运用Bow-Tie及事故、事件树理论开展企业重大风险分析管控

郑方明

摘要：现阶段为了进一步降低生产成本，减少非计划停工，提高装置运行效率和整体经济效益，炼化企业通过加强生产、设备、安全等管理，不断延长装置停工检修周期，从原本的三年一修转变为四年甚至五年一修，但随之而来的是长周期运行，设备、管线的腐蚀等造成减薄、泄漏等严重的安全风险，部分企业已将运行末期的设备泄漏风险上升为公司级重大风险进行管控，因此做好与其配套的风险识别与评估便是实现风险管控和措施落实的前提。本文简要阐述了Bow-Tie分析技术的背景，模型框架，关键词释义及分析过程，同时运用事故树理论，计算某正常生产运行中的炼化企业所涉及重大风险管控的典型案例，表明了Bow-Tie分析对于开展风险识别，筹划风险减缓措施，填补安全管理漏洞，保证管控措施有效运行，实现重大风险降级具有指导性的意义和推广价值。

关键词：重大风险  风险分析

一、Bow-Tie分析的模型框架

为了对“装置运行末期腐蚀泄漏发生事故” 这一某企业公司级重大风险进行有效风险分析，构建装置运行末期安全管控的Bow-tie模型， 首先，应明确可能造成腐蚀泄漏的风险事件，然后通过对装置运行过程中 识别出的典型风险事件： 腐蚀穿孔、 管线开裂， 进行事故树定性分析， 计算各基本事件的重要度， 找出对顶事件的影响程度最大的基本事件; 最后，按采取措施消除源头， 设置风险预防办法， 防止事态恶化 以及减轻事故事件后果的优先级在装置运行过程中加以实施 事故前的预防措施， 提出事故前预防屏障及事故后保护屏障，构建 装置运行安全模型。下面以某炼化企业装置运行末期工艺管线腐蚀减薄造成泄漏发生事故风险为例，逐步开展风险分析。

二、工艺管线运行末期腐蚀泄漏系统信息收集

1.风险特征（1）区域位置：各装置（2）规模：全厂各装置

2.风险因素

（1）固有危险：装置工艺管线内含有高温、高压、易燃、易爆介质的特点，涉及可燃有毒气体，泄漏事件的发生容易造成 人员中毒、 窒息、 着火爆炸的危险。

（2）内外部环境风险： 装置区内的会有巡检操作和维修维护人员， 装置周边有车间办公楼和操作室， 因设备设施泄漏造成人员受伤害的可能性较大。

（3）安全控制与设备设施存在的缺陷：部分设备或管线减薄严重，部分设备材质不符合新的规范要求。

事故树可以对导致灾害事故事件的各种因素、逻辑关系等内容作出全面和形象的描述;以便查出系统内固有的 或潜在的各种危险因素，为管理、施工、设计提供科学依据;是有关管理人员、施工作业人员全面了解和 掌握各项防灾、减灾的要点;便于进行逻辑运算，进行定性、定量分析和系统评价。本文确定顶上事件为工艺管线泄漏，下图为建立的事故树图。

三、事故树的分析

（一）割集和最小割集

割集：事故树中某些基本事件的集合，当这些基本事件都发生时，顶上事件就必然发生。如果在某个特定割集中任意除去一个基本事件就不再是割集了，这样的割集就称为最小割集，也就是导致顶上事件发生的最低限度的基本事件组合，最小割集代表系统发生事故的途径。

（二）最小割集计算过程

根据布尔代数法进行简化逻辑运算：

T=N1+N2+Y12  N1=N3+N4  N3=Y1*Y2*Y3*Y4  N4=Y5*Y6

N1=Y1*Y2*Y3*Y4+Y5*Y6

N2=N5+Y9+Y11  N5=N6*Y10=（Y7+Y8）*Y10=Y7*Y10+Y8*Y10

代入得出：

T=N1+N2+Y12=Y1*Y2*Y3*Y4+Y5*Y6+Y7*Y10+Y8*Y10+Y9+Y11+Y12

（三）本事故樹的最小割集

{Y1，Y2，Y3，Y4}  {Y5，Y6} {Y7，Y10}  {Y8，Y10}  {Y9}  {Y11} {Y12}

（四）结构重要度计算

在忽略个基本事件触发概率下，结构重要度可用来判别各基本事件对顶上事件的影响大小，为了进一步比较各基本事件（Y事件）对顶上事件的影响大小，利用结构重要度判别标准和计算公式进行计算：通过计算各基本事件在径集中的包含的次数，代入公式计算得出：

I（9）=I（11）=I（12）>I（5）=I（6）=I（7）=I（8） =I（10）>I（1）=I（2）=I（3）=I（4）

（五）从事故树逻辑关系看，有4个逻辑或门，3个逻辑与门，最小割集有7个。

1.为降低系统的危险性提出控制方向和预防措施。每个最小割集都代表一种事故模式。由事故树的最小割集可以直观判断那种事故最危险，哪种其次，从而对应采取控制措施降低事故发生率。由本例中七种最小割集，可代表事故发生的7种最简单、最直接的途径，企业分析出事故途径后，如内部腐蚀、外部腐蚀、管线焊接装配、应力等因素，要针对行的采取管控措施或对现有管控措施进行对应的梳理和纠正，查缺补漏管控风险。

2.通过利用最小割集判定事故中基本事件的结构重要度。本例结构重要度最大的为I（9）、I（11）、I（12），应重点采取措施开展避免管线应力造成腐蚀;加强外部防护和施工现场管理，避免外力机械损伤;同时最重要的一点是强化企业全员安全诊断、 开展查隐患激励政策“低头捡黄金”活动、 隐患 排查整治等专项活动，对现场开展无死角隐患排查，及时发现管线开裂、腐蚀穿孔，但是，从上数结构重要性可以看出，虽然有效的巡检或隐患排查手段是保证事故事件不发生的最有效途径，但是仍然属于末端保护，我们应该将治理工作提前，更多从根源事件（底层Y事件）寻找原因。

四、事件树的分析

易燃、易爆介质泄漏为综合考虑事发地点，泄漏事故事件可能存在于罐区围堰内管线、泵房管线，类别可能为重油流淌、轻油气液扩散和轻烃类扩散，为简化分析结果，未加入人员巡检，仅考虑了各种介质溢散的方式和现有的控制措施，同时针对管线破裂处形态，介质溢出压力仅做一般评估，没有具体到气液相扩散的详细状态，本例主要为提供一种管理思路。

综合上述理论和数据，由事故树及事件树结合对顶上事件进行综合分析，构成“装置运行末期腐蚀泄漏发生事故”的完整的Bow-Tie分析。

结语

本次风险分析的研究是利用Bow-tie模型、事故树、事件树等理论对某企业典型风险分析的一次尝试，通过利用规范的分析理论和步骤，对示例风险进行一次全面分析和诊断，同时和现阶段某企业所做的相关措施进行比较，巡查运行和管理上的不足，指出改进的关键，从而逐步完善管控措施，发掘新的管理方向和手段，同时为管理提供理论支持。本例可以应用于目前设备运行末期腐蚀泄漏风险管理的有害因素分析、培训教育、管控措施落实、突发事故、事件的应急处置及事故后的调查和分析。