CN112036716A - 基于能量转移理论的抽水蓄能电站施工安全风险分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于能量转移理论的抽水蓄能电站施工安全风险分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1：建立安全风险分析模型，并根据建立的风险分析模型制作安全风险数据库；步骤S2：根据建立的风险分析模型对施工期存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质进行风险分析及评估，通过查找风险数据库得出风险结果；步骤S3：根据风险结果，选择预控措施进行纠正，根据风险评估结果和预控措施对抽水蓄能电站施工项目进行跟踪和检测，结合施工项目的分部、分项工程、工序的精度划分以及预控措施的实施情况，进行施工项目的实时风险分析，进而降低风险事件发生的概率。

Description

基于能量转移理论的抽水蓄能电站施工安全风险分析方法

技术领域

本发明涉及抽水蓄能电站施工风险管理技术领域，尤其涉及基于能量转移理论的抽水蓄能电站施工安全风险分析方法。

背景技术

目前，关于工程施工安全风险研究的重点集中在如何进行安全风险评价和预警方面。风险识别作为排查安全隐患的关键，现有的识别方式多基于专家经验判断。这种方式受操作者主观影响较大，对操作人员的能力和经验要求非常高，使风险识别的效率不高，缺乏规范性和针对性，基于风险识别的工程施工风险分析的研究相对更少。

因此，为降低风险识别过程人员的主观影响，增强抽水蓄能电站施工安全风险识别分析的规范性和针对性就显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明从能量转移事故致因理论的角度，研究抽水蓄能电站施工期安全风险识别与分析，提出抽水蓄能电站施工安全风险模型及分析方法，为抽水蓄能电站施工期安全风险数据库的建立提供基础。

本发明采用的技术方案是：

基于能量转移理论的抽水蓄能电站施工安全风险分析方法，

该方法包括以下步骤：

步骤S1：建立安全风险分析模型，并根据建立的风险分析模型制作风险数据库；

步骤S2：根据建立的风险分析模型对施工期存在的、发生意外释放的能量或危险物质进行风险分析及评估，通过查找风险数据库得出风险结果；

步骤S3：根据风险结果，选择预控措施进行纠正。

优选的，在上述步骤S1中，安全风险分析模型建立过程如下：

步骤S101：分解抽水蓄能电站工程施工作业任务，进而确定危险源；

步骤S102：识别危险源并将危险源划分为两大类，即第一类危险源和第二类危险源；识别第一类危险源集U1＝{X1，X2，X3，…，X15}，将第一类危险源细化识别出第二类危险源集U2＝{Y1，Y2，Y3，…，Y98}；

步骤S103：建立判断矩阵G，根据步骤S102中确定的危险源U1和U2,采用1～9标度法对同一准则层中的各个因素进行两两比较并赋予相应分值，得到判断矩阵G，i为准则层序数，n为准则层内的影响因素个数；

步骤S104：建立评价集V，评价集V是风险评估的各种结果所组成的集合，V＝{v1，v2，…，vk}，评价集V用“特高，高，中，低，可接受”表述，每个表述对应相应评价尺度值；

步骤S105：计算判断矩阵G的最大特征值λmax，先计算判断矩阵中每行的元素的乘积M_j，再求M_j的n次方根记为

作归一化处理记为

获得特征向量W＝[W₁，W₂，…，W_m]，特征向量W_i即权重ωi；

利用公式

计算得最大特征值λmax，(GW)_i为判断矩阵G第i行元素与特征向量W的乘积，n为准则层内的影响因素个数，i为准则层序数；

步骤S106：计算判断矩阵的一致性CG并检验其值是否有效，使用以下公式：

上式中，n为准则层内的影响因素个数；其中GI为平均随机一致性CG指标；GI的取值如下表：

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										GI	0	0	0.58	0.90	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45

当一致性值CG<0.1时，则判断矩阵的不一致程度在可以接受的范围内，通过了一致性的检验；如果CG>0.1，则一致性不通过，其所得的权重值应舍弃重新评价并计算；

步骤S107：利用梯形隶属函数确定单准则层各因素的等级矩阵Gi，通过综合单准则层里所有因素的等级矩阵Gi，计算得单准则层一级模糊评价矩阵Ri，计算公式如下：

Ri＝ωi×Gi，式中i为准则层序数，ω—准则层的权重集；

步骤S108：对所有准则层的因素进行二级模糊综合评价，得风险评估结果；由步骤S105计算得到单准则层对评价对象的影响，利用二级模糊综合评价表示综合考虑所有准则层的因素对评价结果的总体影响，其评价结果为F，计算公式如下：

R＝ω×G；F＝R×V^T

式中ω—主准则层的权重分配集，由各准则层的权重组成；G—主准则层的评价矩阵，由各准则层评价矩阵组成；V—评价集；

步骤S109：通过上述对危险源的分析，得出用以评价作业步骤的危险性，即D＝L×E×C×B，其中D表示危险性值，L表示发生事故的几率值，E表示人体暴露于危险环境频率或设备、装置的影响因素，C表示危险严重度；B表示管理因子；

步骤S110：根据计算结果，进行风险等级划分，进而确定作业步骤的预控措施。

本发明依据能量转移事故致因理论，研究抽水蓄能电站施工期安全风险识别及评估分析，提出抽水蓄能电站施工期安全风险分析模型，对抽水蓄能电站施工期安全风险进行分析及评估，达到风险防控的目的，为实现抽水蓄能电站安全施工提供参考和支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施例—抽水蓄能电站施工爆破作业-运输步骤风险分析的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明具体提出了一种基于能量转移理论的抽水蓄能电站施工安全风险分析方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：建立安全风险分析模型，并根据建立的风险分析模型制作风险数据库；

步骤S101：分解抽水蓄能电站工程施工作业任务，进而确定危险源；

步骤S102：识别危险源并将危险源划分为两大类，即第一类危险源和第二类危险源；识别第一类危险源集U1＝{X1，X2，X3，…，X15}，将第一类危险源细化识别出第二类危险源集U2＝{Y1，Y2，Y3，…Y98}；

步骤S103：建立判断矩阵G，根据步骤S102中确定的危险源U1和U2,采用1～9标度法对同一准则层中的各个因素进行两两比较并赋予相应分值，得到判断矩阵G，i为准则层序数，n为准则层内的影响因素个数；

步骤S104：建立评价集V，评价集V是风险评估的各种结果所组成的集合，V＝{v1，v2，…，vk}，评价集V用“特高，高，中，低，可接受”表述，每个表述对应相应评价尺度值；

步骤S105：计算判断矩阵G的最大特征值λmax，先计算判断矩阵中每行的元素的乘积M_j，再求M_j的n次方根记为

作归一化处理记为

获得特征向量W＝[W₁，W₂，…，W_m]，特征向量W_i即权重ωi；

利用公式

计算得最大特征值λmax，(GW)_i为判断矩阵G第i行元素与特征向量W的乘积，n为准则层内的影响因素个数，i为准则层序数；

步骤S106：计算判断矩阵的一致性CG并检验其值是否有效，使用以下公式：

上式中，n为准则层内的影响因素个数；其中GI为平均随机一致性CG指标；GI的取值如下表：

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										GI	0	0	0.58	0.90	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45

当一致性值CG<0.1时，则判断矩阵的不一致程度在可以接受的范围内，通过了一致性的检验；如果CG>0.1，则一致性不通过，其所得的权重值应舍弃重新评价并计算；

步骤S107：利用梯形隶属函数确定单准则层各因素的等级矩阵Gi，通过综合单准则层里所有因素的等级矩阵Gi，计算得单准则层一级模糊评价矩阵Ri，计算公式如下：

Ri＝ωi×Gi，式中i为准则层序数，ω—准则层的权重集；

步骤S108：所有准则层的因素进行二级模糊综合评价，得风险评估结果；由步骤S105计算得到单准则层对评价对象的影响，利用二级模糊综合评价表示综合考虑所有准则层的因素对评价结果的总体影响，其评价结果为F，计算公式如下：

R＝ω×G；F＝R×V^T

式中ω—主准则层的权重分配集，由各准则层的权重组成；G—主准则层的评价矩阵，由各准则层评价矩阵组成；V—评价集；

步骤S109：通过上述对危险源的分析，得出用以评价作业步骤的危险性，即D＝L×E×C×B，其中D表示危险性值，L表示发生事故的几率值，E表示人体暴露于危险环境频率或设备、装置的影响因素，C表示危险严重度；

步骤S110：根据计算结果，进行风险等级划分，进而确定作业步骤的预控措施，其中，所述的预控措施包括技术控制措施、管理控制措施和个体防护控制措施，其中，所述的管理控制措施包括行政管理措施和应急管理措施。

步骤S2：根据建立的风险分析模型对施工期存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质进行风险分析及评估，通过查找风险数据库得出风险结果；

步骤S3：根据风险结果，选择预控措施进行纠正，根据风险评估结果和预控措施对抽水蓄能电站施工项目进行跟踪和检测，结合施工项目的分部、分项工程、工序的精度划分以及预控措施的实施情况，进行施工项目实时风险评估，进而降低风险事件发生的概率。

上述步骤S1中，所述的风险数据库具体包括环境特征、总工序、工序、作业步骤、事故类别、第一类危险源、第二类危险源、危害名称、危害类别、危害分布、特性及产生风险条件、可能导致的风险后果、风险范畴、风险种类、管理因子、风险等级分析、风险等级、控制措施等信息，按照风险分析模型对上述各类信息进行整理制表。

上述步骤S102中，识别第一类危险源集U＝{X1，X2，X3，…，X15}，如表1所示：

表1抽水蓄能电站施工第一类危险源

将第一类危险源细化识别出第二类危险源集U1＝{Y1，Y2，Y3，…Y98}，如表2所示：

表2抽水蓄能电站施工第二类危险源

在上述步骤S109中，事故或危险性事件发生的可能性L与作业类型和作业环境有关，最高分值为10分，最低分值为0.1分。分值分配参见下表。

表3事故或危险性事件发生的可能性L值对照表

暴露是危害引发最可能后果的事故序列中第一个意外事件发生的频率。分值分配参见下表。

表4暴露于危险环境的频率因素E值对照表

序号	引发事故序列的第一个意外事件发生的频率	分值
			a	持续(每天许多次)	10
b	经常(大概每天一次)	6
			c	有时(从每周一次到每月一次)	3
d	偶尔(从每月一次到每年一次)	2
			e	很少(据说曾经发生过)	1
f	特别少(没有发生过，但有发生的可能性)	0.5

危险严重度因素C值与危险源在触发因素作用下发生事故时产生后果的严重程度有关。分值分配参见下表。

表5危险严重度因素C值对照表

管理因子B值与工程的管理措施以及管理措施的实施情况有关，全面查评各项分值对应的条款，列出每个分值所存在的全部问题，若同时存在高分区域和低分区域的数条问题，B值应取高分区域的分数，分值分配参见下表。

表6管理因子B取值对照表

在上述步骤S103中，建立评价集V，。用为“特高”、“高”、“中”、“低”、“可接受”表示。

表7危险性评价集V

风险等级	D值	对应措施
			特高风险	D≥400	考虑放弃、停止
高风险	200≤D<400	需要立即采取纠正措施
			中等风险	70≤D<200	需要采取措施进行纠正
低风险	20≤D<70	需要进行关注
			可接受风险	D<20	容忍

在上述步骤S110中，技术控制措施包括以下几种：

1)消除

通过合理的设计和科学的管理，尽可能从根本上消除危险有害因素。如用安全的能源代替不安全的能源，采用无害化工艺技术，生产中以无害物质代替有害物质，实现自动化、遥控作业等。

2)预防

当致灾体(能量源或能量载体)无法消除时，可采取预防性技术措施，限制意外释放能量的大小和速度，规定安全极限量，在生产工艺中尽量采用低能量的工艺或设备。如使用安全阀、安全屏护、漏电保护装置、安全电压、熔断器、防爆膜、事故排放装置等。这样，即使发生了意外的能量释放，也不致发生严重伤害

3)减弱

在无法消除和难以预防危险有害因素的情况下，可采取降低危险、危害的措施。这其中从能量角度又可分为四个方面：

防止能量蓄积。能量的大量蓄积会导致能量突然释放，因此，要及时泄放多余能量，防止能量蓄积。例如，应用低高度位能控制爆炸性气体浓度，通过接地消除静电蓄积，利用避雷针放电保护重要设施等。

控制能量释放。例如，建立水闸墙防止高势能地下水突然涌出。

延缓释放能量。缓慢地释放能量可以降低单位时间内释放的能量，减轻能量对人体的作用。例如，采用安全阀、逸出阀控制高压气体；采用全面崩落法管理煤巷顶板，控制地压；用各种减振装置吸收冲击能量，防止人员受到伤害等。

开辟释放能量的渠道。例如，安全接地可以防止触电，在矿山探放水可以防止透水，抽放煤体内瓦斯可以防止瓦斯蓄积爆炸等。

4)隔离

在无法消除、预防、减弱的情况下，应将人员与能量接触的物理实体隔开，即狭义的屏蔽。屏蔽设施可以被设置在能源上，如安装在机械转动部分外面的防护罩；也可以被设置在人员与能源之间，如安全围栏等。

个体防护措施本质上是设置在人员身上的屏蔽设施，如人员佩戴的个体防护用品(防护服、各类防毒面具)等。理论上，个体防护措施是能量传播作用到受灾体(人体)的最后一道隔离措施。无论从本质安全还是能量意外释放的角度，都不是最优先考虑技术控制措施，但却是保护作业人员的最后一道防线。

管理控制措施包括安全管理制度、安全管理机构和人员、安全培训教育、安全投入与安全设施以及安全监督检查等方面；应急管理措施主要包括应急管理体系、突发事故应急预案、应急预警、应急响应、应急演练等方面。

实施例1

爆破作业是抽水蓄能电站施工中的常见工序，同时也是风险相对较高的工序之一。爆破工序按施工过程可分为8个步骤，依次为：①运输；②警戒；③现场存放；④装药；⑤联网；⑥起爆；⑦通风散烟；⑧盲炮处理。

以步骤运输为例，应用模型分析结果。

针对运输作业步骤，从“人、机、料、法、环”五个方面来确定作业的具体情况。作业涉及的人员包括运输车司机、爆破工；涉及的机器设备有运输车辆；涉及的材料包括炸药和雷管；涉及的环境因素包括天气以及道路情况等。

危险源的识别在作业步骤确定的作业具体情况的基础上开展。运输步骤涉及的材料炸药和雷管属致灾体，是第一类危险源。经对作业过程的分析判断确定，作业过程存在导致炸药和雷管能量意外释放的因素。人的因素包括雷管和炸药混装，超载运输，同时装卸，使用手机，携带火种等；机的因素包括车辆无防静电措施等；料的因素有爆破材料不合格等；环境因素包括雨雪天气、路面湿滑等。

风险评估是通过风险发生的可能性，人员暴露频率及事故后果的大小以及管理因子的影响来计算风险的大小。查表可知，发生可能性(L)取值为0.5，暴露频率(E)取值为3，事故后果。(C)取值为50，管理因子考虑行业平均水平取值为1，则风险大小(D)计算结果为0.5×3×50×1＝75，属中等风险，需要采取措施进行纠正。

控制措施从技术控制措施、行政管理控制措施、个体防护措施以及应急管理措施四个方面考虑。可采取的技术控制措施包括：运输过程中使用专用雷管箱放置雷管；设置收纳箱，将手机和火种放入；雷管、炸药由爆破工分开装卸，现场分开存放。行政管理措施可以对员工进行培训教育，要求相关人员持证上岗。应急管理措施包括编制完善相应的事故应急预案等。

Claims (2)

1.基于能量转移理论的抽水蓄能电站施工安全风险分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1：建立风险分析模型，并根据建立的风险分析模型制作风险数据库；

步骤S2：根据建立的风险分析模型对施工期存在的、发生意外释放的能量或危险物质进行风险评估，通过查找风险数据库得出风险结果；

步骤S3：根据风险结果，选择预控措施进行纠正。

2.根据权利要求1所述的基于能量转移理论的抽水蓄能电站施工风险分析方法，其特征在于，在上述步骤S1中，风险分析模型建立过程如下：

步骤S101：分解抽水蓄能电站工程施工作业任务，进而确定危险源；

步骤S102：识别危险源并将危险源划分为两大类，即第一类危险源和第二类危险源；识别第一类危险源集U1＝{X1，X2，X3，…，X15}，将第一类危险源细化识别出第二类危险源集U2＝{Y1，Y2，Y3，…，Y98}；

步骤S103：建立判断矩阵G，根据步骤S102中确定的危险源U1和U2,采用1～9标度法对同一准则层中的各个因素进行两两比较并赋予相应分值，得到判断矩阵G，i为准则层序数，n为准则层内的影响因素个数；

步骤S104：建立评价集V，评价集V是风险评估的各种结果所组成的集合，V＝{v1，v2，…，vk}，评价集V用“特高，高，中，低，可接受”表述，每个表述对应相应评价尺度值；

步骤S105：计算判断矩阵G的最大特征值λmax，先计算判断矩阵中每行的元素的乘积M_j，再求M_j的n次方根记为

作归一化处理记为

获得特征向量W＝[W₁，W₂，…，W_m]，特征向量W_i即权重ωi；

利用公式

计算得最大特征值λmax，(GW)_i为判断矩阵G第i行元素与特征向量W的乘积，n为准则层内的影响因素个数，i为准则层序数；

步骤S106：计算判断矩阵的一致性CG并检验其值是否有效，使用以下公式：

上式中，n为准则层内的影响因素个数；其中GI为平均随机一致性CG指标；GI的取值如下表：

n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 GI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45

当一致性值CG<0.1时，则判断矩阵的不一致程度在可以接受的范围内，通过了一致性的检验；如果CG>0.1，则一致性不通过，其所得的权重值应舍弃重新评价并计算；

步骤S107：利用梯形隶属函数确定单准则层各因素的等级矩阵Gi，通过综合单准则层里所有因素的等级矩阵Gi，计算得单准则层一级模糊评价矩阵Ri，计算公式如下：

Ri＝ωi×Gi，式中i为准则层序数，ω—准则层的权重集；

步骤S108：对所有准则层的因素进行二级模糊综合评价，得风险评估结果；由步骤S105计算得到单准则层对评价对象的影响，利用二级模糊综合评价表示综合考虑所有准则层的因素对评价结果的总体影响，其评价结果为F，计算公式如下：

R＝ω×G；F＝R×V^T

式中ω—主准则层的权重分配集，由各准则层的权重组成；G—主准则层的评价矩阵，由各准则层评价矩阵组成；V—评价集；

步骤S109：通过上述对危险源的分析，得出用以评价作业步骤的危险性，即D＝L×E×C×B，其中D表示危险性值，L表示发生事故的几率值，E表示人体暴露于危险环境频率或设备、装置的影响因素，C表示危险严重度；B表示管理因子；

步骤S110：根据计算结果，进行风险等级划分，进而确定作业步骤的预控措施。

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