油庫安全評價方法現狀

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關鍵詞：油庫安全評價方法應用建議
引言
油庫是儲存油料的基地,油料具有易燃易爆、易揮發等特點,這些潛在危險因素可能給油庫工作人員、用戶和周圍環境造成一定風險和危害,如何消除和減輕這些風險和危害,如何建立科學的油庫安全評判,歷來是油庫安全研究和管理的重要工作。如何確保油庫的安全，必須較為準確的評價影響油庫安全因素，以及各自對油庫安全影響的權重。對油庫安全狀況進行科學與客觀的評價，有助于油庫管理層總結經驗教訓，及時發現隱患，找出不足，采取措施，預防事故等，不斷提高油庫安全水平。
現在常用的系統安全分析方法也就是事故預測和分析的方法主要有3種形式：一種是從已知的中間事件（或工藝參數的變動），推測可能導致的后果，并找出原因；第二種是對即定的災害事故，按系統的構成逐項分解展開，以探明發生災害事故的原因；第三種是從基本故障類型或各種失誤（原因）推測可能導致的災害事故（結果）。目前常用的評價方法可分為定性評價和定量評價兩大類：
定性評價是運用科學的方法分析、識別系統中存在的各種危險有害因素，并可根據這些因素的危險危害程度大小簡略的劃分為不同等級，以便分別輕重緩急采取安全措施加以控制。常用的定性評價方法有安全檢查表法、預先危險性分析、事故樹定性分析等[1]。
定量評價是在危險性辨識的基礎上，運用一定的數學方法，量化系統危險危害程度。從而可由數量的大小確定系統的安全可靠性。定量的安全評價方法有兩類，一類是以可靠性為基礎的評價方法，它是用長期積累的故障數據，計算出故障或事故概率，進而計算出風險率，取得以量表示的系統安全性。如故障類型及影響分析法等。另一類方法是指數為法或評點法，這類方法是以單元物質潛在火災、爆炸危險性為基礎，結合工藝過程危險性，計算單元火災、爆炸、毒性指數，評價系統的危險害程度，進而提出安全對策措施，使系統危險降到可以承受的程度。常用的指數法有美國道化學公司的“火災、爆炸危險指數評價法（F＆EI）”、基本定量風險評估（QRA）、日本勞動省化工安全定量評價法和蒙得
火災爆炸毒性指數評價法等。
1油庫安全檢查表法
安全檢查表是一種最基礎、最簡便，應用最廣泛的安全評價方法。
依據《危險化學品經營單位安全評價導則（試行）》要求，結合油庫的實際生產運營，一般建議價采用《危險化學品經營單位安全評價導則（試行）》中附錄A“危險化學品經營單位安全評價現場檢查表”，對油庫危險化學品經營條件進行現場檢查。在對照檢查過程中，對于檢查表中不涉及的內容，在“檢查記錄欄”中用“此條款不適用于本評價項目”加以標注，在“結論”欄中不作“合格、基本合格、不合格”描述。檢查結果的判斷依據以下原則：
1）類別欄標注“A”的，屬否決項。類別欄標注“B”的，屬非否決項。
2）根據現場實際確定的檢查項目全部合格的，為符合安全要求。
3）A項中有一項不合格，視為不符合安全要求。
4）B項中有5項以上不合格的，視為不符合安全要求；B項不合格的少于5項（含5項），但不超過實有B項總數的20%，為基本符合安全要求。
5）對A、B項中的不合格項，均應采取措施進行整改，整改后必須由評價機構認定，能基本達到安全要求的，也視為基本符合安全要求。
一般根據上述原則對油庫安全現狀有了一個初步整體的了解，然后需要進一步判斷的是油庫作業系統的安全度，因為整個油庫中最危險、最容易出現事故的就是油庫的作業系統，因此有必要專門對油庫的作業系統編制安全檢查表，并計算其安全度。它一般由6個系統構成：a)儲輸油系統；b)收發油系統；c)電氣動力系統；d)輔助系統；e)消防系統；f)工業衛生系統。
進行安全度計算之前，需要確定打分規則，和制定油庫安全等級表，以便最終確定油庫的安全現狀。油庫安全度值的計算公式如下：
項目安全度計算     Xa = 被評項目實得分/被評項目最高得分
評估系統安全值計算 Pa = ΣXa /項目數
油庫安全度值計算   A =Σpa/系統數
根據制作的安全評估表中各項的得分，便可計算出該油庫的安全度值，然后將分值與預先制定的安全等級表對應，得出油庫安全等級[1]。
2油庫故障類型及影響分析法
故障類型及影響分析（FMEA），在設計階段，主要是對個系統的各個主要組成部分進行分析，找出它們所能產生的故障及其類型，查明每種類型對系統安全所帶來的影響，判明故障的嚴重程度，從而采取防止或消除措施。按照故障對系統功能、人員安全財產損失的影響，原則上一般將故障類型等級劃分為四級，見表1。
                             表 1 故障類型等級劃分
等級影響程度可能造成的危害或損失
Ⅰ 小的，可忽略的對系統任務無影響，對子系統造成的影響可忽略，通過調整故障易于消除，不會造成傷害和職業病
Ⅱ 中的，輕微的對系統的任務有影響但可忽略，導致子系統的功能下降，出現的故障能夠立即修復，可造成傷害和職業病
Ⅲ 重大的，關鍵的系統的功能有所下降，子系統功能嚴重下降，出現的故障不能立即通過予與修復，可能造成嚴重傷害和職業病
Ⅳ 災難性、破壞性的系統的功能嚴重下降，子系統功能全部喪失，出現的故障需經徹底修理才能消除，可能造成死亡

     FMEA方法的基本步驟：（1）定義要評估的系統（油庫），系統各部分（儲輸油系統、收發油系統、電氣動力系統、輔助系統、消防系統、工業衛生系統）功能關系，以及它們的性能要求；（2）建立分析等級；（3）標識故障模式、故障的原因和結果，故障相關的重要性和他們的順序；（4）標識故障檢測，糾正和隔離保護的方法；（5）標識設計對故障條件下的操作保護；（6）匯總、推薦正確的行動和危險程度報告[1]。
3油庫安全模糊綜合評價[1-8]
模糊綜合評價法是將專家打分的模糊性轉換成確定性，而且從最大程度上避免專家的主觀性和偏好性的一種全面的定性的評價油庫安全的方法。模糊綜合評價方法的一般步驟：
1）確定影響油庫安全的主要因素。
定性評價就是要從整體上把握油庫安全現狀，因此根據從整體上把握的原則，現在通常認為影響油庫安全的主要因素有包括油庫本身，更包括油庫員工的身體狀況、業務水平等等，而對于油庫的工藝他們是從整體上進行把握。根據這些特點，從人、物、環境、管理四個方面考慮影響影響油庫安全各因素，對于油庫管理者來說影響油庫的安全主要有以下因素：人員(身體狀況和業務素質，安全意識，思想政治素質)；設備設施 (儲油系統，裝卸油與輸油系統，輔助作業系統，消防系統，防護搶救裝備)；安全管理 (安全教育，安全組織，安全規章制度，安全預案演練，安全檢查)；環境衛生 (工作環境，庫區布局，工業衛生)。
2）確定各影響因素的權重。
確定權重通常采用層次分析法、專家打分法和神經網絡法等。
層次分析法往往需要驗證判斷矩陣一致性，如果不一致就要調整判斷矩陣，這樣導致計算過程復雜、繁瑣。因此，在層次分析法的基礎上進行了改進，形成了一種改進的層次分析法。該方法不需要調整判斷矩陣，只需要確定兩兩因素相對重要度便可以計算出各因素的權重。
專專家打分法是邀請（或者發函）有豐富理論知識的專家和有經驗的現場專家分別給出以上因素的權重值，但是這樣往往主觀因素所占分量太大，不利于客觀評價，而且所給權重值不一定準確，但是專家在對各因素進行兩兩比較確定相對重要度上往往是非常有經驗和準確的。這樣將專家打分和改進層次分析法相結合便可以較為客觀和準確的計算出各因素的權重。
神經網絡法是一種新興的方法，由于人工神經網絡具有人腦神經某些相似的特性,如自學習、自組織、非線性等動態處理、分布式知識存儲和聯想記憶等功能。由于油庫安全性的因素不僅多,而且相互間的關系復雜,數據間的相關性、測度也難以確定等方面正是人工神經網絡所具有的特點和優勢所在。因此,鑒于神經網絡技術在其他相關領域成功應用的經驗,文獻[8]用人工神經網絡法確定了油庫安全因素的權重。該方法能克服傳統安全評價法的一些缺陷, 可以快速、準確地得到安全評價的結果。這為油庫安全生產管理與控制提供快捷而科學的決策信息,從而及時了解油庫安全狀況,并預測、控制事故,減少事故損失。
3）建立模糊綜合評價模型
設因子論域U是評價時具體評價內容的集合：

評價等級論域是評價語的集合：

這樣，U和V中任意搭配的元素對構成關于m個評價因素條件下的笛卡兒乘積。將元素對的評價因素值記為，其計算式為表示所考慮的評價因素對評價等級的隸屬度，因此個構成數學評價矩陣：

根據確定的評價因素權值向量，則模糊綜合評價的隸屬度矢量可表示為：

式中，W和F間的合成運行方式有多種，簡記為。常用模型有
。這里，為加權平均模型，他考慮了所有因素的影響，且保留了單因素評價的全部信息。因此，選用該模型來進行合成運算，于是：

其表示該種狀態對第i評價等級的隸屬度，所以當時，可以認為該種狀態屬于第i等級。
4油庫安全事故樹法[9-11]
事故樹分析（Fault Tree Analysis）是分析油庫安全另一種最有效的邏輯方法，目的是分析消防系統中事故產生的原因和評價消防系統潛在的危險。根據事故樹可求出事故的最小割集和最小徑集,在求最小割集時常采用“上行法”（Semanderes）和“下行法”（Fussell-Vasely），依次找出事故發生的原因及控制點，根據控制要點進而進行多因素之間的安全關聯分析。
事故樹分析一般分為以下幾個階段：
（1）合理選擇頂端事件，對于油庫來說，一般選擇“燃燒爆炸”作為頂端事件；
（2）建造事故樹，這是FTA的核心部分，通過對已有資料的分析，在油庫設計和運營人員的幫助下，建造事故樹；
（3）建立事故樹的數學模型，對事故樹進行簡化或模塊化；
（4）進行可靠性定性和定量分析。
    造成油庫事故的原因是多方面的，具有不同的表現形式，他與人員素質的高低、作業環節的繁簡、儲運設備的安裝設計、經營體制與外部環境的適應程度等諸多因素密切相關，因而要求事故樹分析人員不僅要對油庫的生產工藝流程，各設備的操作使用方法，使用環境及相關人員的狀況作到心中有數，而且要求掌握人機工程學、行為科學、數理邏輯、計算機應用等多種學科，才能作出科學可靠適用的事故樹分析。文獻[10][11]對事故樹在油庫安全評價中的應用都做了詳細闡述。
5油庫火災、爆炸指數評價[10-14]
道（DOW）化學公司火災、爆炸危險指數評價法是對工藝裝置及所含物料的潛在火災、爆炸和反應性危險逐步推算的方法進行客觀的評價，評價過程中定量的依據是以往的事故統計資料、物質的潛在能量和現在安全防災措施。該方法主要用于儲存、處理、生產易燃、可燃、活性物質的操作過程。文獻[10]、[14]、[17]和[18]都對其的具體應用作了詳細的說明。
其評價計算程序見下圖1：

                              圖 1 風險分析計算程序
MPDO ---事故引起的業務中斷天數；
MPPD---最大可能財產損失。
(1) 物質系數M F 　M F 是表示物質由于燃燒或化學反應引起的火災、爆炸過程中潛在能量釋放的尺度。可燃性氣體及液體的M F 值可以根據其可燃性等級Nr和化學活性(不穩定性) 等級Nr值。查表求出;可燃性粉塵的M F 值可以按粉塵的可燃性等級S1 和化學活潑性等級Nr 查表求出;混合物的物質系數,一般用試驗方法求取,或選用混合物中物質系數最高的物質值。
(2) 確定一般工藝過程危險系數F1 　F1 是確定事故損失程度的主要因素。F1 的值等于其基本系數(一般為1. 00) 與放熱反應、吸熱反應、物料的儲運和輸送、封閉結構單元或室內單元、通道、排放和泄漏等6 項內容的危險系數之和,但此處列出的6 項不一定全部采用。
(3) 確定特殊工藝過程危險系數F2 　F2 是影響事故發生概率的主要因素。F2 的值等于其基本系數(一般為1. 00) 與毒性物質、負壓、在燃燒范圍內或附近操作、粉塵爆炸、壓力等12 項內容的危險系數之和,但此處列出的12 項不一定全部采用。
(4) 計算單元危險系數F3 　F3 是反映所評價單元潛在危險性的指標, 它等于一般工藝過程危險系數F1 和特殊工藝過程危險系數F2 的乘積:
F3 = F1 ×F2
(5) 計算火災爆炸指數F & EI 　F & EI 是反映火災爆炸事故可能造成的破壞情況的指標, 用符號F & EI 表示。
F & EI = F3 ×M F
(6) 確定單元危害系數DF 　DF 表示單元中危險物質能量釋放造成火災或爆炸事故的綜合效應。單元危害系數DF 是F3 和M F 的非線性函數,可查圖得到。
(7) 確定暴露半徑R 　在所評價的單元內發生火災爆炸時往往產生立體的同心圓柱型破壞,因此,在考慮影響區域時,一般計算影響區域半徑(即裸露半徑) R :
R = 0. 256 ×F & EI
(8) 確定安全措施修正系數C 　安全措施修正系數C 是工藝控制系數C1 、危險物質隔離系數C2 、防火設施系數C3 三者的乘積,其值范圍在0～1 之間,它反映了安全措施的完善與否對事故可能造成的損失。
(9) 計算最大可能財產損失　計算基本最大可能財產損失(基本MPPD) 和實際最大可能財產損失(實際MPPD) ,基本最大可能財產損失表示沒有任何一種安全措施而造成的損失,實際可能財產損失表示在采取適當的安全措施后事故造成的財產損失。各單元基本最大可能財產損失為暴露區域財產價值數與該單元危害系數DF 的乘積:
基本MPPD = 暴露區域內財產價值×DF
基本最大可能財產損失與安全措施補償系數C的乘積是實際最大可能財產損失:
實際MPPD = 基本MPPD×C
(10) 確定最大可能工作日損失MPDO 　MPDO 表示事故引起的業務中斷天數,其值可以從指南[14]中查出或根據公式求出。
6日本勞動省化工廠安全評價六階段法
日本六階段評價法是以道化學公司方法為基礎，但對物質系數和修正系數的計算以及分級作了較大改動和簡化。六階段就是指六個評價環節：（1）資料準備；（2）定性評價；（3）定量評價；（4）根據求得的危險度等級按安全措施表選擇相應的措施；（5）由事故的情報資料進行再評價；（6）用事故樹FAT進行再評價。在這六個環節中，定量評價是關鍵，它把油庫設備分成若干組每個組再分為幾個單元，對每個單元按物質、容量、溫度、壓力和操作五個項目分別打分，分值在0-10點之間，并分成A（10點）、B（5點）、C（2點）、D（0點）四個等級。將上述五個項目評定的點數之和相加，求出單元的分數和全部的總分數，并劃為三個危險等級，見表2[1][9]。
                          表 2 單元危險度等級
等級危險度點數危險程度
Ⅰ 16點以上高度危險
Ⅱ 11-15點結合周圍情況和相關設備進行評價
Ⅲ 10點以下低度危險

7英國蒙得（MOND）
1974年英帝國化學公司（ICI）蒙得（MOND）部在現有裝置及計劃建設裝置的危險性研究中，認為道化學公司方法在工程設計階段，對裝置潛在的危險性評價是相當有意義的。在經過幾次實驗后，證實了用該方法評價新設計項目的潛在危險性時，有必要在幾個方面做重要的改進和補充。其中最重要的兩個方面是：一是引進了毒性概念，將道化學公司的“火災爆炸指數”擴展到包括物質毒性在內的“火災、爆炸、毒性指標”的初期評價，使表示裝置潛在危險性的初期評價更加切合實際；二是發展了某些補償系數（補償系數小于1），進行裝置現實危險性水平再評價，即進行采取安全對策措施加以補償后的最終評價。從而使評價較為恰當，也使預測定量化更加具有實用意義[15]。
8幾種方法的特點
上面介紹的幾種常見的油庫安全評價方法，有的是從定性角度進行評價，有的是從定量角度進行評價，無論那種方法都有其各自的特點：
（1）安全檢查表法
安全檢查表法是最傳統，最簡單的一種油庫安全評價方法。這種方法簡單，可操作性強，可以從宏觀上對油庫的安全狀況作出評價，是現在油庫安全評價最為常用的方法之一。但是該方法由于是邀請專家現場調研打分，因此，主觀性太強，有時不能真正反映油庫的安全狀況，而且該方法只能對油庫安全狀況進行初步評價，同時，安全檢查表的制作必須全面，詳盡才能使評價客觀、合乎實際。安全檢查表法往往是對油庫進行安全評價的第一步。
（2）故障類型及影響分析法
這種方法早期用于機械或電子系統，但是現在也被廣泛用于油庫的安全評價等其他領域。它是對系統中每個故障模式邏輯的向前跟蹤直到最終結果。通過故障類型及分析可以到達以下目的：搞清油庫系統和設備的所有故障形式及其對系統、功能和人員的影響；對有可能發生的故障類型，提出實際可行的檢測方法和手段，為系統和設備的維修提供完善的資料等。由于FMEA通常受到時間、可用資源以及可用必要數據的限制，因此，最好用于早期的危險度分析。它經常與故障樹分析相結合一起使用。
（3）模糊綜合評價法
模糊綜合評價法，運用了模糊理論，將那些影響油庫安全的模糊不確定因素通過隸屬度函數進行確定性處理，使看似模糊不定的因素，變的容易掌握和評價。同時，由于客觀的“改進的層次分析法”能夠與主觀的“專家打分法”有機的結合，使得在確定因素權重時，更為準確客觀。這也為模糊綜合評價法的應用奠定了良好的基礎。但是模糊綜合評價的核心是建立隸屬函數,而模糊隸屬度的確定帶有很強的主觀性和隨意性,操作難度較大，有時根據人的經驗不同，建立的隸屬度函數就不同，這有可能影響評價的準確性和客觀性，因此，在實際評價中應盡可能的多的征求專家的意見，建立合理的隸屬度函數，從而提高模糊綜合評價的準確性。
（4）事故樹法
事故樹法是一種分析油庫可靠性和安全性的有效手段，他是一種以客觀真實為基礎的評價方法，應用這種方法可以剖析油庫系統的設計，判斷油庫系統的變化，從而了解油庫的安全狀況確保油庫的安全。但是，這種方法關鍵在于正確建立油庫安全事故樹，而油庫安全涉及因素多，因而要求事故樹分析人員不僅要對油庫的生產工藝流程，各設備的操作使用方法，使用環境及相關人員的狀況作到心中有數，而且要求掌握多種學科，才能作出科學可靠適用的事故樹分析。因此這種方法花費時間長，分析復雜，一旦建立的事故樹不正確，不僅不能進行安全評價，反而會帶來危險。
（5）火災、爆炸危險指數評價法
DOW火災爆炸指數評價方法是對化工裝置的火災風險進行定量評價分析行之有效的方法，尤其是對裝置的系統、單元的固有危險性和采用安全措施降低火災危險性的安全補償作用進行的認識和評價，為工廠進行現代安全管理和保險業提供了科學依據。DOW 指數法是對生產過程、工藝裝置、物質自身的危險性進行評價,而事實上還必須考慮影響事故發生的其它因素,特別是外部因素,對這些因素的分析是DOW 指數方法的空白。因此,該方法不能反映更多的問題,而只能應用于篩選重要的危險源。用DOW 指數法進行初步評價后,進一步的安全評價應該是對重大危險源用故障樹分析( FTA) ,找出導致事故發生的基本原因和事故發生的概率,同時用數理模型算出事故后果。對油庫罐區,事故后果包括罐破裂的碎片、剩余沖擊波破壞、罐破裂后因介質過熱瞬間的膨脹沖擊波破壞、泄漏物引起火災及泄漏蒸氣對環境和周圍居民的影響等問題[13]。
（6）六階段評價法
六階段法是在道化學法的基礎上發展而來的，它豐富和發展了道化學法。它的評價內容較道化學法更為具體，操作性更強。但是，評價過程較道化學法復雜[1]。
（7）英國蒙得（MOND）法
此方法對道化學公司的評價方法作了較大的擴充，使評價內容更加具體，應用范圍更加廣泛。
9結論
由于目前我國油庫安全評價的許多領域處于研究階段，還存在許多問題，還沒有形成一套完整的安全評價系統和體系，也尚未指定這方面的標準，因此，現階段的主要任務就是在借鑒國外經驗的基礎上，盡快形成具有我國特色的油庫安全綜合評價體系和標準，（筆者參考了有關文獻，經過改進建議可以建立圖2所示的油庫火災爆炸危險度綜合評價體系）同時加強火災系統評估理論的研究，加緊油庫火災爆炸危險綜合評估的計算機軟件模塊的研制是現階段油庫安全評價工作的重點。由于安全系統工程本身就是一門新學科，其安全度及火災爆炸危險程度的研究也將隨著系統工程的發展不斷完善。相信在廣大石油工作者的共同努力下，油庫安全評價理論、評價體系將不斷提高和完善[9]。


圖 2 油庫火災爆炸安全綜合評價體系
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