CN117787721A - 一种涉火专用设备危险性评估系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涉火专用设备危险性评估系统及方法，属于涉火设备危险评估技术领域。系统包括涉火专用设备风险指数模块、涉火专用设备事故后果确定模块、涉火专用设备危险指数计算模块。方法研究含能材料的综合感度，生产工序危险性、工艺危险性、设备机械安全性和控制危险性以及安全补偿系数等影响要素，通过分析量化，计算形成风险概率评价数值并分类，然后考虑设备发生燃烧爆炸危险时造成的人员损失、财产损失和行业影响，根据事故后果进行量化赋值并分级，通过风险指数和事故后果的乘积，得出设备危险指数计算结果。本发明实现了对设备在涉火产线应用中面临的和可能导致的危险性有效评估。
Description
技术领域
本发明涉及一种涉火专用设备危险性评估系统及方法，属于涉火设备危险评估技术领域。
背景技术
涉火专用设备，是指火药(含固体推进剂)、炸药、弹药、引信、火工品等产品及其半成品在研制、生产、试验等过程中，设备或其产生介质(如风机设备产生的热风)直接与危险性原材料、半成品和成品接触，容易造成燃烧、爆炸事故，引起人身伤亡或重大经济损失的设备。为此，建立一种涉火专用设备危险性评估系统及方法，对涉火设备进行危险性评估，是满足《中华人民共和国安全生产法》中关于“构建安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制”要求的重要技术支撑。
目前，通用设备的危险性评估系统及方法，大多数仅从机械结构的故障原理出发，不能涵盖到火炸药及其制品制造行业(兵器行业)工艺、物料的特殊性。同时，涉火产线的危险性评估主要从生产工序和工艺来判断危险源和危险场所，没有考虑机械设备本身的机械结构和设备对燃烧爆炸事故风险的影响。
综上所述，目前在涉火危险作业场合的管理过程中，缺乏一套科学的、综合考虑各方面因素、明确设备危险性、便于开展差异化设备管理的技术和解决方案。
发明内容
本发明的目的是为了有效解决现有的涉火专用设备无法仅使用通用设备危险性评估规则，提出了一种结合涉火工艺工序风险、机械设备结构风险、安全补偿修正以及事故后果评估的涉火专用设备危险性评估系统及方法。
其中，所述评估系统，包括涉火专用设备风险指数模块、涉火专用设备事故后果确定模块、涉火专用设备危险指数计算模块。其中，涉火专用设备风险指数模块输出端与涉火专用设备危险指数计算模块的输入端相连，涉火专用设备事故后果确定模块输出端与涉火专用设备危险指数计算模块的输入端相连。
所述方法研究含能材料的综合感度，生产工序危险性、工艺危险性、设备机械安全性和控制危险性以及安全补偿系数等影响要素，通过分析量化，计算形成风险概率评价数值并分类，然后考虑设备发生燃烧爆炸危险时造成的人员损失、财产损失和行业影响，根据事故后果进行量化赋值并分级，通过风险指数和事故后果的乘积，得出设备危险指数计算结果。
输出危险值的量化计算结果，有助于依据涉火专用设备危险性指数划分设备级别，并制定相应的准入、运维、保养以及报废更新等全寿命周期管理，制定明确的、有依据的差异化和精细化设备管理规定。
有益效果
本发明结合了设备加工接触的物料、生产工序、工艺危险、设备危险性、是否有安全补偿以及设备现实危险状况，综合评估得出涉火专用设备风险指数L。利用爆炸冲击波确定人员和财产损失半径，科学地计算对人员的伤害和对建筑的破坏性，定量给出符合生产实际的涉火专用设备事故后果S；利用L与S计算结果相乘，可得到量化的涉火专用设备危险指数R，实现了对设备在涉火产线应用中面临的和可能导致的危险性评估。
附图说明
图1为本发明系统的结构框图；
图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
一方面，本发明提出了一种涉火专用设备危险性评估系统，如图1所示，包括涉火专用设备风险指数模块、涉火专用设备事故后果确定模块、涉火专用设备危险指数计算模块。
其中，涉火专用设备风险指数模块用于计算涉火专用设备的风险指数L并分类；
涉火专用设备事故后果确定模块用于根据燃烧爆炸冲击波计算人员和财产损失后果，评价得出涉火专用设备的事故后果S，并根据事故后果进行分级；
涉火专用设备危险指数计算模块用于根据风险分类和后果分级对涉火设备进行分类分级，并由风险指数L和事故后果S两者相乘，得到量化的涉火专用设备危险指数R。
上述模块的连接关系如下：
涉火专用设备风险指数模块输出端与涉火专用设备危险指数计算模块的输入端相连，涉火专用设备事故后果确定模块输出端与涉火专用设备危险指数计算模块的输入端相连。
进一步地，涉火专用设备风险指数分类参照表1：
表1燃烧爆炸事故发生可能性分类表
进一步地，涉火专用设备事故后果确定模块中，涉火专用设备事故后果S，其取值参照表2：
表2涉火专用设备事故后果取值及分级取值表
进一步地，根据空爆冲击波计算公式，得出人员损害和财产损失程度划分半径，空爆冲击波计算公式如下：
其中，Δp为危险品在目标处爆炸冲击波峰值超压(单位：MPa)；r为目标离爆心的距离(单位：m)；w为炸药的TNT当量(单位：kg)；为比例距离，/>即当/>相同时，爆炸冲击波峰值超压Δp相同；a、b、c为计算参数，在不同边界条件下的取值不同，例如，在刚性地面环境下，a为1.06，b为4.3，c为1.02。根据空爆冲击波计算公式，得出空气冲击波超压Δp与比例距离/>的关系，进而确定人员损害和财产损失的划分半径。
其中，对于人员损害的计算为：冲击波对暴露人员超压大于0.1MPa则人员死亡，重伤以超压0.05MPa计算，中等伤以0.03MPa计算，轻微伤按照0.02MPa计算。即，计算事故后果时处在上述范围内人数，为事故死亡人数；/>时，处在上述范围内人数，为事故重伤人数；/>时，处在上述范围内人数，为事故中等伤人数；/>时，为事故轻微伤人数。对于燃烧类危险，人员伤亡情况根据现场情况分析，可按照轻微伤害或中等伤害计算，对于快速燃烧的危险情况，可按照有人员重伤计算。上述范围如设置有效防护结构，则有效防护结构外的人员不再计算。
对于财产损失的计算：对于爆炸类危险的财产损失参照次严重损坏范围内的全部资产计算，超压值取0.05MPa，即范围内的资产损失可计算在内，在上述范围如设置有效防护结构，则有效防护结构外财产不再计算范围内。
进一步地，在涉火专用设备危险指数计算模块中，涉火专用设备危险指数R计算公式为：R＝L×S。
进一步地，涉火专用设备风险指数模块，包括设备物料危险计算单元、生产工序危险修正单元、工艺危险计算单元、设备危险性计算单元、安全补偿计算单元、设备现实危险性修正单元。
其中，设备物料危险计算单元，负责根据物料热爆炸危险性系数α1、物料热分解危险性系数α2、物料撞击危险性系数α3、物料摩擦危险性系数α4、物料火焰危险性系数α5和物料冲击波危险性系数α6，计算物料综合感度系数α。
生产工序危险修正单元，用于确定生产工序危险性修正系数λ1。
工艺危险计算单元，用于根据一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2，计算工艺危险系数F3。
设备危险性计算单元，用于根据机械安全危险系数J和设备控制危险系数K，计算设备危险性系数M。
安全补偿计算单元，用于根据工艺控制安全补偿系数C1，物质隔离安全补偿系数C2和防火设施安全补偿系数C3，计算安全补偿系数C。
设备现实危险性修正单元，用于确定设备现实危险性系数λ2。
涉火专用设备风险指数计算单元，用于将物料综合感度系数α、生产工序危险性修正系数λ1、工艺危险系数F3、设备危险性系数M、安全补偿系数C和设备现实危险性系数λ2相乘，计算涉火专用设备的风险指数L。
上述单元的连接关系如下：设备物料危险计算单元、生产工序危险修正单元、工艺危险计算单元、设备危险性计算单元、安全补偿计算单元和设备现实危险性修正单元之间关系互为并列关系，其运行顺序不做特殊规定，各单元的输出端均与涉火专用设备风险指数计算单元的输入端相连，涉火专用设备风险指数计算单元的输出端作为涉火专用设备风险指数模块的输出端。
更进一步地，设备物料危险计算单元中，综合感度系数α计算公式为：
更进一步地，工艺危险计算单元中，工艺危险系数F3计算公式为：F3＝F1×F2。
更进一步地，设备危险性计算单元中，设备危险性系数M计算公式为：M＝J×K。
更进一步地，安全补偿计算单元中，安全补偿系数C计算公式为：C＝C1×C2×C3。
更进一步地，涉火专用设备风险指数计算单元中，涉火专用设备的风险指数L计算公式为：
L＝α×λ1×F3×M×C×λ2
＝α×λ1×(F1×F2)×(J×K)×(C1×C2×C3)×λ2
另一方面，本发明提出了一种涉火专用设备危险性评估方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤S1：根据物料热爆炸危险性系数α1、物料热分解危险性系数α2、物料撞击危险性系数α3、物料摩擦危险性系数α4、物料火焰危险性系数α5和物料冲击波危险性系数α6，计算物料综合感度系数α；
步骤S2：确定生产工序危险性修正系数λ1；
步骤S3：根据一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2，计算工艺危险系数F3；
步骤S4：根据机械安全危险系数J和设备控制危险系数K，计算设备危险性系数M；
步骤S5：根据工艺控制安全补偿系数C1，物质隔离安全补偿系数C2和防火设施安全补偿系数C3，计算安全补偿系数C；
步骤S6：确定设备现实危险性系数λ2；
步骤S7：将物料综合感度系数α、生产工序危险性修正系数λ1、工艺危险系数F3、设备危险性系数M、安全补偿系数C和设备现实危险性系数λ2相乘，计算涉火专用设备的风险指数L，并确定计算结果进行分类；
步骤S8：根据燃烧爆炸冲击波计算人员和财产损失后果，评价得出涉火专用设备的事故后果S，并根据事故后果进行分级；
步骤S9：根据步骤S7与步骤S8确定涉火设备的分类分级，由风险指数L和事故后果S两者相乘，得到量化的涉火专用设备危险指数R。
Claims (6)
1.一种涉火专用设备危险性评估系统，其特征在于，包括涉火专用设备风险指数模块、涉火专用设备事故后果确定模块、涉火专用设备危险指数计算模块；
其中，涉火专用设备风险指数模块用于计算涉火专用设备的风险指数L并分类；
涉火专用设备事故后果确定模块用于根据燃烧爆炸冲击波计算人员和财产损失后果，评价得出涉火专用设备的事故后果S，并根据事故后果进行分级；
涉火专用设备危险指数计算模块用于根据风险分类和后果分级对涉火设备进行分类分级，并由风险指数L和事故后果S两者相乘，得到量化的涉火专用设备危险指数R，R＝L×S；
上述模块的连接关系如下：
涉火专用设备风险指数模块输出端与涉火专用设备危险指数计算模块的输入端相连，涉火专用设备事故后果确定模块输出端与涉火专用设备危险指数计算模块的输入端相连。
2.如权利要求1所述的一种涉火专用设备危险性评估系统，其特征在于，涉火专用设备风险指数模块，包括设备物料危险计算单元、生产工序危险修正单元、工艺危险计算单元、设备危险性计算单元、安全补偿计算单元、设备现实危险性修正单元；
其中，设备物料危险计算单元，负责根据物料热爆炸危险性系数α1、物料热分解危险性系数α2、物料撞击危险性系数α3、物料摩擦危险性系数α4、物料火焰危险性系数α5和物料冲击波危险性系数α6，计算物料综合感度系数α；
生产工序危险修正单元，用于确定生产工序危险性修正系数λ1；
工艺危险计算单元，用于根据一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2，计算工艺危险系数F3；
设备危险性计算单元，用于根据机械安全危险系数J和设备控制危险系数K，计算设备危险性系数M；
安全补偿计算单元，用于根据工艺控制安全补偿系数C1，物质隔离安全补偿系数C2和防火设施安全补偿系数C3，计算安全补偿系数C；
设备现实危险性修正单元，用于确定设备现实危险性系数λ2；
涉火专用设备风险指数计算单元，用于将物料综合感度系数α、生产工序危险性修正系数λ1、工艺危险系数F3、设备危险性系数M、安全补偿系数C和设备现实危险性系数λ2相乘，计算涉火专用设备的风险指数L；
上述单元的连接关系如下：设备物料危险计算单元、生产工序危险修正单元、工艺危险计算单元、设备危险性计算单元、安全补偿计算单元和设备现实危险性修正单元之间关系互为并列关系，其运行顺序不做特殊规定，各单元的输出端均与涉火专用设备风险指数计算单元的输入端相连，涉火专用设备风险指数计算单元的输出端作为涉火专用设备风险指数模块的输出端。
3.一种涉火专用设备危险性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：根据物料热爆炸危险性系数α1、物料热分解危险性系数α2、物料撞击危险性系数α3、物料摩擦危险性系数α4、物料火焰危险性系数α5和物料冲击波危险性系数α6，计算物料综合感度系数α：
步骤S2：确定生产工序危险性修正系数λ1；
步骤S3：根据一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2，计算工艺危险系数F3，F3＝F1×F2；
步骤S4：根据机械安全危险系数J和设备控制危险系数K，计算设备危险性系数M，M＝J×K；
步骤S5：根据工艺控制安全补偿系数C1，物质隔离安全补偿系数C2和防火设施安全补偿系数C3，计算安全补偿系数C，C＝C1×C2×C3；
步骤S6：确定设备现实危险性系数λ2；
步骤S7：将物料综合感度系数α、生产工序危险性修正系数λ1、工艺危险系数F3、设备危险性系数M、安全补偿系数C和设备现实危险性系数λ2相乘，计算涉火专用设备的风险指数L，并确定计算结果进行分类：
L＝α×λ1×F3×M×C×λ2
＝α×λ1×(F1×F2)×(J×K)×(C1×C2×C3)×λ2
步骤S8：根据燃烧爆炸冲击波计算人员和财产损失后果，评价得出涉火专用设备的事故后果S，并根据事故后果进行分级；
步骤S9：根据步骤S7与步骤S8确定涉火设备的分类分级，由风险指数L和事故后果S两者相乘，得到量化的涉火专用设备危险指数R。
4.如权利要求3所述的一种涉火专用设备危险性评估方法，其特征在于，根据空爆冲击波计算公式，得出人员损害和财产损失程度划分半径，空爆冲击波计算公式如下：
其中，Δp为危险品在目标处爆炸冲击波峰值超压；r为目标离爆心的距离；w为炸药的TNT当量(单位：kg)；为比例距离，/>即当/>相同时，爆炸冲击波峰值超压Δp相同；a、b、c为计算参数，在不同边界条件下的取值不同，根据空爆冲击波计算公式，得出空气冲击波超压Δp与比例距离/>的关系，进而确定人员损害和财产损失的划分半径。
5.如权利要求4所述的一种涉火专用设备危险性评估方法，其特征在于，
对于人员损害的计算为：
冲击波对暴露人员超压大于0.1MPa则人员死亡，重伤以超压0.05MPa计算，中等伤以0.03MPa计算，轻微伤按照0.02MPa计算；
计算事故后果时处在上述范围内人数，为事故死亡人数；
时，处在上述范围内人数，为事故重伤人数；
时，处在上述范围内人数，为事故中等伤人数；
时，为事故轻微伤人数；
对于燃烧类危险，人员伤亡情况根据现场情况分析，按照轻微伤害或中等伤害计算；对于快速燃烧的危险情况，按照有人员重伤计算；上述范围如设置有效防护结构，则有效防护结构外的人员不再计算。
6.如权利要求4所述的一种涉火专用设备危险性评估方法，其特征在于，
对于财产损失的计算：
对于爆炸类危险的财产损失参照次严重损坏范围内的全部资产计算，超压值取0.05MPa，即范围内的资产损失计算在内，在上述范围如设置有效防护结构，则有效防护结构外财产不再计算范围内。
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