化工企業(yè)高危生產(chǎn)工藝安全評(píng)估系統(tǒng)研究

任澤旭，岳 紅，張井文

（中檢集團(tuán)公信安全科技有限公司，山東 棗莊 277100）

0 引言

得益于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)化工行業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速，化工企業(yè)所涉及到的危險(xiǎn)化學(xué)品種類(lèi)越來(lái)越多，化工生產(chǎn)工藝越來(lái)越復(fù)雜以及化工生產(chǎn)的規(guī)模越來(lái)越大等都是其快速發(fā)展的具體體現(xiàn)，但化工本就是一個(gè)高危性行業(yè)，因此安全生產(chǎn)是確?；て髽I(yè)能夠健康發(fā)展的前提和保障。從當(dāng)前發(fā)展情況來(lái)看，雖說(shuō)各大化工企業(yè)已經(jīng)針對(duì)安全生產(chǎn)提出了眾多的評(píng)估方法，并開(kāi)發(fā)出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件，但從實(shí)踐應(yīng)用方面來(lái)看，只有火災(zāi)爆炸指數(shù)以及蒙德法等少數(shù)的定量評(píng)估方法得到了具體的應(yīng)用，其他大部分對(duì)于化工生產(chǎn)工藝的安全評(píng)估研究工作仍然停留在理論階段。由此可以看出，構(gòu)建起一個(gè)完善且行之有效的高危生產(chǎn)工藝安全評(píng)估系統(tǒng)對(duì)于化工企業(yè)的安全生產(chǎn)是具有重大的現(xiàn)實(shí)意義的。

1 高危生產(chǎn)工藝評(píng)估方法設(shè)計(jì)

為了能夠精準(zhǔn)地對(duì)化工企業(yè)高危生產(chǎn)工藝中的各個(gè)影響因素進(jìn)行描述，本文在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中采取了定性和定量相結(jié)合的方法，通過(guò)采用模糊綜合評(píng)價(jià)來(lái)對(duì)高?；すに嚨陌踩a(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行定量、半定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)管理，并構(gòu)建起層次指標(biāo)體系實(shí)現(xiàn)了對(duì)化工企業(yè)生產(chǎn)工藝的綜合評(píng)估[1]。常用于對(duì)化工工藝安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的模糊綜合評(píng)價(jià)模型主要有一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型和多級(jí)模糊綜合評(píng)級(jí)模型，綜合考慮到本文的評(píng)估對(duì)象，采取了三級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型，并結(jié)合研究方法，對(duì)高?；すに嚨娘L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程進(jìn)行了細(xì)化，具體為：

依據(jù)高?；すに嚨南嚓P(guān)定義，來(lái)對(duì)化工企業(yè)危險(xiǎn)化工工藝的種類(lèi)進(jìn)行識(shí)別，并同時(shí)對(duì)化工工藝開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)分析，以便識(shí)別出工藝的具體風(fēng)險(xiǎn)程度，并在此基礎(chǔ)之上劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

確定高危化工工藝的科學(xué)、合理風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，并從化工生產(chǎn)過(guò)程中所使用的化學(xué)原料危險(xiǎn)性、工藝反應(yīng)危險(xiǎn)性、化工設(shè)備危險(xiǎn)性以及高危工藝生產(chǎn)過(guò)程安全控制等方面入手建立起完善的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系。

在構(gòu)建起的化工工藝安全評(píng)估模型之中，對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并充分結(jié)合專(zhuān)家的意見(jiàn)來(lái)使用模糊方法進(jìn)行計(jì)算。

在得出具體的計(jì)算結(jié)果后，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)高?；すに嚨娘L(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估。

2 確定風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系

2.1 危險(xiǎn)物料

在對(duì)危險(xiǎn)物料進(jìn)行評(píng)估時(shí)是以化工原料的基本屬性為依據(jù)的，其主要包含物料的危險(xiǎn)性、燃燒危險(xiǎn)性、爆炸危險(xiǎn)性腐蝕危險(xiǎn)性以及毒害危險(xiǎn)性等方面，上述這些涉及到的化學(xué)反應(yīng)都和物料的基本屬性有著直接的關(guān)系，在化工工藝之中都會(huì)遇到。

2.2 工藝參數(shù)

對(duì)于化工工藝參數(shù)的設(shè)定是以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和評(píng)估為基礎(chǔ)的，具體的采集數(shù)據(jù)有儲(chǔ)罐的液位高度、生產(chǎn)溫度、壓力、流量以及轉(zhuǎn)速等。采用傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高?；すに嚿a(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并以此為依據(jù)來(lái)對(duì)化工工藝的安全程度做出評(píng)估。

2.3 安全控制

化工生產(chǎn)工藝的安全控制是以控制系統(tǒng)的狀態(tài)為基礎(chǔ)進(jìn)行的安全評(píng)估，其具體包含溫度參數(shù)報(bào)警連鎖、進(jìn)料比例控制連鎖、攪拌穩(wěn)定控制連鎖以及有毒有害氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置等。高危化工工藝的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系具體內(nèi)容如表1 所示。

3 指標(biāo)權(quán)重確定

首先采用三角模糊函數(shù)來(lái)構(gòu)建起模糊判斷矩陣。在此假設(shè)共有n 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，則對(duì)應(yīng)的模糊判斷矩陣為：A=（aij）n×n，其中a 用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模糊事件的重要程度進(jìn)行描述[2]。在此基礎(chǔ)之上邀請(qǐng)N 位專(zhuān)家來(lái)對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行評(píng)分，得到評(píng)分結(jié)果的綜合三角模數(shù)，其定義見(jiàn)式（1）：

本文所使用的判斷矩陣標(biāo)度具體如表2 所示。

表2 判斷矩陣標(biāo)度

在此基礎(chǔ)之上得出各位專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)價(jià)的綜合三角函數(shù)，采用式（2）表示：

式中：mij表示專(zhuān)家給出評(píng)價(jià)的相對(duì)重要程度，lij和uij則為專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)價(jià)的模糊區(qū)間[3]。經(jīng)過(guò)對(duì)判斷矩陣的轉(zhuǎn)換，使得其滿足一致性條件，最終得出對(duì)應(yīng)各層指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算公式為式（3）：

4 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)

4.1 等級(jí)劃分

首先利用模糊語(yǔ)言來(lái)構(gòu)建起高危化工工藝的評(píng)價(jià)集，其中包括“高度危險(xiǎn)、危險(xiǎn)、比較危險(xiǎn)以及可能危險(xiǎn)”四個(gè)不同的指標(biāo)，然后采用［0，1］函數(shù)和模糊隸屬度函數(shù)來(lái)將模糊集中的指標(biāo)量化[4]。采取語(yǔ)氣算子來(lái)對(duì)工藝的具體危害程度進(jìn)行表示，其具體的賦值方法如表3 所示。

表3 語(yǔ)氣算子賦值

通常來(lái)講，在實(shí)踐應(yīng)用中常會(huì)采用隸屬度函數(shù)來(lái)構(gòu)建隸屬度矩陣，具體的隸屬度函數(shù)見(jiàn)式（4）：

式中：r（x）為指標(biāo)體系中不同風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)的隸屬度，μ 為正態(tài)分布期望值，σ 為正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差[5]。在此基礎(chǔ)之上得出評(píng)價(jià)指標(biāo)依據(jù)隸屬度函數(shù)，可以構(gòu)建起對(duì)應(yīng)的模糊關(guān)系矩陣S，其表達(dá)公式為式（5）：

式中：矩陣中的每行代表的是對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的n 個(gè)評(píng)判等級(jí)所對(duì)應(yīng)的隸屬度。

4.2 多層次綜合評(píng)價(jià)

由于本文對(duì)高危生產(chǎn)工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)采用了三層指標(biāo)體系，在得出各層指標(biāo)權(quán)重系數(shù)和模糊關(guān)系矩陣之后，對(duì)其進(jìn)行向上合并，便可以得出高危化工工藝安全生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于不同評(píng)判集的最終合成權(quán)重RPS 計(jì)算見(jiàn)式（6）：

式中：ωi表示一級(jí)指標(biāo)權(quán)重，ωij表示為和一級(jí)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)權(quán)重，Sij表示為對(duì)應(yīng)二級(jí)指標(biāo)下的三級(jí)模糊關(guān)系矩陣，RPS 即為最終合成權(quán)重評(píng)價(jià)結(jié)果。

5 高?；どa(chǎn)工藝安全評(píng)估案例

為了驗(yàn)證上述構(gòu)建起來(lái)的高危化工生產(chǎn)工藝安全評(píng)估系統(tǒng)的實(shí)用性和精準(zhǔn)性，以具體的化工高危生產(chǎn)工藝為例，采用上述指標(biāo)體系對(duì)其進(jìn)行了評(píng)估[6]。

5.1 確定各層指標(biāo)權(quán)重

結(jié)合上文給出的判斷矩陣標(biāo)度，選擇8 位專(zhuān)家來(lái)對(duì)高危工藝中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判，最終得到綜合三角模糊數(shù)據(jù)作為對(duì)各因素進(jìn)行比較的依據(jù)，并得出該層指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的上一層指標(biāo)權(quán)重[7]。其中一級(jí)指標(biāo)標(biāo)度如表4 所示，二級(jí)指標(biāo)標(biāo)度如表5 所示。

表4 一級(jí)指標(biāo)標(biāo)度

表5 二級(jí)指標(biāo)標(biāo)度

5.2 高危工藝風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在此針對(duì)高危工藝的固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估采用的是模糊評(píng)價(jià)方法來(lái)對(duì)其具體的指標(biāo)進(jìn)行量化，然后采用層次分析法計(jì)算得出具體的權(quán)重，最終得出高危工藝的固有風(fēng)險(xiǎn)值[8]。

5.2.1 一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

結(jié)合表5 中的指標(biāo)數(shù)據(jù)，可以得到針對(duì)A、B、C進(jìn)行判斷的矩陣，具體如下：

在此基礎(chǔ)之上采用二級(jí)指標(biāo)的量化數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的權(quán)重即可得出一級(jí)指標(biāo)的判斷向量，具體判斷矩陣如下：

其中，

5.2.2 二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

在計(jì)算得出一級(jí)指標(biāo)的具體權(quán)重和判斷矩陣之后，就可以對(duì)高危工藝的危險(xiǎn)性指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過(guò)程為：

由此可以看出該化工企業(yè)的高危生產(chǎn)工藝處于比較危險(xiǎn)的等級(jí)。

6 結(jié)語(yǔ)

化工是一個(gè)具有較高危險(xiǎn)性的行業(yè)，在當(dāng)今社會(huì)更加重視安全生產(chǎn)的環(huán)境下，要想切實(shí)降低化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中安全事故的發(fā)生概率，對(duì)高危生產(chǎn)工藝進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估是一個(gè)行之有效的手段。本文以化工企業(yè)的高危生產(chǎn)工藝為研究對(duì)象，采用模糊綜合評(píng)價(jià)以及層次分析法等構(gòu)建起了對(duì)其安全進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估的體系，并結(jié)合具體的實(shí)例對(duì)其計(jì)算過(guò)程和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了介紹。實(shí)證結(jié)果表明該體系具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可以為我國(guó)化工企業(yè)開(kāi)展高危生產(chǎn)工藝的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供科學(xué)、合理的方法，同時(shí)也能夠?yàn)榛て髽I(yè)提升自身安全管理水準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)方面的支撐。