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        基于物元可拓理論的石油儲罐風(fēng)險評價

        2024-01-01 00:00:00潘李冬許皆樂古玉祺周忠賀鄭建勇夏立
        化工機(jī)械 2024年6期
        關(guān)鍵詞:權(quán)法物元關(guān)聯(lián)度

        摘""要""為提高油庫的安全水平、精準(zhǔn)識別油庫中的薄弱點并合理規(guī)避風(fēng)險,從檢測、技術(shù)、管理3個角度出發(fā),選取10個二級風(fēng)險指標(biāo),構(gòu)建石油儲罐安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系?;陟貦?quán)法和物元可拓理論,提出了EWM-物元可拓的綜合評價評價模型。應(yīng)用該模型對嘉興市某油庫儲罐進(jìn)行分析。結(jié)果表明,該儲罐的風(fēng)險等級為Ⅱ,風(fēng)險水平為中風(fēng)險,需在一段時間內(nèi)整改,與實際相符。說明該模型具有較高的可行性,能夠為石油儲罐的安全提供理論指導(dǎo)。

        關(guān)鍵詞""石油儲罐安全""風(fēng)險評價""物元可拓理論""熵權(quán)法" " "DOI:10.20031/j.cnki.0254-6094.202406019

        中圖分類號 "TQ050.7 """""""""""""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼 "A """"""""""""""""文章編號""0254-6094(2024)06-0000-00

        作為國家發(fā)展的重要能源,石油能源的需求量逐年上升。為保障石油能源的有效供應(yīng),我國于2001年第1次出現(xiàn)了關(guān)于石油資源戰(zhàn)略計劃。2003年,正式啟動國家石油儲備基地計劃。到2016年,建成九大石油儲備基地(舟山、舟山擴(kuò)建、鎮(zhèn)海、大連、黃島、獨山子、蘭州、天津和黃島)。此外,加上部分社會企業(yè)容庫,我國石油儲備達(dá)到3 325萬噸。依據(jù)中華油氣項目數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計,全國已建、在建和規(guī)劃中的油庫已超過3 000座。截止2020年,基本已建成12個石油儲備基地。據(jù)統(tǒng)計,2020年,我國石油儲備能力達(dá)到8 500萬噸,將近6億桶油。

        隨著國家石油能源儲備逐年上升,大體量的石油存儲極易造成風(fēng)險難以預(yù)測和控制的復(fù)合型災(zāi)害,使災(zāi)害范圍擴(kuò)大,風(fēng)險上升。這給我國石油能源安全健康發(fā)展帶來了極大挑戰(zhàn)。如2006年發(fā)生的獨山子石化分公司防腐承包商“10.28”閃爆事故,事故共造成13人死亡6人受傷,事故發(fā)生的直接原因是未使用通風(fēng)裝置,可燃?xì)怏w到爆炸達(dá)臨界值且使用非防爆照明燈;2010年發(fā)生的中石油遼陽石化分公司“6.29”原油罐爆燃事故,事故共造成3人死亡、7人受傷,事故的直接原因是可燃?xì)怏w到爆炸達(dá)臨界值且使用非防爆照明燈。

        因此,采取合適的方法對石油儲罐的安全進(jìn)行分析,識別重要風(fēng)險源并制定相應(yīng)措施,對于石油儲罐的平穩(wěn)運行具有重要的現(xiàn)實意義。此前,國內(nèi)外眾多研究學(xué)者對儲罐安全進(jìn)行了探究。趙景斌等考慮儲罐泄漏的動態(tài)演變,基于蒙特卡洛模擬和事件樹模型,對儲罐脆弱性進(jìn)行了評估[1]。彭玉杰等基于熵權(quán)法、層次分析法和模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò),從人、設(shè)備、環(huán)境、管理4個維度建立儲罐區(qū)風(fēng)險評價指標(biāo)體系,對儲罐區(qū)風(fēng)險進(jìn)行分析,得出了儲罐區(qū)的實時風(fēng)險概率[2]。FAVOUR"I等為減少儲罐泄漏事故的發(fā)生,綜合運用故障樹模型和風(fēng)險矩陣,對儲罐風(fēng)險進(jìn)行定量分析,得出儲罐區(qū)的實時風(fēng)險等級,為儲罐區(qū)的風(fēng)險調(diào)整提供理論指導(dǎo)[3]。

        目前,關(guān)于石油儲罐的風(fēng)險評價大多停留在主觀分析,對于石油儲罐現(xiàn)場方面的分析成果較少。王福生等基于物元可拓理論,從資源、技術(shù)、管理3個角度構(gòu)建化工企業(yè)風(fēng)險評價指標(biāo)體系,對某化工企業(yè)進(jìn)行風(fēng)險等級評價,得出企業(yè)的風(fēng)險等級,結(jié)果與企業(yè)實際風(fēng)險水平基本吻合,該方法具有一定可行性[4]。鑒于此,筆者結(jié)合腐蝕速率和沉降速率兩個檢測風(fēng)險指標(biāo),基于物元可拓理論對石油儲罐安全風(fēng)險進(jìn)行分析。以期為石油儲罐的安全運行提供理論指導(dǎo)。

        1 "熵權(quán)法-物元可拓理論評價模型構(gòu)建

        熵權(quán)法(Entropy Weight Method,EWM)-物元可拓理論評價模型基于熵權(quán)法和物元可拓理論,通過熵權(quán)法計算風(fēng)險指標(biāo)因素的權(quán)重,結(jié)合物元可拓理論得出的關(guān)聯(lián)度,對評估對象的風(fēng)險等級進(jìn)行分析。

        1.1""石油儲罐風(fēng)險評價指標(biāo)體系構(gòu)建

        結(jié)合儲罐現(xiàn)場檢驗和相關(guān)文獻(xiàn)建立風(fēng)險評價指標(biāo)體系,具體見表1。文中規(guī)定的風(fēng)險等級列于表2。

        1.2""物元可拓理論評價模型構(gòu)建

        考慮到主觀個體對指標(biāo)評估的模糊性,引入物元可拓理論,建立固有危險性評估指標(biāo)與系統(tǒng)整體危險性狀況間的因果關(guān)系[5]。物元是形容事物的有序三元組。用R=(N,C,V)表示即可,其中N為事故名稱,C對應(yīng)事物特征,V是特征的量值。模型構(gòu)建按照以下步驟進(jìn)行。

        確定經(jīng)典域和節(jié)域。

        式中""aji——各指標(biāo)變量值下限;

        bji——各指標(biāo)變量值上限;

        ci——評價特征的相關(guān)指標(biāo);

        Nj——評價對象的第j等級;

        vji——各指標(biāo)的經(jīng)典域。

        式中""api——評估對象各固有危險性等級量值下限;

        bpi——評估對象各固有危險性等級量值上限;

        cp——評估對象的特征指標(biāo);

        Np——評估對象的固有危險性等級集合;

        vpi——各評估指標(biāo)節(jié)域。

        確定待評物元。

        式中""ci——物元的相關(guān)指標(biāo);

        N0——物元;

        vi——各指標(biāo)的實際量值。

        確定評估指標(biāo)關(guān)聯(lián)度。對指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理后,通過下式計算各指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)函數(shù)值:

        式中""——分析對象k的第j個脆弱性評估指標(biāo)與第i個脆弱性等級的關(guān)聯(lián)度;

        ——物元的量值與經(jīng)典域的距離;

        ——物元量值與節(jié)域的距離。

        熵權(quán)法是一種結(jié)合具體實例的指標(biāo)賦權(quán)方法,該方法按照以下步驟確定指標(biāo)重要程度[6]。

        標(biāo)準(zhǔn)化處理。

        式中""ri,j——標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值;

        (ui,j)max——初始ui,j的最大值;

        (ui,j)min——初始ui,j的最小值。

        計算系統(tǒng)的熵值ei和信息效用di。

        當(dāng)時,令。

        確定指標(biāo)權(quán)重。利用子系統(tǒng)即各風(fēng)險指標(biāo)的的熵值計算其熵權(quán)

        確定綜合關(guān)聯(lián)度。

        式中""wj——第j項指標(biāo)的權(quán)重;

        ——第k項評估對象的第i個系統(tǒng)脆弱性等級的關(guān)聯(lián)度。

        系統(tǒng)脆弱性風(fēng)險等級確定。根據(jù)關(guān)聯(lián)度最大原則,當(dāng)時,則該評估對象的系統(tǒng)脆弱性等級便是第i項量值對應(yīng)的等級。

        2 "實證分析

        以嘉興市某10 000 m3石油儲罐為例,應(yīng)用文中構(gòu)建的基于熵權(quán)法-物元可拓理論的石油儲罐風(fēng)險評價模型進(jìn)行分析。參考GB/T 50393等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立石油儲罐風(fēng)險評估指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),具體見表3。

        確定經(jīng)典物元。通過式(1)計算得到經(jīng)典物元,如下:

        確定節(jié)域物元。通過式(2)得到待評對象的節(jié)域,如下:

        確定待評物元及權(quán)重。分析得出各風(fēng)險指標(biāo)權(quán)重及數(shù)值情況見表4。

        得到待評物如下:

        計算關(guān)聯(lián)度。依據(jù)式(4)對風(fēng)險指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計算,得到結(jié)果見表5。

        確定等級。按照式(10)計算綜合關(guān)聯(lián)度,得到結(jié)果列于表6、7。

        依據(jù)關(guān)聯(lián)度最大原則,表明該儲罐的風(fēng)險等級為Ⅱ級。企業(yè)需要在一定時間內(nèi)對薄弱的風(fēng)險指標(biāo)進(jìn)行改進(jìn),尤其對于企業(yè)的安全作業(yè)操作規(guī)程、設(shè)備使用管理和安全監(jiān)護(hù)方面必須嚴(yán)格規(guī)定。

        3 "結(jié)論

        3.1 "在檢驗、技術(shù)、管理3個方面的基礎(chǔ)上綜合考慮,最終選取10個石油儲罐相關(guān)風(fēng)險因素,建立了基于熵權(quán)法-物元可拓模型的石油儲罐風(fēng)險評價模型。

        3.2 "應(yīng)用模型對某石化企業(yè)的儲罐個體安全風(fēng)險進(jìn)行分析,得到該石油儲罐的風(fēng)險等級為Ⅱ級,與企業(yè)委托檢測的結(jié)果較為相符,模型能夠?qū)揎L(fēng)險進(jìn)行恰當(dāng)評估。

        3.3 "該企業(yè)對于儲罐的安全管理仍存在薄弱點,需要進(jìn)一步對評分較低的指標(biāo)進(jìn)行分析。

        參 "考 "文 "獻(xiàn)

        [1] 趙景斌,王彥富,王濤,等.基于蒙特卡洛模擬和動態(tài)事件樹的儲罐脆弱性評估[J].化工進(jìn)展,2023,42(5):2751-2759.

        [2] 彭玉杰,董紹華,謝書懿,等.基于EWM-AHP模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的儲罐區(qū)風(fēng)險分析[J].消防科學(xué)與技術(shù),2022,41(5):634-638.

        [3] FAVOUR I,DAVID S,MOHAMED H.Safety evaluation of leak in a storage tank using fault tree analysis and risk matrix analysis[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries,2021,73:104597.

        [4] 王福生,高湛翔,董憲偉,等.基于物元可拓理論的化工企業(yè)風(fēng)險評價[J].安全與環(huán)境學(xué)報,2021,21(6):2401-2406.

        [5] 呂辰,夏新興,王智文,等.基于信息擴(kuò)散與可拓理論的城鎮(zhèn)區(qū)域耦合風(fēng)險評估方法研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報,2023,23(3):641-650.

        [6] 成慶林,王爽,楊金威,等.原油長輸管道系統(tǒng)重點耗能單元用能評價與節(jié)能應(yīng)用研究[J].化工機(jī)械,2023,50(3):388-396;421.

        (收稿日期:2023-10-31,修回日期:2024-11-05)

        基金項目:浙江省科技計劃項目(批準(zhǔn)號:2022C03179)資助的課題。

        作者簡介:潘李冬(1998-),碩士研究生,從事長輸管道與儲罐檢驗及風(fēng)險評價工作。

        通訊作者:夏立(1982-),高級工程師,從事長輸管道與儲罐檢驗及風(fēng)險評價工作,48724564@qq.com。

        引用本文:潘李冬,許皆樂,古玉祺,等.基于物元可拓理論的石油儲罐風(fēng)險評價[J].化工機(jī)械,2024,51(6):000-000.

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