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液化石油氣儲罐安全的模糊綜合評價

文檔作者：李會芳解琪王林元文檔來源： 1．西南石油大學研究生部2．中國石化江漢油田公司采油 3．西南石油大學化工學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月08日
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第34卷第2期 天然氣勘探與開發(fā)
液化石油氣儲罐安全的模糊綜合評價
李會芳 解琪2 王林元
(1．西南石油大學研究生部2．中國石化江漢油田公司采油q-藝研究院3．西南石油大學化工學院)
摘要根據(jù)液化石油氣儲罐發(fā)生事故的情況，通過調查研究，將危險物質與設備、職工素質、作業(yè)環(huán)境、綜合
管理四個因素作為模糊評價模型的一級評價指標，建立液化石油氣儲罐安全評價指標體系，進而通過建立評語集、
確定評價因素的權重、確定權重等級的隸屬度來完成液化石油氣儲罐安全可靠性的計算，最終確定其安全等級。
解決了傳統(tǒng)的安全評價方法中需將所有因素定量化的問題。圖I表4參8
關鍵詞液化石油氣儲罐模糊數(shù)學安全評價
0 引言
液化石油氣是石油煉制過程中得到的一部分含
碳數(shù)較少的碳氫化合物，是重要的燃料及化工原料。
但是液化石油氣的爆炸極限僅為1．5％ 一9．5％【l J，
爆炸下限低且爆炸范圍寬，極易發(fā)生燃燒與爆炸，是
十大危險化學品之一，在存儲和運輸過程中，存在極
大的事故潛在危險性。稍有不慎將會引起重大財產(chǎn)
損失和人員傷亡。
液化石油氣儲罐發(fā)生火災與爆炸事故是由多種
因素造成的。傳統(tǒng)的安全評價方法主要有檢查表法
和事故樹分析法，利用這些方法基本能找出液化石
油氣儲罐的事故隱患，但這些方法需要把所有的因
素都定量化，而這是非常困難的 】。液化石油氣儲
罐的安全狀況是一個復雜的多因素、多變量、多層次
的人機系統(tǒng) 3 J，安全評價系統(tǒng)從完好狀態(tài)到故障狀
態(tài)是由一系列中間狀態(tài)相互聯(lián)系、相互滲透的，這種
中問狀態(tài)既不是“安全”又不是“危險”，而是呈“亦
此亦彼”的模糊狀態(tài)。因此需要有一種既能描述系
統(tǒng)復雜性和模糊性，又能將評價人員的經(jīng)驗定量表
示出來的綜合評價方法 。
模糊評價是利用模糊數(shù)學的基本理論隸屬度來
將模糊信息定量化，能合理地選擇因素閾值，再利用
傳統(tǒng)數(shù)學方法對多因素進行定量評價，從而科學合
理地得出評價結論 J。其優(yōu)點在于注重因素在影
響程度上的差異。
1 液化石油氣儲罐評價指標體系的建立
根據(jù)液化石油氣儲罐發(fā)生事故的具體情況，經(jīng)
過調查研究，將危險物質與設備、職工素質、作業(yè)環(huán)
境、綜合管理四個因素作為評價模型的一級評價指
標[5】，建立液化石油氣儲罐安全評價指標體系。其
指標框圖如圖1所示。
2 液化石油氣儲罐安全的模糊數(shù)學綜
合評價模型
模糊綜合評價的步驟為：確定評價因素 確
定評價標準一確定權重、隸屬度 進行評價一評
價結論 】。
2．1 建立因素集
建立評價對象的因素集 ，U={ ， ，?，
}，因素集 含有n個評價因素(評價指標)，即
Ul，v2，? ， ，滿足 ：U，且 n = ，i≠J．，且
『，進一步對一級因素集劃分，得到二級因素集 ，
= {U ，?， }，i=1，2，?，n；Ul，v2，?， 分
別含有m ，m：，? ，m 個因素。本文將U=i職工素
質、危險物質與設備、作業(yè)環(huán)境、綜合管理}，作為液
化石油氣儲罐安全評價的一級評價指標。U，={受
教育程度、職業(yè)培訓情況、安全意識、身體情況}，
= {危險品特性、設備布置、設備設施安全}，U3=
{作業(yè)場所、環(huán)境情況、公用設施}，U ={組織機構、
安全技術措施計劃、安全管理制度、制度實施情況}
作者簡介李會芳，女，1985年出生，西南石油大學2008級在讀碩士研究生；研究方向為含硫氣田安全生產(chǎn)技術。地址：(610500)四川省
成都市新都區(qū)新都大道8號西南石油大學頑08級四班。電話：13880424165。E—mail：huagong044@126．COl／／
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天然氣勘探與開發(fā) 2011年4月出版
組
織
機
構
液化石油氣儲罐安全評價
綜合管理 l l 作業(yè)環(huán)境 I I危險物質與設備I l 職工素質
安
全
技
術
措
施
計
劃
安
全
管
理
制
度
制
度
實
施
情
況
作
業(yè)
場
所
環(huán)
境
情
況
公
用
設
施
危
險
品
特
性
設
備
布
置
設
備
設
施
安
全
圖1 液化石油氣安全評價指標體系框圖
分別作為液化石油氣儲罐安全評價的二級評價因
素集。
2．2 建立評語集
根據(jù)液化石油氣儲罐安全隱患發(fā)生的統(tǒng)計情
況，將液化石油氣儲罐安全狀況分為5級，分別為：
安全、較安全、一般、較危險、危險，即評價集V=
{ ， ：， ，， ， }={安全，較安全，一般，較危險，危
險}；將事故的嚴重程度分為：嚴重、較嚴重、一般、
較弱、無影響五個水平。
2．3 確定評價因素的權重集
在評價因素集中，每個因素對系統(tǒng)評價目標和
功能的重要程度各不相同。權重表示各因素的相對
重要程度，是綜合評價的重要信息，應根據(jù)因素的相
對重要性確定。據(jù)此通過層級分析法(AHP)來確
定權重集合A={8 ，n：，? ，口 }，0 I>0(i=1，2，?，
n)同時權重滿足歸一化條件Σ口 =1。
層次分析法確定權重一般可分為4個步驟"】：
(1)分析系統(tǒng)中各因素的關系，建立描述系統(tǒng)
功能或特征的遞階層次結構(表1)。
(2)選擇合理的標度，將同層因素間對上層某
因素重要性進行評價，構造兩兩判斷矩陣U —A
(表2)。
(3)解判斷矩陣，得出特征根A～ =
i
墨=
1
和
特征向量(權重向量) = 上，其中 = (
Σ
l I
=
， =1，2，?， )，并進行一致性檢驗，度量判
斷矩陣偏離一致性的指標CI： ，計算隨機一
· 70 ·
受
教
育
程
度
職
業(yè)
培
訓
情
況
安
全
意
識
身
體
情
況
致比率c尺= (彤平均隨機一致性指標)，當CR<
0．10時認為矩陣滿足一致性(表3)。
表1 重要度定義表
標度 含義
1 表示兩個因數(shù)相比，具有同樣重要性
表示兩個因數(shù)相比，一個因素比另一個因
。 數(shù)稍微重要
． 表示兩個因數(shù)相比，一個因素比另一個因
數(shù)明顯重要
． 表示兩個因數(shù)相比，一個因素比另一個因
數(shù)強烈重要
表示兩個因數(shù)相比，一個因素比另一個因
數(shù)極端重要
2，4，6，8 上述相鄰判斷的中值
倒數(shù)：因數(shù)i與J相比較得到判斷矩陣b ，則因數(shù)J
與i比較的判斷矩陣b = 1
一
= 4．147 cI=O．049 砌=O．90 CR=面CI=O
． 054
CR<0．10，故滿足一致性
(4)通過計算得到特征向量得出各層因素的權重。
分析一級評價因素集之間的關系，建立判斷矩
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陣c，一A，同理建立二級評價因素集判斷矩陣 一
Ai，并計算出權重向量，結果如表3所示：
2．4 確定因素等級隸屬度
在模糊綜合評價中，需要知道每一評價因素對
應于每一等級的隸屬度，也就是分別屬于每一評價
等級的程度的大小，通常隸屬度的確定方法有：模糊
統(tǒng)計法、德爾菲法、客觀尺度法 等，按照相關的法
律法規(guī)和國家標準確定。本文采用德爾菲法，根據(jù)
專家和現(xiàn)場工程技術人員打分結果確定評價因素等
級隸屬度。
表3 Ui—A 的判斷矩陣
1 1 1／3
i=3 U，j 1 1 1／3
3 3 l
0．234
0．234 3．051 O．O25 0．58 0．043·<0．1
0．532
例如：對因素集 中的各個因素進行專家打
分，得到評價對象 ，對評價集 中第k( =1，2，3，
4，5)個因素的隸屬度 ，同理對 中各因素進行專
家打分，得到評價對象U 對于評語集 中第．i}(k=
1，2，3，4)個因素的隸屬度r
2．5 液化石油氣儲罐安全可靠性計算過程
(1)對因素集 的各個因素進行專家打分，得
到第i個因素的一級模糊評價矩陣 ：
R =
Rn
。
●
：
月
由公式B =A R 求出各因素的評價矩陣B 。
(2)歸一化處理
根據(jù)公式 = L對評價矩陣B。進行歸一化
。
∞
處理。
(3)建立總評價矩陣尺，R={B ，B：，B，，B }r
(4)求出綜合因素評價矩陣B，B：A·R
(5)求出液化石油氣儲罐系統(tǒng)安全評價總得分
綜合因素評價矩陣表示系統(tǒng)的安全情況按照安
全、較安全、一般、較危險、危險五個級別評價時所得
結果的分布，對各等級按百分制賦值，得到系統(tǒng)總得
分為廠=elb1+e262+e3b3+e4b4+《．5b5。
根據(jù)系統(tǒng)系統(tǒng)安全評價總得：分，得出液化石油
氣儲罐的安全等級(表4)：
表4 系統(tǒng)安全評價得分與安全等級對照表
3 應用舉例
本文以成都市雙流縣某液化石油氣站中液化石
油氣儲罐為例，說明模糊數(shù)學評價模型在液化石油
氣儲罐安全評價中的應用。
根據(jù)前文給出的液化石油氣儲罐安全評價因素
集 ，對該站四個100m 液化石油氣儲罐進行安全
狀態(tài)評價。邀請lO位專家或經(jīng)驗豐富的現(xiàn)場工程
技術人員組成評議小組評議因索等級隸屬度。得到
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天然氣勘探與開發(fā) 2011年4月出版
1 ：l 0 · 1 ，0·6，0·3，0·0，o·o l
． 0，0．4，0．3，0．0，0．0 I
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．
。0 f
1 ro．108，0．558，0．319，0．015，0．ooooq
：I Bf_10．390，0·。 ．0-2 ’0·o72．0-o12 j
， I 1 0．206，0．353，0．364，0．077，0．000 I
L J L 0．122，0．374，0．371，0．090，0．043 J
A=(0．123，0．268，0．046，0．564)
則二階模糊綜合評價結果是：
B =A ·R = (0．196，0．380，0．322，0．075，
0．027)
由百分制賦值計算總得分為：
f=0．196×90+0．380×80+0．322×65+
0．O75×50+0．027×40=73．8
由上面計算可知該液化石油氣儲罐的安全等級
為一般，模糊綜合評價結果與實際情況相符。
4 結論
液化石油氣儲罐的安全評價是液化石油氣的儲
存和運輸安全的重要工作。將模糊數(shù)學理論應用于
液化石油氣儲罐安全評價，與傳統(tǒng)評價方法相比具
有以下優(yōu)點：
(1)在安全評價中運用模糊數(shù)學理論，可以使
得安全評價中涉及的主觀與客觀相對統(tǒng)一；可以將
儲罐安全這一本身具有模糊性的系統(tǒng)實現(xiàn)工程數(shù)量
化，使其表現(xiàn)的更加直接、準確；
(2)模糊數(shù)學綜合評價法運用于成都市雙流縣
某液化石油氣站中液化石油氣儲罐安全狀況評價，
評價結果為安全等級“一般”，與實際情況相符。
參考文獻
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一】21．
(修改回稿日期2011一O1-21 編輯陳玲)

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