CN108345986A - 一种化工危险源动态量化评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化工危险源动态量化评估方法。本发明正是在常用的危险源的危险值计算和分级基础上，采用优化后的层次分析法，提出新的化工危险源动态量化评估模型，模型中针对多米洛效应、操作人员、工艺设备、建筑环境、安全管理这五个影响因素进行详细综合分析和计算，采用两两比较法确定各因子的权重，最终使用综合系数来对危险源的危险值进行校正，使得校正后危险源的危险值更合理。化工园区管理者可以使用本模型全面评估和比较企业在危险源管理上各方面的明显差异，针对危险值逐步上升或危险值为一级的企业进行重点监控，必要时立即停止生产，降低危险事故的发生可能。

Description

一种化工危险源动态量化评估方法

技术领域

本发明属于化工应用综合技术领域，涉及到自动监控技术，重点是涉及一种化工危险源动态量化评估方法。

背景技术

我国化工园区的设立是在开发区的建设热潮中发展起来的，但它的发展主要以石油化工的发展为依托，具有独特的内在特征，其关键的特性体现在存在潜在高危性。由于化工产品的性质，决定了化工园区具有潜在高危性，园区内化工企业集中，易燃、易爆、有毒等重大危险源众多，一旦发生事故，后果将十分严重。因此，化工园区的安全管理显得极其重要。人们需要采取相应的手段和措施，加强对化工园区的管理，才能达到预防和控制重大事故的目的。只有对化工园区的危险化学品重大危险源进行分级，并针对性的管理，能够充分调动政府部门和企业有限的资源，抓住管理的重点，合理分配，才是目前化工园区较为理想的管理手段之一。因此要对化工园区进行危险化学品重大危险源分级管理，区分重点管理，实时监控管理。在上述背景下，本文开始了基于多米诺效应、操作人员、工艺设备，建筑环境和安全管理等多方面综合的化工园区重大危险源动态定量实时监控管理方法的研究。化工园区内一旦发生重大事故，直接影响周边居民的人身安全，造成重大经济损失，因此我们需要采取相应的手段和措施，加强对化工园区的管理，预防重大事故的发生。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出了一种化工危险源动态量化评估方法。

本发明的目标是在常用的危险源的危险值计算和分级基础上，采用优化后的层次分析法，提出新的化工危险源动态量化评估模型，模型中针对多米洛效应、操作人员、工艺设备、建筑环境、安全管理这五个影响因素进行详细综合分析和计算，采用两两比较法确定各因子的权重，最终计算综合系数来对危险源的危险值进行校正，使得校正后的危险源的危险值更合理。本发明的技术方案是基于多米诺效应、操作人员、工艺设备，建筑环境和安全管理等多方面综合的化工园区重大危险源动态定量实时监控管理方法的研究。

有益效果：提出新的化工危险源动态量化评估模型，用于化工园区重大危险源动态定量实时全方位监控管理。

附图说明

图1为化工危险源动态定量评估体系分级结构图。

具体实施方式

一种化工危险源动态量化评估方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1:危险源的危险值动态定量计算。

依据国家安全生产监督管理总局(第40号)，自2011年12月1日起施行的《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》的要求，对重大危险源进行分级。

(1)分级指标采用单元内各种危险化学品实际存在(在线)量与其在《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218)中规定的临界量比值，经校正系数校正后的比值之和和R作为分级指标。

(2)R值的计算方法

其中：

R：危险源危险值

q₁,q₂,…,q_n：每种危险化学品实际存在(在线)量(单位：吨)；

Q₁,Q₂,…,Q_n：各危险化学品相对应的临界量(单位：吨)；

β₁，β₂…,β_n：各危险化学品相对应的校正系数；

α：该危险源厂区外暴露人员的校正系数

从计算R值的过程中我们可以看出，R值实际上是代表了危险源的固有危险性，是由事故的易发性与事故后果严重程度耦合而得。

表1 危险化学品重大危险源级别和R值的对应关系

步骤2：常见危险源动态定量评估方法分析。

这是目前我国现行的重大危险源分级标准(死亡半径法演变而来)，最常用的。死亡半径法比较直观、简单、易操作，对于中小化工企业比较适用。但是对于化工厂集中的化工园区，这种方法考虑的因素不够全面，难以体现化工园区中各类重大危险源的不同。针对化工园区内的危险源评估该方法有以下缺点：

1)未考虑正在加工线体管道中的危险源；

2)未考虑到化工园区事故发生时可能产生的多米诺效应；

3)未考虑到人员、设备、环境等有关因素；

4)未考虑厂区安全管理因素；

5)其他；

本文着手于以上的缺点，对R值分级模型进行优化。

步骤3：优化动态定量评估的参数分析。

1危险源增加加工线体管道中危险定量值

储罐储存的危险源是化工园区各企业的主要危险源，这部分是危险值的主要组成部分，但需要考虑现场储存的所有同类危险源的总和，因此还要补充生产管道中的危险值。

R₃＝R₁+R₂

其中：

R₃：优化之后的R值；

R₁：生产过程中的危险源；

R₂：加工完成存储罐中的危险源；

q₁＇,q₂＇,…,q_n＇——每种危险化学品加工线体管道中的量(单位：吨)；

Q₁＇,Q₂＇,…,Q_n＇——各危险化学品相对应的临界量(单位：吨)。

2多米洛效应

多米洛效应系数的计算涉及两个参数，冲击波多米诺效应概率P_blast和热辐射多米诺效应概率P_heat。多米诺效应概率的计算是采用事故后果模拟评价法来获得。选用事故后果模型为爆炸模型和火灾模型，就可以获的冲击波多米诺效应概率和热辐射多米诺效应概率，而化工园区比较常见的几种事故后果模型是爆炸和火灾。

2.1爆炸——主要危害危爆炸冲击波超压

爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常借助于气体的膨胀来实现。按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间能发出大量能量并对外做功的现象。化学变化是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在顺价放出大量能量并对外做功的现象。主要的爆炸模型类型为：压缩气体容器爆破能量、介质全部为液体时的爆破能量、液化气体和高温饱和水的爆破能量、蒸气云爆炸和冲击波超压。

在这里，根据化工园区危险品的特点，选取冲击波超压模型。冲击波超压模型中冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能力有关，同时也与距离爆炸中心的距离有关。冲击波超压可用下面的公式计算：

E＝1.8α'W₁Q_C

其中：

Δp：冲击波超压，Pa；

p₀：环境大气压，101325Pa；

Z：无量纲距离

L：目标到爆炸源的水平距离，m；

E：爆源总能量，J；

α＇：蒸气云当量系数，一般取0.04；

W₁：蒸气云中对爆炸冲击波有实际贡献的燃料质量，Kg；

Q_C：燃料的燃烧热，J/Kg。

2.2火灾——主要危害为热辐射

火灾评价主要有两种模型：池火灾和蒸汽爆炸(BLEVE)。

液体泄漏,一般会引起池火灾。池火灾的破坏主要是热辐射,如果热辐射作用在容器和设备上,尤其是液化气体容器,其内部压力会迅速升高,引起容器和设备的破裂；如果热辐射作用于可燃物,会引燃可燃物；如果热辐射作用于人员,会引起人员烧伤甚至死亡。蒸汽爆炸，是指液体急剧沸腾产生大量过热而引发的一种爆炸式沸腾现象。按照BLEVE字面的翻译，可以称之为“沸腾液体扩展为蒸气爆炸”，但过于烦琐，其名称可简化为“蒸气爆炸”。根据化工园区危险品的特点，选取蒸汽爆炸(BLEVE)模型。该模型的热辐射通量计算式如下：

R₀＝2.9W₂ ^1/3

t＝0.45W₂ ^1/3

其中：

q(r)：目标所受的辐射通量，W/m²；

q₀：火球表面的辐射通量，柱形罐取270kW/m²，球形罐取200kW/m²；

R₀：火球半径，m；

r：目标到火球中心的水平距离，m；

W₂：火球中消耗的可燃物质量，kg；

t：火球持续时间，s。

2.3事故多米诺效应阈值

要判断重大事故发生后是否会引发多米诺效应，一般选取表征破坏效应的相关物理参数的阈值进行判定，若相关物理参数的计算结果超过该阈值，则认为会引发多米诺效应。

a.冲击波多米诺效应的阈值

Valerio Cozzani等经过研究给出常压容器、压力容器、长型设备和小型设备的破坏阈值分别22kPa、16kPa、31kPa和37kPa。该阈值的设定受到较多国内外学者的认可，本文也采用该阈值。

b.热辐射多米诺效应的阈值

同冲击波多米诺效应的阈值，Valerio Cozzani等经过研究给出常压容器10分钟以上热辐射下的阈值是15kW/m2，压力容器10分钟以上热辐射下的阈值是50kW/m2。该阈值的设定受到较多国内外学者的认可，本文也采用该阈值。

2.4多米诺效应概率

多米诺效应概率采用基于经验数据上的概率函数法对设备损坏概率进行计算。

其中：

P：多米诺效应概率；

Y：多米诺效应概率单位；

常用设备破坏概率模型如下表所示：

表2 常用设备破坏概率模型表

其中：

t＇：无故障时间；

I：对目标物的辐射强度，KW/m²；

V：设备容积m³。

2.5多米诺效应系数

多米诺系数γ的取值考虑三个方面：

1)多米诺效应的形式，包括热辐射和冲击波超压；

2)发生多米诺效应的概率；

3)受到米诺效应影响可能发生二次事故的单位的数量。

多米诺效应的概率可通过对重大危险源进行事故后果模拟预测得到。预测过程最大危险原则和概率求和原则。于是，得出γ的计算方法，可用下式表示：

其中：

P_blast：冲击波多米诺效应概率；

P_heat：热辐射多米诺效应概率；

γ：多米诺系数；

i'：表示重大危险源发生事故引起相邻第i'个厂发生二次事故；

k'：表示重大危险源发生事故引起相邻第k'个厂发生二次事故。

3人员素质

基于对系统中人的行为特征的分析，从操作人员的合格性、熟练性、稳定性及工作负荷量四个方面对工业设施危险岗位操作人员的群体素质进行评估[28]。

3.1人员的合格性

化学品危险岗位必须持证上岗，持证：H₁＝1，未持证：H₁＝NA(空值)

其中：

H₁：人员的合格性值

3.2人员的熟练性

其中：

H₂：人员的熟练性值；

t₂：人员在一个岗位的工作时间；

K₂：熟练性比例系数；

3.3人员的操作稳定性。

其中：

T₂：达到某一熟练程度所需要的时间；

H₃：人员的稳定性值；

t₃：在该岗位上的工作时间。

3.4操作人员的负荷因子

如果一个岗位上应有M₀个人工作，而实际上只有N₀人，且M₀＞N₀时，则工作时间应进行折算。

其中：

H₄：人员的工作负荷量值；

t₄：人员在一个岗位上从上班到下班所工作的时间；

K₄：工作负荷量比例系数；

T₄：一个岗位正常工作一个班的工作时间，一般取为8小时；

M₀：岗位应有的工作人数；

N₀：岗位实际的工作人数，且N₀＜M₀。

3.5单个人员的可靠性

H₅＝H₁H₂H₃H₄

其中：

H₅：单个人员的可靠性值。

3.6指定岗位人员素质的可靠性

在一个岗位上工作的可以是由数人构成的一个群体.在同一个部位操作的人，可以有N个(他们将在不同时间内，在同一位置上工作)，由于这N个人之间的关系即非“串联”也非“并联”，因此指定岗位人员可靠性取平均值，因此指定岗位人员素质的可靠性为：

其中：

H_s：指定岗位人员素质的可靠性；

k：第k个人；

N：同一个位置，不同时间段，共有的操作人员总数。

3.7单岗位人员素质的可靠性

其中：

H_p：单岗位人员素质的可靠性；

k：第k个人；

n：一个岗位上操作的人数。

3.8单元人员素质的可靠性

其中

H_u：单元人员素质的可靠性；

r：第r岗位；

m：一个单元内的岗位数。

4工艺设备评分表

工艺设备评分表来自易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法中，化工园区危险源生产使用的工艺设备，主要涉及如下13项目，每个项目有若干检查条目，每个条目分数不一样，需要综合折算，下面给出逐条评分表规则。

表3 化工危险源工艺设备评分表

其中：

D_i：工艺设备每项基本评分；

X_i：工艺设备判别结果，是为1，否为0。

5建筑环境评分表

建筑环境评分表来自易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法中，化工园区危险源所在的建筑环境，主要涉及如下5项目，每个项目有若干检查条目，每个条目分数不一样，需要综合折算，下面给出逐条评分表规则。

表4 化工危险源建筑环境评分表

其中：

E_i：环境建筑每项基本评分；

Y_i：环境建筑判别结果，是为1，否为0。

6安全管理评价表

安全管理评分表来自易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法中，化工园区中化工企业的安全管理，主要涉及如下10项目，每个项目有若干检查条目，每个条目分数不一样，需要综合折算，下面给出逐条评分表规则。

表5 化工园区企业的安全管理评分表

其中：

F_i：安全管理每项基本评分；

Z_i：安全管理判别结果，是为1，否为0。

步骤4：构建化工危险源动态定量评估体系。

仍何一个系统都包括两大部分，一是事物本身，二是影响事物的重要因素，而影响化工危险源的重要因素是多米洛效应、操作人员、工艺设备、建筑环境和安全管理等；本文重点研究“多米洛效应—操作人员—工艺设备—建筑环境—安全管理”所构成的系统，通过对此系统五部分所组成的动态定量系统研究，可计算各个指标因子的影响系数，从而最终计算评估危险源的危险值。同时本文在总结前人宝贵经验和对目前实际情况，拟设定六个一级指标(危险源的危险值因子，多米洛效应的评价因子，操作人员的评价因子，工艺设备的评价因子，建筑环境的评价因子，安全管理的评价因子)，共四十个二级指标对化工危险源的危险值进行了动态定量评价，具体见图1所示。

步骤5：层次分析模型上各指标值计算。

化工危险源动态定量评估模型中，六个权重因子，分别是危险源的危险值因子、多米洛因子、操作人员因子、工艺设备因子、建筑环境因子和安全管理因子。本文就是研究化工危险源的动态定量危险值，动态的重点在每个定量数据均在变化，需要动态监控，如生产管道中危险源的量根据监控点输入值不同而实时变化等。因此，在这里整体选择i个监控点组建矩阵，来计算整体的动态定量数据。

①危险源危险值指标a，(R₃)

由前面的分析，定义化工危险源存储区的存储量变量q和生产场所的生产管道中变量q＇两个矩阵公式如下：

化工危险源存储区和生产管道中化学品物质明确后，其化工品对应的校正系数和临界值均可查表，确认为固定值，校正系数β，储存区临界值量为Q,生产场所临界值为Q＇，于是可得相对比值矩阵为：

和

根据以上公式(可得出危险源的危险值指标a为：

a_i＝α*(A*q_i+A'*q_i')

因此，输出：a＝＝[a₁ a₂ … a_m]

②多米洛效应指标b

超压爆炸模型和蒸汽爆炸模型公式分别是：

和t_ji＝0.45*(q_ji-q′_ji)^1/3

其中：

j：第j种化学品

根据阈值和对应多米诺效应概率单位指标公式，可就算多米诺效应概率Y值。再根据Y值，可计算多米诺效应概率。

和

由于多层多米洛效应计算方式复杂，计算方式一样，所以这里计算暂时只考虑一次多米洛效应，依据公式可得多米洛效应系数为：

b_4i＝(1+b_3i)(1+b'_3i)

因此，输出：b＝＝[b₄₁ b₄₂ … b_4m]

③操作人员指标c

操作人员指标系数计算中涉及重要信息是岗位、持证、岗位工龄、无事故时间及工作时间5个条目，描述如下：

[姓名]＝＝[岗位g 持证t₁ 岗位工龄t₂ 无事故时间t₃ 工作时间t₄]

本文研究的是实时定量数据，因此不存在同一位置不同人员的状况，由公式可得：

集合{g₁，g₂,…,g_n}的元素u，得u个H_p，因此人员风险为：

从计算过程可以看，H_u最大值接近1。考虑到人因影响相对有限，指定0.8分时，系数c为1，指标越差，系数c越大，H_u最高值1，取最低值0.6，低于0.6分，使用0.6计算。c值范围：0.8～1.33。当H_ui≤0.6时，H_ui＝0.6，定义c计算公式为：

因此输出：c＝＝[c₁ c₂ … c_m]

④工艺设备指标d

工艺设备指标因子共了13个，分别是设备维修保养、抑制装置、惰性气体保护、紧急冷却、应急电源、电气防爆、防静电、避雷装置、阴火装置、工艺参数控制、泄露检测装置、故障报警及控制和事故排放与处理；每个二级指标因子下面还有一定数量的三级指标因子，每个三级指标因子分数不一定相同，有的之间是“与”计算，有的是“或”计算，所有三级因子最高总分310分。现指定248分(80％)时，系数d为1，指标越差，系数d越大，最高310分，取最低186(60％)分，低于186分按照186分算。d值范围：0.8～1.33。

依据表格可列出个项目的分数矩阵：

D＝[8 6 24 11 13 15 10 12 12 7 7 7 12 11 11 15 11 11 10 13 10 11 1313 14 11]

输入数据X_i:

X_i＝[X₁₁ X₁₂ X₂₁ X₂₂ X₃₁ X₃₂ X₄₁ X₄₂ X₅ X₆ X₇ X₈ X₉ X_A X_B1 X_B2 X_C1 X_C2 X_C3 X_C4X_C5 X_D1 X_D2 X_D3 X_D4X_D5]^T

约束条件：

(1)原始输入数据只有0,或1，即X₁₁,X₁₂,…,X_D5∈{0,1}

(2)X₁₁+X₁₂≤1

(3)X₃₁+X₃₂≤1

(4)X₄₁+X₄₂≤1

(5)X₅＝X₅₁+X₅₂≤1

(6)X₆＝X₆₁+X₆₂+X₆₃+X₆₄+X₆₅+X₆₆+X₆₇+X₆₈+X₆₉≤1

(7)X₇＝X₇₁+X₇₂+X₇₃+X₇₄+X₇₅≤1

(8)X₈＝X₈₁+X₈₂+X₈₃+X₈₄+X₈₅

(9)X₉＝X₉₁+X₉₂+X₉₃

(10)X_A＝X_A1+X_A2+X_A3≤1

(11)X_B1+X_B2≤1

依据上面的分数矩阵、输入数据和约束条件，可得：

x＝D*X_i

当x_i≥186时，定义d值计算公式为：

当x_i＜186时，定义d值为：d_i＝1.33

因此，输出：d＝＝[d₁ d₂ … d_m]

⑤建筑环境评价指标e

环境建筑指标因子共了5个，分别是厂房通风、建筑环境泄压、装置监控、厂房结构和工业下水道；每个二级指标因子下面还有一定数量的三级指标因子，每个三级指标因子分数不一定相同，有的之间是“与”计算，有的是“或”计算，所有三级因子最高总分89分。指定71分(80％)时，系数e为1，指标越差，系数e越大，最高89分，取最低53(60％)分，低于53分按照53分算。e值范围：0.8～1.33。

依据表格可列出个项目的分数矩阵：

E＝[6 8 8 8 10 12 18 5 5 5 5 5 5 5]

输入数据Y_i:

Y_i＝[Y₁₁ Y₂₁ Y₂₂ Y₂₃ Y₃₁ Y₃₂ Y₃₃ Y₄₁ Y₄₂ Y₄₃ Y₄₄ Y₄₅ Y₅₁ Y₅₂]^T

约束条件：

(1)输入数据只有0,或1，即Y₁₁,Y₂₁,…,Y₅₂∈{0,1}

(2)Y₂₁+Y₂₂+Y₂₃≤1

依据上面的分数矩阵、输入数据和约束条件，可得：

y_i＝E*Y_i

当y_i≥53时，定义e值计算公式为：

当y_i＜53时，定义e值为：e_i＝1.33

因此，输出：e＝＝[e₁ e₂ … e_m]

⑥安全管理指标f

安全管理评价的主要目的是评价企业的安全行政管理绩效。安全管理评价指标因子共了10个，分别是安全生产责任制、安全生产教育、安全技术措施计划、安全生产检查、安全生产规章制度、安全生产管理机构及人员、事故统计分析、危险源评估与整改、应急计划与措施和消防安全管理；每个二级指标因子下面还有一定数量的三级指标因子，每个三级指标因子分数不一定相同，所有三级指标因子总分100分。现指定80分时，系数f为1，指标越差，系数f越大，最高100分，取最低60分，低于60分按照60分算。f值范围：0.8～1.33。

依据表格可列出个项目的分数矩阵：

F＝[1.1 1.25 2.50 1.43 0.77 2.00 3.30 2.50 1.11 1.00]

输入数据Z_i:

Z_i＝[Z₁ Z₂ Z₃ Z₄ Z₅ Z₆ Z₇ Z₈ Z₉ Z_A]^T

约束条件：

(1)原始输入数据只有0,或1，即Z₁₁,Z₁₂,…,Z_AA∈{0,1}

(2)Z₁＝Z₁₁+Z₁₂+Z₁₃+Z₁₄+Z₁₅+Z₁₆+Z₁₇+Z₁₈+Z₁₉

(3)Z₂＝Z₂₁+Z₂₂+Z₂₃+Z₂₄+Z₂₅+Z₂₆+Z₂₇+Z₂₈

(4)Z₃＝Z₃₁+Z₃₂+Z₃₃+Z₃₄

(5)Z₄＝Z₄₁+Z₄₂+Z₄₃+Z₄₄+Z₄₅+Z₄₆+Z₄₇

(6)Z₅＝Z₅₁+Z₅₂+Z₅₃+Z₅₄+Z₅₅+Z₅₆+Z₅₇+Z₅₈+Z₅₉+Z_5A+Z_5B+Z_5C+Z_5D

(7)Z₆＝Z₆₁+Z₆₂+Z₆₃+Z₆₄+Z₆₅

(8)Z₇＝Z₇₁+Z₇₂+Z₇₃

(9)Z₈＝Z₈₁+Z₈₂+Z₈₃+Z₈₄+Z₈₅+Z₈₆+Z₈₇+Z₈₈+Z₈₉

(10)Z₉＝Z₉₁+Z₉₂+Z₉₃+Z₉₄+Z₉₅+Z₉₆+Z₉₇+Z₉₈+Z₉₉

(11)Z_A＝Z_A1+Z_A2+Z_A3+Z_A4+Z_A5+Z_A6+Z_A7+Z_A8+Z_A9+Z_AA

依据上面的分数矩阵、输入数据和约束条件，可得：z_i＝F*Z_i

当z_i≥60时，定义f值计算公式为：

当z_i＜60时，定义f值为：f_i＝1.33

因此，输出：f＝＝[f₁ f₂ … f_m]

⑦综合评价结果

其中：K_i(j')是i个监控点的五个因子指标函数。

表6 两两比较法确定权重

Claims (1)

1.一种化工危险源动态量化评估方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1:危险源的危险值动态定量计算；

依据国家安全生产监督管理总局(第40号)，自2011年12月1日起施行的《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》的要求，对重大危险源进行分级；

(1)分级指标采用单元内各种危险化学品实际存在量与其在《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218)中规定的临界量比值，经校正系数校正后的比值之和和R作为分级指标；

(2)R值的计算方法

其中：

R：危险源危险值

q₁,q₂,…,q_n：每种危险化学品实际存在量，单位：吨；

Q₁,Q₂,…,Q_n：各危险化学品相对应的临界量，单位：吨；

β₁，β₂…,β_n：各危险化学品相对应的校正系数；

α：该危险源厂区外暴露人员的校正系数

R值实际上是代表了危险源的固有危险性，是由事故的易发性与事故后果严重程度耦合而得；

表1危险化学品重大危险源级别和R值的对应关系

步骤2：优化动态定量评估的参数分析；

1危险源增加加工线体管道中危险定量值

储罐储存的危险源是化工园区各企业的主要危险源，这部分是危险值的主要组成部分，但需要考虑现场储存的所有同类危险源的总和，因此还要补充生产管道中的危险值；

R₃＝R₁+R₂

其中：

R₃：优化之后的R值；

R₁：生产过程中的危险源；

R₂：加工完成存储罐中的危险源；

q₁＇,q₂＇,…,q_n＇——每种危险化学品加工线体管道中的量，单位：吨；

Q₁＇,Q₂＇,…,Q_n＇——各危险化学品相对应的临界量，单位：吨；

2多米洛效应

多米洛效应系数的计算涉及两个参数，冲击波多米诺效应概率P_blast和热辐射多米诺效应概率P_heat；

2.1冲击波

根据化工园区危险品的特点，选取冲击波超压模型；冲击波超压用下面的公式计算：

E＝1.8α'W₁Q_C

其中：

Δp：冲击波超压，Pa；

p₀：环境大气压，101325Pa；

Z：无量纲距离；

L：目标到爆炸源的水平距离，m；

E：爆源总能量，J；

α＇：蒸气云当量系数，一般取0.04；

W₁：蒸气云中对爆炸冲击波有实际贡献的燃料质量，Kg；

Q_C：燃料的燃烧热，J/Kg；

2.2蒸汽爆炸

根据化工园区危险品的特点，选取蒸汽爆炸模型；该模型的热辐射通量计算式如下：

R₀＝2.9W₂ ^1/3

t＝0.45W₂ ^1/3

其中：

q(r)——目标所受的辐射通量，W/m²；

q₀——火球表面的辐射通量，柱形罐取270kW/m²，球形罐取200kW/m²；

R₀——火球半径，m；

r——目标到火球中心的水平距离，m；

W₂——火球中消耗的可燃物质量，kg；

t——火球持续时间，s；

2.3事故多米诺效应阈值

要判断重大事故发生后是否会引发多米诺效应，一般选取表征破坏效应的相关物理参数的阈值进行判定，若相关物理参数的计算结果超过该阈值，则认为会引发多米诺效应；

a.冲击波多米诺效应的阈值

设定常压容器、压力容器、长型设备和小型设备的破坏阈值分别22kPa、16kPa、31kPa和37kPa；

b.热辐射多米诺效应的阈值

设定常压容器10分钟以上热辐射下的阈值是15kW/m²，压力容器10分钟以上热辐射下的阈值是50kW/m²；

2.4多米诺效应概率

多米诺效应概率采用基于经验数据上的概率函数法对设备损坏概率进行计算；

其中：

P：多米诺效应概率；

Y：多米诺效应概率单位；

常用设备破坏概率模型如下表所示：

表2常用设备破坏概率模型表

其中：

t＇：无故障时间；

I：对目标物的辐射强度，KW/m²；

V：设备容积m³；

2.5多米诺效应系数

多米诺系数γ的取值考虑三个方面：

1)多米诺效应的形式，包括热辐射和冲击波超压；

2)发生多米诺效应的概率；

3)受到米诺效应影响发生二次事故的单位的数量；

多米诺效应的概率通过对重大危险源进行事故后果模拟预测得到；预测过程最大危险原则和概率求和原则；于是，得出γ的计算方法，用下式表示：

其中：

P_blast：冲击波多米诺效应概率；

P_heat：热辐射多米诺效应概率；

γ：多米诺系数；

i'：表示重大危险源发生事故引起相邻第i'个厂发生二次事故；

k'：表示重大危险源发生事故引起相邻第k'个厂发生二次事故；

3人员素质

基于对系统中人的行为特征的分析，从操作人员的合格性、熟练性、稳定性及工作负荷量四个方面对工业设施危险岗位操作人员的群体素质进行评估；

3.1人员的合格性

化学品危险岗位必须持证上岗，持证：H₁＝1，未持证：H₁＝NA

其中：

H₁：人员的合格性值

3.2人员的熟练性

其中：

H₂：人员的熟练性值；

t₂：人员在一个岗位的工作时间；

K₂：熟练性比例系数；

3.3人员的操作稳定性

其中：

T₂：达到某一熟练程度所需要的时间；

H₃：人员的稳定性值；

t₃：在该岗位上的工作时间；

3.4操作人员的负荷因子

如果一个岗位上应有M₀个人工作，而实际上只有N₀人，且M₀＞N₀时，则工作时间应进行折算；

其中：

H₄：人员的工作负荷量值；

t₄：人员在一个岗位上从上班到下班所工作的时间；

K₄：工作负荷量比例系数；

T₄：一个岗位正常工作一个班的工作时间，一般取为8小时；

M₀：岗位应有的工作人数；

N₀：岗位实际的工作人数，且N₀＜M₀；

3.5单个人员的可靠性

H₅＝H₁H₂H₃H₄

其中：

H₅：单个人员的可靠性值；

3.6指定岗位人员素质的可靠性

在一个岗位上工作由数人构成的一个群体，在同一个部位操作的人有N个，由于这N个人之间的关系即非“串联”也非“并联”，因此指定岗位人员可靠性取平均值，因此指定岗位人员素质的可靠性为：

其中：

H_s：指定岗位人员素质的可靠性；

k：第k个人；

N：同一个位置，不同时间段，共有的操作人员总数；

3.7单岗位人员素质的可靠性

其中：

H_p：单岗位人员素质的可靠性；

k：第k个人；

n：一个岗位上操作的人数；

3.8单元人员素质的可靠性

其中

H_u：单元人员素质的可靠性；

r：第r岗位；

m：一个单元内的岗位数；

4工艺设备评分表

根据易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法,得工艺设备评分表格；

表3化工危险源工艺设备评分表

其中：

D_i：工艺设备每项基本评分；

X_i：工艺设备判别结果，是为1，否为0；

5建筑环境评分表

根据易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法,得建筑环境评分表格；

表4化工危险源建筑环境评分表

其中：

E_i：环境建筑每项基本评分；

Y_i：环境建筑判别结果，是为1，否为0；

6安全管理评价表

根据易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法,得安全管理评分表格；

表5化工危险源安全管理评分表

其中：

F_i：安全管理每项基本评分；

Z_i：安全管理判别结果，是为1，否为0；

步骤3：构建化工危险源动态定量评估体系；

根据影响化工危险源的重要因素是多米洛效应、操作人员、工艺设备、建筑环境和安全管理等，构建化工危险源动态定量评估体系；

步骤4：层次分析模型上各指标值计算；

化工危险源动态定量评估模型中，六个权重因子，分别是危险源的危险值因子、多米洛因子、操作人员因子、工艺设备因子、建筑环境因子和安全管理因子；整体选择i个监控点组建矩阵，来计算整体的动态定量数据；

①计算危险源危险值指标a,令a＝R₃

定义化工危险源存储区的存储量变量q和生产场所的生产管道中变量q＇两个矩阵公式如下：

和

化工危险源存储区和生产管道中化学品物质明确后，其化工品对应的校正系数和临界值均可查表，确认为固定值，校正系数β，储存区临界值量为Q,生产场所临界值为Q＇，得相对比值矩阵为：

和

根据以上公式得出危险源的危险值指标a为：

a_i＝α*(A*q_i+A'*q_i')

因此，输出：a＝＝[a₁ a₂ … a_m]

②计算多米洛效应指标b，令b＝γ

超压爆炸模型和蒸汽爆炸模型公式分别是：

和t_ji＝0.45*(q_ji+q'_ji)^1/3

其中：

j：第j种化学品

根据阈值和对应多米诺效应概率单位指标公式，得到多米诺效应概率Y值；再根据Y值，计算多米诺效应概率；令Y＝b₃；

和

考虑一次多米洛效应，依据公式可得多米洛效应系数为：

b_4i＝(1+b_3i)(1+b'_3i)

因此，输出：b＝＝[b₄₁ b₄₂ … b_4m]

③计算操作人员指标c

操作人员指标系数计算中涉及重要信息是岗位、持证、岗位工龄、无事故时间及工作时间5个条目，描述如下：

[姓名]＝＝[岗位g 持证t₁ 岗位工龄t₂ 无事故时间t₃ 工作时间t₄]

由公式可得：

集合{g₁，g₂,…,g_n}的元素u，得u个H_p，因此人员风险为：

从计算过程可以看，H_u最大值接近1；考虑到人因影响相对有限，指定0.8分时，系数c为1，指标越差，系数c越大，H_u最高值1，取最低值0.6，低于0.6分，使用0.6计算；c值范围：0.8～1.33；当H_ui≤0.6时，H_ui＝0.6，定义c计算公式为：

因此输出：c＝＝[c₁ c₂ … c_m]

④计算工艺设备指标d

依据表格列出个项目的分数矩阵：

D＝[8 6 24 11 13 15 10 12 12 7 7 7 12 11 11 15 11 11 10 13 10 11 13 13 1411]

输入数据X_i:

X_i＝[X₁₁ X₁₂ X₂₁ X₂₂ X₃₁ X₃₂ X₄₁ X₄₂ X₅ X₆ X₇ X₈ X₉ X_A X_B1 X_B2 X_C1 X_C2 X_C3 X_C4 X_C5 X_D1X_D2 X_D3 X_D4 X_D5]^T

约束条件：

(1)原始输入数据只有0,或1，即X₁₁,X₁₂,…,X_D5∈{0,1}

(2)X₁₁+X₁₂≤1

(3)X₃₁+X₃₂≤1

(4)X₄₁+X₄₂≤1

(5)X₅＝X₅₁+X₅₂≤1

(6)X₆＝X₆₁+X₆₂+X₆₃+X₆₄+X₆₅+X₆₆+X₆₇+X₆₈+X₆₉≤1

(7)X₇＝X₇₁+X₇₂+X₇₃+X₇₄+X₇₅≤1

(8)X₈＝X₈₁+X₈₂+X₈₃+X₈₄+X₈₅

(9)X₉＝X₉₁+X₉₂+X₉₃

(10)X_A＝X_A1+X_A2+X_A3≤1

(11)X_B1+X_B2≤1

依据上面的分数矩阵、输入数据和约束条件，可得：

x＝D*X_i

当x_i≥186时，定义d值计算公式为：

当x_i＜186时，定义d值为：d_i＝1.33

因此，输出：d＝＝[d₁ d₂ … d_m]

⑤计算建筑环境评价指标e

依据表格可列出个项目的分数矩阵：

E＝[6 8 8 8 10 12 18 5 5 5 5 5 5 5]

输入数据Y_i:

Y_i＝[Y₁₁ Y₂₁ Y₂₂ Y₂₃ Y₃₁ Y₃₂ Y₃₃ Y₄₁ Y₄₂ Y₄₃ Y₄₄ Y₄₅ Y₅₁ Y₅₂]^T

约束条件：

(1)输入数据只有0,或1，即Y₁₁,Y₂₁,…,Y₅₂∈{0,1}

(2)Y₂₁+Y₂₂+Y₂₃≤1

依据上面的分数矩阵、输入数据和约束条件，可得：

y_i＝E*Y_i

当y_i≥53时，定义e值计算公式为：

当y_i＜53时，定义e值为：e_i＝1.33

因此，输出：e＝＝[e₁ e₂ … e_m]

⑥计算安全管理指标f

依据表格可列出个项目的分数矩阵：

F＝[1.1 1.25 2.50 1.43 0.77 2.00 3.30 2.50 1.11 1.00]

输入数据Z_i:

Z_i＝[Z₁ Z₂ Z₃ Z₄ Z₅ Z₆ Z₇ Z₈ Z₉ Z_A]^T

约束条件：

(1)原始输入数据只有0,或1，即Z₁₁,Z₁₂,…,Z_AA∈{0,1}

(2)Z₁＝Z₁₁+Z₁₂+Z₁₃+Z₁₄+Z₁₅+Z₁₆+Z₁₇+Z₁₈+Z₁₉

(3)Z₂＝Z₂₁+Z₂₂+Z₂₃+Z₂₄+Z₂₅+Z₂₆+Z₂₇+Z₂₈

(4)Z₃＝Z₃₁+Z₃₂+Z₃₃+Z₃₄

(5)Z₄＝Z₄₁+Z₄₂+Z₄₃+Z₄₄+Z₄₅+Z₄₆+Z₄₇

(6)Z₅＝Z₅₁+Z₅₂+Z₅₃+Z₅₄+Z₅₅+Z₅₆+Z₅₇+Z₅₈+Z₅₉+Z_5A+Z_5B+Z_5C+Z_5D

(7)Z₆＝Z₆₁+Z₆₂+Z₆₃+Z₆₄+Z₆₅

(8)Z₇＝Z₇₁+Z₇₂+Z₇₃

(9)Z₈＝Z₈₁+Z₈₂+Z₈₃+Z₈₄+Z₈₅+Z₈₆+Z₈₇+Z₈₈+Z₈₉

(10)Z₉＝Z₉₁+Z₉₂+Z₉₃+Z₉₄+Z₉₅+Z₉₆+Z₉₇+Z₉₈+Z₉₉

(11)Z_A＝Z_A1+Z_A2+Z_A3+Z_A4+Z_A5+Z_A6+Z_A7+Z_A8+Z_A9+Z_AA

依据上面的分数矩阵、输入数据和约束条件，可得：z_i＝F*Z_i

当z_i≥60时，定义f值计算公式为：

当z_i＜60时，定义f值为：f_i＝1.33

因此，输出：f＝＝[f₁ f₂ … f_m]

⑦综合评价结果

其中：K_i(j')是i个监控点的五个因子指标函数；根据表6得到ω_j’；

表6两两比较法确定权重