基于FMEA 的低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究

譚必超(富德(常州)能源化工發(fā)展有限公司，江蘇 常州 213034)

0 引言

乙烯是一種易燃易爆的高危險(xiǎn)性化學(xué)品，由于乙烯化學(xué)分子比較活躍，對(duì)儲(chǔ)存環(huán)境要求較高，目前對(duì)于乙烯的儲(chǔ)存方法采取的是低溫灌裝儲(chǔ)存，但是當(dāng)乙烯儲(chǔ)存量達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，必須要采取有力的控制措施，降低罐區(qū)周邊環(huán)境對(duì)乙烯的影響，一旦采取的控制措施不合理，將會(huì)帶來災(zāi)難性的后果，因此對(duì)于低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行環(huán)境安全性評(píng)價(jià)是十分必要[1]。目前用于對(duì)低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法主要有層次分析法、模糊分析法以及專家分析法，雖然這三種評(píng)價(jià)方法取得了一定的應(yīng)用成果[2]，但是由于這三種傳統(tǒng)方法在實(shí)際應(yīng)用中，得到的評(píng)價(jià)結(jié)果主觀性過強(qiáng)，具有較大的評(píng)價(jià)誤差，并且無法確定低溫乙烯罐區(qū)存在的風(fēng)險(xiǎn)主要形成原因，使低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制策略制定具有一定難度，導(dǎo)致傳統(tǒng)方法已經(jīng)無法滿足低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)需求，為此提出基于FMEA 的低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究。FMEA 又稱失效模式與影響分析方法，是一種有效的事前預(yù)防分析工具，通過FMEA 對(duì)低溫乙烯罐區(qū)可能存在的失效模式以及失效原因進(jìn)行分析，有助于針對(duì)低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)問題，制定合理的預(yù)防措施，降低低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

1 基于FMEA的低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

1.1 建立低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)《易燃易爆化學(xué)品儲(chǔ)存運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)》GB-2012 中相關(guān)內(nèi)容規(guī)定，并結(jié)合實(shí)際低溫乙烯罐區(qū)安全運(yùn)行需求，將低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)作為一級(jí)指標(biāo)，另外選取低溫乙烯罐區(qū)易燃性、易爆性、毒性、安全設(shè)備、儲(chǔ)存工藝作為二級(jí)指標(biāo)[3]。在此基礎(chǔ)上確定了三級(jí)指標(biāo)，建立低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1 所示。

表1 低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算，此次采用專家打分法。專家憑借自身的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)上文建立的低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中二級(jí)指標(biāo)和三級(jí)指標(biāo)進(jìn)行打分，分?jǐn)?shù)范圍設(shè)定為0-100分之間，則三級(jí)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算公式如下：

公式(1)中，k為每個(gè)三級(jí)指標(biāo)的專業(yè)評(píng)分；h為所有三級(jí)指標(biāo)專家評(píng)分總和，利用上述公式對(duì)體系中所有三級(jí)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算[4]。同理，運(yùn)用同樣的方法對(duì)體系中二級(jí)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，以此確定各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。

1.3 實(shí)現(xiàn)低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

利用失效模式(FMEA)對(duì)低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行分析進(jìn)行評(píng)估，其過程如下：假設(shè)Q為低溫乙烯罐區(qū)的待評(píng)估FMEA 集合，X為低溫乙烯罐區(qū)失效模式的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)集，然后根據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值不同，將評(píng)價(jià)向量等級(jí)分為1 級(jí)、2 級(jí)、3 級(jí)，然后設(shè)置一個(gè)置信度，通常取值0.1 或0.2，按照從高到低，組成一個(gè)評(píng)價(jià)矩陣，再采用評(píng)級(jí)指標(biāo)嚴(yán)重度P、發(fā)生度A以及難檢度C對(duì)低溫乙烯罐區(qū)FMEA 進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，建立FMEA 評(píng)價(jià)矩陣如下：

公式(2)中，Z為低溫乙烯罐區(qū)失效模式風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)；V表示指標(biāo)體系中的評(píng)價(jià)向量，評(píng)價(jià)向量的排序根據(jù)指標(biāo)權(quán)重值大小[5]。利用上述公式可以得到一個(gè)低溫乙烯罐區(qū)FMEA 評(píng)分，F(xiàn)MEA 評(píng)分越高說明低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)越高[6]。根據(jù)低溫乙烯罐區(qū)FMEA 評(píng)分確定了五個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并為每個(gè)失效模式確定了相應(yīng)的對(duì)策，如表2 所示。

利用公式(2)計(jì)算低溫乙烯罐區(qū)FMEA 評(píng)分，再根據(jù)表2 確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，以此實(shí)現(xiàn)了基于FMEA 的低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)以某低溫乙烯罐區(qū)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其運(yùn)行環(huán)境參數(shù)如表3 所示。

現(xiàn)運(yùn)用此次設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方法與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，對(duì)以上十個(gè)低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)選取的評(píng)估指標(biāo)優(yōu)選排序設(shè)定十個(gè)不同的排列順序，對(duì)比兩種方法的評(píng)價(jià)矢量，評(píng)價(jià)矢量值越接近1，說明評(píng)價(jià)方法精度越高；評(píng)價(jià)矢量值越接近0，說明評(píng)價(jià)方法精度越低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

從上表可以看出，此次設(shè)計(jì)方法評(píng)價(jià)矢量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方法，且接近數(shù)值1，證明了此次設(shè)計(jì)方法可以滿足低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估精度需求。

表2 低溫乙烯罐區(qū)FMEA評(píng)分及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分級(jí)表

表3 低溫乙烯儲(chǔ)罐一覽表

表4 兩種方法評(píng)估矢量對(duì)比(N)

3 結(jié)語

此次將FMEA 應(yīng)用在低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，形成了一種新的評(píng)價(jià)方法，有效提高了低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)精度，為低溫乙烯罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)控制提供參考依據(jù)，也為低溫乙烯罐區(qū)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究具有良好的參考價(jià)值。由于此次研究時(shí)間有限，雖然在該方面取得了一定的研究成果，但還存在一些不足之處，今后還會(huì)進(jìn)行深入研究。