聶江穩(wěn)

（山西興新安全生產技術服務有限公司，山西 太原 030000）

引言

液化天然氣工廠由于存在爆炸、易燃性和泄漏等危險因素，將對人類和環(huán)境產生嚴重影響。過去的研究利用概率和指數模型，開發(fā)出一種算法來進行工廠管理的綜合危險評估。在本研究中，使用了相關危險評估指標的結果作為用于糾正工廠故障率的調節(jié)器。為了對液化天然氣工廠進行危險評估，使用三重可持續(xù)性標準，包括社會、環(huán)境和經濟影響。本研究采用層次分析法（AHP）進行加權[1]。證據推理用于合并新信息以更新估計危險。在本研究中，對與客觀和主觀因素相關的參數進行了優(yōu)化，并通過層次分析法（AHP）和EM的組合得出了危險因素的權重[2]。本研究的目的是識別危險源，確定工廠火災、爆炸和有毒氣體釋放的最終危險水平，并提供控制策略。

1 研究方法

1.1 研究設計

研究分兩個主要階段進行。第一階段，使用HAZID 和HAZOP 技術識別危險[3]。在此步驟中，通過HAZOP 和HAZID 研究獲得工廠中火災、爆炸和有毒氣體釋放的有效危險因素。

第二階段，使用模糊方法對第一階段識別的危險進行量化和評估。使用模糊方法對從第一階段獲得的與研究工廠相關的所有已識別危險進行量化，并執(zhí)行危險評估過程?？偽ｋU分數將通過傳統(tǒng)方法乘以后果的頻率和嚴重程度獲得，如式（1）所示[4]：

式中：R 表示危險分數；L 表示事故發(fā)生的概率；S 表示事故的嚴重程度或后果。由于概率和嚴重性表示為模糊數，因此危險分數也將是模糊數。在本研究中，梯形模糊數似然（TPFNL）和梯形模糊數嚴重性被用來表示概率和嚴重性。表1 給出了概率和嚴重性的梯形模糊數的語言定義。然后將得到的模糊數對應于模糊梯形數的全局圖，計算出模糊危險項。

表1 概率和嚴重度的梯形模糊數的語言定義

為了獲得基本危險項目及其組合的權重，在危險層次結構框架中使用模糊層次分析法，使用三角模糊數。表2 說明了用于估計危險項目權重的三角模糊數的口頭定義。在對基本危險項目的模糊危險進行估計和歸一化，并獲得不同危險等級項目的權重后，最終通過將模糊危險乘以各危險等級的權重，并通過EXCEL 軟件將其聚合到一個框架中，計算出工廠中有毒氣體的爆炸和釋放。為了獲得基于模糊乘法R=L×S 和層次分析與最終得分之間關系的最終危險比較標準。

表2 危險項目權重的三角模糊數的口頭定義

1.2 統(tǒng)計分析

所有與模糊危險評估相關的計算均使用MATLAB 編程語言進行。最后，利用EXCEL 軟件進行模糊權重和模糊層次分析。

2 研究結果

危險分擔持續(xù)到每個主要危險被劃分為最小危險的程度。這些危險稱為基本危險項目（BRI）。圖1 說明了研究工廠中火災、爆炸和有毒氣體釋放的層次結構。

圖1 工廠火災、爆炸和有毒氣體釋放的等級結構

對于去模糊化項目，采用加權平均法，公式如式（2）：

式中：RI 表示危險指數；ui表示每個基本危險項目的隸屬函數；Mi 表示模糊危險狀態(tài)集的定性權重。這些模糊危險狀態(tài)在各種情況下描述：MVL=0、ML=0.25、MM=0.5、MH=0.75 和MVH=1.0。

計算第三、第二和第一級危險的總結果，表明最終危險得分。表3 顯示了所研究工廠中火災、爆炸和有毒氣體釋放的最終危險分數。

表3 工廠的最終火災、爆炸和有毒氣體釋放危險

根據計算，天然氣工廠火災、爆炸和有毒氣體釋放的最終危險分數估計為0.149 2。天然氣工廠火災、爆炸和有毒氣體釋放危險評估標準得分如下：

對于非常理想的狀態(tài)X=0.030 8；對于有利狀態(tài)X=0.091 3；對于中等狀態(tài)X=0.279 5；對于不良狀態(tài)X=0.587 2；對于非常不理想的狀態(tài)X=0.776 5。

工廠的最終危險分數始終在0.030 8～0.776 5 之間。圖2 顯示了高度理想、有利、中等、不理想和非常不理想斜坡的上下限，以及最終火災、爆炸和有毒氣體釋放危險的位置。

圖2 最終危險狀態(tài)與危險標準的比較

3 討論

通過HAZOP 和HAZID 研究，提取了工廠中火災、爆炸和有毒氣體釋放的總體危害。構建模糊樹后，采用模糊危險評估和模糊層次分析法對基本危險項目進行評估，工廠火災、爆炸和有毒氣體釋放危險的最終得分為0.149 2，表明工廠處于最佳區(qū)域內的安全狀態(tài)。在本研究中，“明火動火作業(yè)”、“工廠和附近設施火災”、“將壓力增加到設計以上”的危險水平最高，危險指數分別為0.431 0、0.308 7 和0.203 2。此外，“自然災害（地震、海嘯……）”“疏忽（香煙、火柴等）”和“未平衡突然解鎖”的危險最低，危險指數分別為0.0041、0.0055 和0.0064。結果表明，工藝因素對危險水平的變化影響最大。根據本研究結果，外部干擾，如第三方損壞、船錨與海線碰撞、工廠下游壓力高于設計壓力等，對最終危險指數有很大影響。其他先前的研究也證實了第三方活動對工廠最終危險水平的高度影響。如上所述，在本文的研究中，自然災害危險對最終危險指數的影響最小。

如圖2 所示，工廠的最終危險水平為“有利”，這表明流程處于適當狀態(tài)。因此在這種情況下，對工廠進行持續(xù)監(jiān)測和危險評估可以有效地保持下去。

4 結論

在本研究中，在第一階段，使用HAZID 和HAZOP 方法識別了研究工廠中與火災、爆炸和有毒氣體釋放相關的危險。在第二階段，使用模糊語言執(zhí)行危險評估過程，并在第一階段對已識別的危險進行解模糊。在危險評估過程伴隨著不確定性的情況下，與傳統(tǒng)危險矩陣相比，模糊語言的使用具有更高的準確性。最后，根據第一階段和第二階段的結果，將識別出的危險分為以下五類：非常不可取、不可取、中等、有利和非?？扇　Ｒ虼?，本研究中確定的危險分為以下三類：中等、有利和非?？扇　Ｌ烊粴夤S的火災、爆炸和有毒氣體釋放的最終危險得分處于最佳區(qū)域?；卷椖康淖罡呶ｋU分數與明火動火作業(yè)相關，危險指數為0.431；最低危險分數與自然災害（如地震、海嘯等）相關，危險指數為0.004 1。與傳統(tǒng)的危險矩陣相比，模糊危險評估為安全管理人員提供了更多關于危險及其排名的數據，從而有助于管理人員提供更有效的安全管理策略，從而減少關鍵危險的數量。