基于灰色聚類法的LNG儲罐風(fēng)險(xiǎn)分析

李維東，周德紅，肖振航，常 林，王 妮

（武漢工程大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，湖北 武漢 430074）

目前，我國約20多個城市使用LNG應(yīng)急調(diào)峰站，應(yīng)對燃?xì)馄髽I(yè)不能充分利用資源進(jìn)行儲備[1]。而其風(fēng)險(xiǎn)卻隨之加大，為系統(tǒng)識別LNG儲罐風(fēng)險(xiǎn)，減少事故隱患，楊凌鵬[2]等利用蝴蝶結(jié)模型和貝葉斯模型識別導(dǎo)致LNG儲罐泄漏的關(guān)鍵因素，預(yù)測各主要事件發(fā)生概率；杜彥琳[3]基于灰色預(yù)測法建立了LNG儲罐的壓力預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)LNG鐵路運(yùn)輸安全保障的智能化；Hansen[4]運(yùn)用LNG泄漏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集測量LNG擴(kuò)散范圍和燃燒范圍，通過建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析；Feng Chen[5]基于優(yōu)化的BTS模型運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)法對LNG泄漏進(jìn)行分析。上述學(xué)者用計(jì)算機(jī)對LNG儲罐泄漏進(jìn)行數(shù)值模擬，并未建立一個完整的評價(jià)體系，因此引入灰色聚類法對LNG儲罐泄漏事故進(jìn)行系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析。

1.LNG儲罐泄漏事故指標(biāo)體系

根據(jù)《生產(chǎn)過程危險(xiǎn)和有害因素分類與代碼》（GB/T13861），通過與LNG企業(yè)技術(shù)人員和安全管理方面專家會議探討LNG儲罐法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，將LNG物料本身風(fēng)險(xiǎn)性、設(shè)備設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)性、環(huán)境條件風(fēng)險(xiǎn)性、安全管理風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行總結(jié)，建立LNG儲罐泄漏的評價(jià)指標(biāo)體系[6]。

2.實(shí)例分析

本文以西氣東輸二線黃岡分輸站儲罐為例進(jìn)行分析，以圖1所建立的LNG泄漏風(fēng)險(xiǎn)評估體系為指標(biāo)，用德菲爾法將打分表給安全工程專業(yè)的10名專家，根據(jù)專家現(xiàn)場檢查意見打分。利用SD軟件創(chuàng)建LNG儲罐泄漏風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系。

圖1 LNG儲罐泄漏的評價(jià)指標(biāo)體系

2.1 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

將一級評價(jià)指標(biāo)和二級評價(jià)指標(biāo)所對應(yīng)關(guān)系的判斷矩陣分別輸入SD中，得到各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的穩(wěn)定權(quán)重。

圖3 為控制層指標(biāo)權(quán)重及其一致性檢驗(yàn)界面，輸出LNG儲罐安全評價(jià)體系各指標(biāo)的權(quán)重；其極限最大值為0.090585，極限唯一且均小于0. 1，即所得權(quán)重為穩(wěn)定權(quán)重。

圖3 控制層指標(biāo)權(quán)重及一致性檢驗(yàn)

表1 LNG儲罐泄漏風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重

2.2 指標(biāo)的灰色聚類評價(jià)

取10位專家意見的數(shù)值，代入SD得到聚類權(quán)矩陣如下。

根據(jù)式Zi=WiRi，算出一級指標(biāo)評價(jià)矩陣Zi，合成后得到一級指標(biāo)評價(jià)矩陣Z。

由式W?=M·UT得到LNG儲罐泄漏風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)綜合值。

由圖2的LNG儲罐泄漏風(fēng)險(xiǎn)水平等級范圍，判定LNG儲罐泄漏的風(fēng)險(xiǎn)等級屬于“較安全狀態(tài)”，LNG儲罐風(fēng)險(xiǎn)較低，需要加強(qiáng)監(jiān)管。由圖3可知，評價(jià)結(jié)果表明該企業(yè)控制層權(quán)重最大的因素為A4安全管理，其中重點(diǎn)關(guān)注安全生產(chǎn)規(guī)章制度與操作規(guī)程，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注A31廠址與總平面布局、A51應(yīng)急救援機(jī)構(gòu)、A12 LNG數(shù)量和A44隱患排查與治理等問題，強(qiáng)化重要危險(xiǎn)源安全監(jiān)控。實(shí)際上，該企業(yè)目前正在對儲罐區(qū)進(jìn)行整體大檢修，具體包括儲罐數(shù)量設(shè)置、應(yīng)急救援機(jī)構(gòu)更新及現(xiàn)存的隱患進(jìn)行排查，對總體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控，從預(yù)防的角度將關(guān)口前移以保障LNG儲罐安全性。

圖2 LNG儲罐泄漏風(fēng)險(xiǎn)等級

3.結(jié)語

基于灰色聚類法的LNG儲罐泄漏風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法，彌補(bǔ)了層次分析法不能處理LNG儲罐各風(fēng)險(xiǎn)因素間相互影響和評價(jià)中灰色信息等問題。分析得出一級指標(biāo)中權(quán)重最高的二級指標(biāo)因素分別為LNG數(shù)量、儲存設(shè)施、廠址與總平面布局、隱患排查與治理、應(yīng)急救援機(jī)構(gòu)。

對黃岡某LNG企業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，定量算出該企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)等級為“較安全狀態(tài)”，結(jié)果與實(shí)際情況相符，表明該優(yōu)化后的方法在LNG儲罐安全定量風(fēng)險(xiǎn)評估中具有理論意義，為系統(tǒng)安全評價(jià)方法提供參考。