安全裝置在多米諾效應中的作用分析

摘 要：在多米諾效應的分析中考慮了安全裝置的作用，并對考慮安全裝置前后的事故擴展概率進行了比較。結果表明，安全裝置在多米諾效應中可以顯著降低事故擴展概率。在多米諾效應的分析中忽略了安全裝置的作用會導致分析結果明顯升高，從而造成整體風險偏高。

關鍵詞：多米諾效應；安全裝置；擴展概率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.202

0 引言

多米諾效應指的是事故的連鎖反應，當一個事故發生時會對其周邊造成影響，從而導致二次甚至更多次事故的發生。在化工行業，由于其造成影響的嚴重性，多米諾效應已成為一個突出的問題。為預防事故的發生和控制事故的擴展，安全裝置是化工類設備必不可少的防護措施，但在多數多米諾效應的研究中，都忽略了這些安全裝在預防和控制事故中的作用。這一忽略不僅會造成對多米諾效應風險的高估，也會在事故的傳播過程的分析上產生差異，從而影響整體分析的合理性和科學性[1，2]。本文將在多米諾效應的分析中綜合考慮安全裝置的作用，探討將安全裝置結合到多米諾效應分析中的方法，比較考慮安全裝置前后的事故發生概率，明確其在多米諾效應中所起到的緩解作用，以期提高整體分析結果的合理性和精確性。

1 分析方法

1.1 擴展概率計算方法

擴展概率指初始事故產生的物理效應對周邊設備產生破壞作用，進而造成二次事故的概率。計算方法如下[3]：

式中，Pd為事故擴展概率；Y為概率單位值，對于熱輻射作用下的常壓容器Y=12.54-1.847ln（ttf）。ttf為儲罐失效時間，單位為s ，ln（ttf）= -1.13ln（QHL） – 2.67×10-5V+9.9， QHL 為熱輻射強度，單位kw/m2；V為目標設備的容積，單位m3。

1.2 安全裝置的作用分析

Landucci等[2]在其研究中提出：需要考慮要求時失效概率（PFD）和效率（η）這兩個因素來對安全裝置進行評估。本文主要研究對象為噴淋系統和防火涂層，對于其他安全裝置不做過多介紹。根據Khakzad等的研究，噴淋系統可以將初始火災產生的熱輻射強度（Qe）降低為原來（Q0）的0.4倍，其PFD和η分別取5.43×10-3和0.954。在熱輻射強度不超過200 kw/m2的情況下，性能較高的防火涂層可以提供兩個小時的，效率高達0.999的隔熱防護。其要求時失效概率為PFD=0，防護層性能良好時，取保護時間ttfp=60分鐘作為保守值進行分析；性能較差時，保護時間取ttfp=15分鐘。

2 實例分析

圖1為兩個常壓儲罐，儲罐1儲存苯，儲罐2儲存乙醇，充裝量均為70%，其中儲罐1設有自動噴淋系統（第一類主動安全裝置），儲罐2設有防火涂層，現以儲罐1發生池火災為例，來分析安全裝置在多米諾效應中的作用。

應用ALOHA軟件計算儲罐2發生池火災后對儲罐2 的熱輻射強度為20.6 kw/m2，根據1.1中的公式算得事故擴展概率為9.98×10-6。考慮安全裝置時，儲罐1的噴淋系統有1-5.43×10-3的概率將原熱輻射強度降為8.24 kw/m2，儲罐2的隔熱涂層可以延長60min的失效時間，則在兩種安全裝置分別處于工作和失效狀態下的后果如表1。

根據1.1中的公式算得此種情況下的事故擴展概率，借助貝葉斯網絡建模分析，如圖X。

最終通過分析得出：考慮安全裝置的情況下，事故擴展概率為7.01×10-14，可見考慮安全裝置的作用后，事故擴展概率顯著降低了8個數量級。

3 結論

提出了將安全裝置的作用結合到多米諾效應分析中的方法，比較了考慮安全裝置前后的事故擴展概率。通過對分析結果的比較，得出了考慮安全裝置的作用后事故擴展概率顯著下降的結論。

參考文獻：

[1]Gabriele Landucci，Francesca Argenti，Alessandro Tugnoli，et al.Quantitative assessment of safety barrier performance in the prevention of domino scenarios triggered by fire. Reliability Engineering and System Safety，2015（143）：30-43.

[2]G.Landucci，A.Necci，G.Antonioni.Risk assessment of mitigated domino scenarios in process facilities. Reliability Engineering and System Safety，2017（160）：37-53.

[3]V Cozzani，G Gubinelli，G Antonioni，et al.The assessment of risk caused by domino effect in quantitative area risk analysis.Journal of Hazardous Materials，2005（A127）：14-30

作者簡介：衣健民（1992-），男，碩士研究生，研究方向：系統安全理論與應用。endprint