guān)系。= mount of oxygen continuousl:hdeu然后運用相應的數學(xué)運算對各基本事件的影響程度進(jìn)行比 ystem monitoring is also of great essential. Therefore, it is necessary較,即進(jìn)行定性評價(jià)。to establish a whole set of explosion prevention measures of the majorcondensation evaporator, which should be combined with the results5結論of the intrinsic link among the basic events. At the same time, otherminor events shouldn t be ignored. Therefore, the fault tree analy應用故障樹(shù)分析的方法對引起主冷凝蒸發(fā)器爆炸的影響method is expected to be in a position to provide a significant founda因素進(jìn)行分析。根據現場(chǎng)調研和對已發(fā)生事故的研究找到 tion evaporatortion for regular safe production that is going on in the major condensa了導致主冷凝蒸發(fā)器爆炸的9個(gè)重要因素。通過(guò)對各影響因 Key words: safety engineering; major condensation evaporator;拿的影響程度進(jìn)行的定性分析,得到對主冷凝爆炸影響最大的兩個(gè)因素,即控制系統失效和液氧排放不連續。在安全生 Article ID:l0096094(2011)030ode:ACLC number: x913 4165