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        安全裝置在多米諾效應(yīng)中的作用分析

        2017-11-20 07:54:28衣健民
        山東工業(yè)技術(shù) 2017年22期
        關(guān)鍵詞:安全裝置

        摘 要:在多米諾效應(yīng)的分析中考慮了安全裝置的作用,并對(duì)考慮安全裝置前后的事故擴(kuò)展概率進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,安全裝置在多米諾效應(yīng)中可以顯著降低事故擴(kuò)展概率。在多米諾效應(yīng)的分析中忽略了安全裝置的作用會(huì)導(dǎo)致分析結(jié)果明顯升高,從而造成整體風(fēng)險(xiǎn)偏高。

        關(guān)鍵詞:多米諾效應(yīng);安全裝置;擴(kuò)展概率

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.202

        0 引言

        多米諾效應(yīng)指的是事故的連鎖反應(yīng),當(dāng)一個(gè)事故發(fā)生時(shí)會(huì)對(duì)其周邊造成影響,從而導(dǎo)致二次甚至更多次事故的發(fā)生。在化工行業(yè),由于其造成影響的嚴(yán)重性,多米諾效應(yīng)已成為一個(gè)突出的問題。為預(yù)防事故的發(fā)生和控制事故的擴(kuò)展,安全裝置是化工類設(shè)備必不可少的防護(hù)措施,但在多數(shù)多米諾效應(yīng)的研究中,都忽略了這些安全裝在預(yù)防和控制事故中的作用。這一忽略不僅會(huì)造成對(duì)多米諾效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的高估,也會(huì)在事故的傳播過程的分析上產(chǎn)生差異,從而影響整體分析的合理性和科學(xué)性[1,2]。本文將在多米諾效應(yīng)的分析中綜合考慮安全裝置的作用,探討將安全裝置結(jié)合到多米諾效應(yīng)分析中的方法,比較考慮安全裝置前后的事故發(fā)生概率,明確其在多米諾效應(yīng)中所起到的緩解作用,以期提高整體分析結(jié)果的合理性和精確性。

        1 分析方法

        1.1 擴(kuò)展概率計(jì)算方法

        擴(kuò)展概率指初始事故產(chǎn)生的物理效應(yīng)對(duì)周邊設(shè)備產(chǎn)生破壞作用,進(jìn)而造成二次事故的概率。計(jì)算方法如下[3]:

        式中,Pd為事故擴(kuò)展概率;Y為概率單位值,對(duì)于熱輻射作用下的常壓容器Y=12.54-1.847ln(ttf)。ttf為儲(chǔ)罐失效時(shí)間,單位為s ,ln(ttf)= -1.13ln(QHL) – 2.67×10-5V+9.9, QHL 為熱輻射強(qiáng)度,單位kw/m2;V為目標(biāo)設(shè)備的容積,單位m3。

        1.2 安全裝置的作用分析

        Landucci等[2]在其研究中提出:需要考慮要求時(shí)失效概率(PFD)和效率(η)這兩個(gè)因素來對(duì)安全裝置進(jìn)行評(píng)估。本文主要研究對(duì)象為噴淋系統(tǒng)和防火涂層,對(duì)于其他安全裝置不做過多介紹。根據(jù)Khakzad等的研究,噴淋系統(tǒng)可以將初始火災(zāi)產(chǎn)生的熱輻射強(qiáng)度(Qe)降低為原來(Q0)的0.4倍,其PFD和η分別取5.43×10-3和0.954。在熱輻射強(qiáng)度不超過200 kw/m2的情況下,性能較高的防火涂層可以提供兩個(gè)小時(shí)的,效率高達(dá)0.999的隔熱防護(hù)。其要求時(shí)失效概率為PFD=0,防護(hù)層性能良好時(shí),取保護(hù)時(shí)間ttfp=60分鐘作為保守值進(jìn)行分析;性能較差時(shí),保護(hù)時(shí)間取ttfp=15分鐘。

        2 實(shí)例分析

        圖1為兩個(gè)常壓儲(chǔ)罐,儲(chǔ)罐1儲(chǔ)存苯,儲(chǔ)罐2儲(chǔ)存乙醇,充裝量均為70%,其中儲(chǔ)罐1設(shè)有自動(dòng)噴淋系統(tǒng)(第一類主動(dòng)安全裝置),儲(chǔ)罐2設(shè)有防火涂層,現(xiàn)以儲(chǔ)罐1發(fā)生池火災(zāi)為例,來分析安全裝置在多米諾效應(yīng)中的作用。

        應(yīng)用ALOHA軟件計(jì)算儲(chǔ)罐2發(fā)生池火災(zāi)后對(duì)儲(chǔ)罐2 的熱輻射強(qiáng)度為20.6 kw/m2,根據(jù)1.1中的公式算得事故擴(kuò)展概率為9.98×10-6。考慮安全裝置時(shí),儲(chǔ)罐1的噴淋系統(tǒng)有1-5.43×10-3的概率將原熱輻射強(qiáng)度降為8.24 kw/m2,儲(chǔ)罐2的隔熱涂層可以延長(zhǎng)60min的失效時(shí)間,則在兩種安全裝置分別處于工作和失效狀態(tài)下的后果如表1。

        根據(jù)1.1中的公式算得此種情況下的事故擴(kuò)展概率,借助貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建模分析,如圖X。

        最終通過分析得出:考慮安全裝置的情況下,事故擴(kuò)展概率為7.01×10-14,可見考慮安全裝置的作用后,事故擴(kuò)展概率顯著降低了8個(gè)數(shù)量級(jí)。

        3 結(jié)論

        提出了將安全裝置的作用結(jié)合到多米諾效應(yīng)分析中的方法,比較了考慮安全裝置前后的事故擴(kuò)展概率。通過對(duì)分析結(jié)果的比較,得出了考慮安全裝置的作用后事故擴(kuò)展概率顯著下降的結(jié)論。

        參考文獻(xiàn):

        [1]Gabriele Landucci,F(xiàn)rancesca Argenti,Alessandro Tugnoli,et al.Quantitative assessment of safety barrier performance in the prevention of domino scenarios triggered by fire. Reliability Engineering and System Safety,2015(143):30-43.

        [2]G.Landucci,A.Necci,G.Antonioni.Risk assessment of mitigated domino scenarios in process facilities. Reliability Engineering and System Safety,2017(160):37-53.

        [3]V Cozzani,G Gubinelli,G Antonioni,et al.The assessment of risk caused by domino effect in quantitative area risk analysis.Journal of Hazardous Materials,2005(A127):14-30

        作者簡(jiǎn)介:衣健民(1992-),男,碩士研究生,研究方向:系統(tǒng)安全理論與應(yīng)用。endprint

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