液化石油气储罐安全的模糊综合评价.pdf

第 3 4卷第 2期 天 然 气 勘 探 与 开 发 液化石 油气储 罐安全 的模糊 综合评 价 李会芳 解琪2 王林元 1 ．西南石油大学研究生部2 ．中国石化 江汉 油田公 司采油 q - 艺研究院3 ．西南石油大学化工学院 摘要根据液化石油气储罐发生事故的情况， 通过调查研究， 将危险物质与设备 、 职工素质、 作业环境、 综合 管理四个因素作为模糊评价模型的一级评价指标 ， 建立液化石油气储罐安全评价指标体系， 进而通过建立评语集、 确定评价因素的权重 、 确定权重等级的隶属度来完成液化石油气储罐安全可靠性的计算 ， 最终确 定其安全等级。 解决了传统的安全评价方法中需将所有因素定量化的问题 。图 I 表 4参 8 关键词液化石油气储罐模糊数学安全评价 0 引言 液化石油气是石油炼制过程中得到的一部分含 碳数较少的碳氢化合物， 是重要的燃料及化工原料。 但是液化石油气的爆炸极 限仅 为 1 ． 5 ％ 一9 ． 5 ％【 l J ， 爆炸下限低且爆炸范围宽 ， 极易发生燃烧与爆炸 ， 是 十大危险化学品之一 ， 在存储和运输过程中， 存在极 大的事故潜在危险性 。稍有不慎将会引起重大财产 损失和人员伤亡。 液化石油气储罐发生火灾与爆炸事故是 由多种 因素造成的。传统的安全评价方法主要有检查表法 和事故树分析法 ， 利用这些方法基本能找 出液化石 油气储罐的事故隐患， 但这些方法需要把所有的因 素都定量化， 而这是非常困难的 】 。液化石油气储 罐的安全状况是一个复杂 的多因素、 多变量、 多层次 的人机系统 3 J ， 安全评价系统从完好状态到故障状 态是由一系列中间状态相互联系 、 相互渗透的， 这种 中问状态既不是“ 安全” 又不是 “ 危 险” ， 而是呈“ 亦 此亦彼” 的模糊状态。因此需要有一种既能描述 系 统复杂性和模糊性， 又能将评价人员的经验定量表 示 出来的综合评价方法 。 模糊评价是利用模糊数学的基本理论隶属度来 将模糊信息定量化， 能合理地选择因素阈值， 再利用 传统数学方法对多因素进行定量评价， 从而科学合 理地得出评价结论 J 。其优点在于注重因素在影 响程度上的差异。 1 液化石油气储罐评价指标体系的建立 根据液化石油气储罐发生事故的具体情况， 经 过调查研究， 将危险物质与设备、 职工素质、 作业环 境、 综合管理四个因素作为评价模型的一级评价指 标[5 】 ， 建立液化石油气储罐安全评价指标体系。其 指标框图如图 1所示 。 2 液化石油气储罐安全的模糊数学综 合评价模 型 模糊综合 评价 的步 骤 为 确定 评价 因素 确 定评价标 准一 确定权 重 、 隶 属度 进行 评价一评 价结论 】 。 2 ． 1 建立因素集 建立评价对象的因素集 ， U{ ， ， ⋯， } ， 因素集 含有 n个评价因素 评价指标 ， 即 U l ， v 2 ， ⋯， ， 满足 U， 且 n ， i ≠ J ． ， 且 _『 ， 进一步对一级因素集划分 ， 得到二级因素集 ， { U ， ⋯， } ， i 1 ， 2 ， ⋯， n ； U l ， v 2 ， ⋯， 分 别含有 m ， m ， ⋯ ， m 个因素 。本文将 Ui 职工素 质、 危险物质与设备、 作业环境、 综合管理 } ， 作为液 化石油气储罐安全评价的一级评价指标。U ， { 受 教育程度、 职业培训情况、 安全意识、 身体情况} ， { 危险 品特 性、 设 备布 置、 设 备设 施安全 } ， U 3 { 作业场所 、 环境情况、 公用设施 } ， U { 组织机构、 安全技术措施计划、 安全管理制度、 制度实施情况} 作者简介李会芳， 女 ， 1 9 8 5年 出生， 西南石 油大学 2 0 0 8级在读硕士研 究生； 研 究方向为含硫 气田安全 生产技术 。地 址 6 1 0 5 0 0 四川省 成都 市新都 区新都大道 8号西南石 油大学顽 0 8级 四班。电话 1 3 8 8 0 4 2 4 1 6 5 。Em a i l h u a g o n g 044 1 2 6 ． C O l ／ ／ 6 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 1 年 4月出版 组 织 机 构 液化石油气储罐安全评价 综合管理 l l 作业环境 I I危险物质与设备 I l 职工素质 安 全 技 术 措 施 计 划 安 全 管 理 制 度 制 度 实 施 情 况 作 业 场 所 环 境 情 况 公 用 设 施 危 险 品 特 性 设 备 布 置 设 备 设 施 安 全 图 1 液化石油气安全评价指标体系框图 分别作为液化石油气储罐安全评价的二级评价因 素集。 2 ． 2 建立评语 集 根 据液化石油气储罐安全隐患发生 的统计情 况， 将液化石油气储罐安全状况分为 5级 ， 分别为 安全、 较安全、 一般、 较危 险、 危 险 ， 即评价 集 V { ， ， ， ， ， } { 安全， 较安全， 一般， 较危险， 危 险} ； 将事故的严重程度分为 严重、 较严重、 一般、 较弱、 无影响五个水平。 2 ． 3 确定评价因素的权重集 在评价因素集中， 每个因素对系统评价目标和 功能的重要程度各不相同。权重表示各因素的相对 重要程度， 是综合评价的重要信息， 应根据因素的相 对重要性确定。据此通过层级 分析法 A H P 来确 定权重集合 A{ 8 ， n ， ⋯ ， 口 } ， 0 I0 i 1 ， 2 ， ⋯， n 同时权重满足归一化条件 ∑口 1 。 层次分析法确定权重一般可分为 4个步骤“ 】 1 分析系统中各因素的关系， 建立描述系统 功能或特征的递阶层次结构 表 1 。 2 选择合理 的标度 ， 将 同层 因素间对 上层某 因素重要性进行评价 ， 构造两两 判断 矩阵 U A 表 2 。 3 解判断矩阵， 得出特征根 A ～ i墨1 和 特征向量 权重向量 上， 其中 ∑ l I ， 1 ， 2 ， ⋯， ， 并进行一致性检验， 度量判 断矩阵偏离一致性的指标 C I ， 计算随机一 7 0 受 教 育 程 度 职 业 培 训 情 况 安 全 意 识 身 体 情 况 致比率 c 尺 彤 平均随机一致性指标 ， 当C R 0 ． 1 0时认为矩阵满足一致性 表 3 。 表 1 重要度定义表 标度 含义 1 表示两个因数相比， 具有同样重要性 表示两个因数相比， 一个因素比另一个因 。 数稍微重要 ． 表示两个因数相比， 一个因素比另一个因 数明显重要 ． 表示两个因数相比， 一个因素比另一个因 数强烈重要 表示两个因数相 比， 一个因素比另一个因 数极端重要 2， 4 ， 6 ， 8 上述相邻判断的中值 倒数 因数 i 与 J 相比较得到判断矩阵 b ， 则因数 J 与 i 比较的判断矩阵 b 1 一 4 ． 1 4 7 c I O ． 0 4 9 砌 O ． 9 0 C R 面 C I O．0 5 4 C R 0 ． 1 0 ， 故满足一致性 4 通过计算得到特征向量得出各层因素的权重。 分析一级评价因素集之间的关系， 建立判断矩 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4卷第2期 天 然 气 勘 探 与 开 发 阵 c ， 一 A， 同理建立二级评价 因素集判断矩 阵 一 A i ， 并计算出权重向量， 结果如表 3 所示 2 ． 4 确定因素等级隶属度 在模糊综合评价中， 需要知道每一评价因素对 应于每一等级的隶属度 ， 也 就是分别属 于每一评价 等级 的程度的大小 ， 通常隶属度的确定方法有 模糊 统计法、 德尔菲法 、 客观 尺度法 等， 按照相关的法 律法规和国家标准确定 。本文采用德尔菲法， 根据 专家和现场工程技术人员打分结果确定评价因素等 级隶属度。 表 3 U i A 的判断矩阵 1 1 1 ／ 3 i 3 U， j 1 1 1 ／ 3 3 3 l 0 ． 2 3 4 0 ． 2 3 4 3 ． 0 51 O ． O 2 5 0 ． 5 8 0 ． 0 4 3 0 ． 1 0 ． 5 3 2 例如 对 因素集 中的各个 因素进行专家打 分， 得到评价对象 ， 对评价集 中第 k 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 5 个因素的隶属度 ， 同理对 中各因素进行专 家打分， 得到评价对象 U 对于评语集 中第 ．i} k 1 ， 2 ， 3 ， 4 个 因素的隶属度 r 2 ． 5 液化石油气储罐安全可靠性计算过程 1 对因素集 的各个因素进行专家打分， 得 到第 i 个因素的一级模糊评价矩阵 R Rn 。 ● 月 由公式B A R 求出各因素的评价矩阵B 。 2 归一化处理 根据公式 L对评价矩阵 B 。 进行归一化 。 ∞ 处理。 3 建立总评价矩阵尺 ， R{ B ， B ， B ， ， B } r 4 求出综合 因素评价矩阵 B， B A R 5 求 出液化石油气储罐系统安全评价总得分 综合因素评价矩 阵表示系统的安全情况按照安 全 、 较安全、 一般 、 较危险、 危险五个级别评价时所得 结果的分布， 对各等级按百分制赋值， 得到系统总得 分为厂 e l b 1 e 2 6 2 e 3 b 3 e 4 b 4 ． 5 b 5 。 根据系统系统安全评价总得分，得出液化石油 气储罐的安全等级 表 4 表4 系统安全评价得分与安全等级对照表 3 应用举例 本文以成都市双流县某液化石油气站中液化石 油气储罐为例 ， 说 明模糊数学评价模型在液化石油 气储罐安全评价中的应用 。 根据前文给出的液化石油气储罐安全评价因素 集 ， 对该站四个 1 0 0 m 液化石油气储罐进行安全 状态评价。邀请 l O位专家或经验丰富的现场工程 技术人员组成评议小组评议因索等级隶属度。得到 7】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 1 年4月出版 1 l 0 ，0 6 ，0 3 ，0 0 ，o o l 1 0 ．0 ， 0 ． 4 ， 0 ． 3 ， 0 ． 0 ， 0 ． 0 I I 。 0 ． ． 2 2 ， , 。 0 ． ． 5 6 ， , 。 0 ． ． 3 2 ， , 。 0 ． ． 。 0 ， , 。 0 ． ． 。 0 f 1 r o ． 1 0 8 ，0 ． 5 5 8 ，0 ． 3 1 9 ，0 ． 0 1 5 ， 0 ． o o o o q I f _ 1 0 ． 3 9 0 ，0 。 ．0 - 2 ’0 o 7 2 ．0 - o 1 2 j I B ，I 1 0 ． 2 0 6 ， 0 ． 3 5 3 ， 0 ． 3 6 4 ，0 ． 0 7 7 ， 0 ． 0 0 0 I L J L 0 ． 1 2 2 ， 0 ． 3 7 4 ， 0 ． 3 7 1 ， 0 ． 0 9 0 ，0 ． 0 4 3 J A 0 ． 1 2 3 ， 0 ． 2 6 8 ， 0 ． 0 4 6 ， 0 ． 5 6 4 则二阶模糊综合评价结果是 B A R 0 ． 1 9 6 ， 0 ． 3 8 0， 0 ． 3 2 2 ， 0 ． 0 7 5 ， 0 ． 0 2 7 由百分制赋值计算总得分为 f0 ． 1 9 69 00 ． 3 8 08 00 ． 3 2 26 5 0 ． O 7 55 00 ． 0 2 74 07 3 ． 8 由上面计算可知该液化石油气储罐的安全等级 为一般 ， 模糊综合评价结果与实际情况相符。 4结论 液化石油气储罐的安全评价是液化石油气的储 存和运输安全的重要工作。将模糊数学理论应用于 液化石油气储罐安全评价 ， 与传统评价方法相 比具 有 以下优点 1 在安全评价 中运用模糊数学理论 ， 可以使 得安全评价中涉及的主观与客观相对统一 ； 可以将 储罐安全这一本身具有模糊性的系统实现工程数量 化， 使其表现的更加直接、 准确； 2 模糊数学综合评价法运用于成都市双流县 某液化石油气站中液化石油气储罐安全状况评价 ， 评价结果为安全等级“ 一般” ， 与实际情况相符。 参考文献 1 孟起然 ．液化石油气储罐泄漏事故后果类型分析 [ J ] ． 劳动保护， 2 0 0 5 o 8 8 28 3 ． 2 曹树刚， 王艳平 ．石化企业储罐区消防安全的模糊综合 评价[ J ] ． 重庆大学学报， 2 0 0 5， 2 8 2 9 7 9 9 ． 3 邵辉 ， 李保安， 王钰 ．化工储罐区模糊数学安全评价模型 及应用[ J ] ．中国安全生产科学技术 ， 2 0 0 7 ， 3 6 4 9 5 1 ． 4 李柏年 ．模糊数学及其应用[ M] ．合肥 合肥工业大学 出版社 ， 2 0 0 7 ． 5 梁缙， 李志宪， 王海燕 ．加油站模糊数学安全评价模型及 应用[ J ] ．中国安全科学学报， 2 0 0 4， 1 4 8 1 0 61 0 8 ． 6 朱序璋， 杨宏刚， 赵江平， 等 ．基于模糊理论的加油站安 全评价方法研究[ J ] ．中国安全生产科学技术， 2 0 0 5 ， l 6 5 1 5 4 ． 7 吴丽萍 ． 模糊综合评价方法及其应用研究[ D ] ． 太原 太 原理工大学研究生院， 2 0 0 6 ． 8 于志鹏， 陆愈实．模糊层次综合评价法在企业安全评价 中的应用[ J ] ．中国安全生产科学技术 ， 2 o o 6 ， 2 3 1 1 9 一 】 2 1 ． 修改回稿日期2 0 1 1 一 O 1 - 2 1 编辑陈玲 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m