模糊評(píng)價(jià)系統(tǒng)在石化系統(tǒng)中的本質(zhì)安全性研究

李耀華

（廣東金興發(fā)檢測(cè)評(píng)價(jià)咨詢有限公司， 廣東 惠州 516000）

引言

傳統(tǒng)大型石化系統(tǒng)的控制危險(xiǎn)源的方法是在危險(xiǎn)源處加控制措施并在其外圍加入消防措施和安全系統(tǒng)，將危險(xiǎn)源劃定在一個(gè)區(qū)域，并加入保護(hù)層，以降低其對(duì)周圍人員、環(huán)境和設(shè)備造成危害的嚴(yán)重程度。但是，如果控制系統(tǒng)發(fā)生故障、安全措施失效，有毒、有害物質(zhì)發(fā)生泄漏就會(huì)發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒等重大安全事故。所以，保護(hù)層只是減弱了事故的危害程度，并沒有從根源上消除危害，它仍然存在于系統(tǒng)之中。因此，本文的主要研究內(nèi)容是如何從本質(zhì)上消除這樣的危害。石化系統(tǒng)服役期間本質(zhì)安全就是指在沒有任何外圍設(shè)置的安全措施的情況下，僅依靠系統(tǒng)自身設(shè)計(jì)屬性就可以克服、控制石化系統(tǒng)服役期間由于生產(chǎn)過程的誤操作和物料原因所帶來的潛在危害，從而實(shí)現(xiàn)石化系統(tǒng)在服役期間的安全運(yùn)行[1]。

在總結(jié)歸納國內(nèi)外的研究工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的石化系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展以及行業(yè)規(guī)范，運(yùn)用Mamdani型模糊推理算法嘗試解決服役石化系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)問題，以期進(jìn)一步提高我國的石化系統(tǒng)行業(yè)的整體安全評(píng)價(jià)水平，為石化行業(yè)的安全有序發(fā)展做出理論研究[2]。

1 在役石化系統(tǒng)本質(zhì)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確立和量化

本質(zhì)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是對(duì)服役石化系統(tǒng)的本質(zhì)安全性模糊評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。石化系統(tǒng)本質(zhì)安全性的決定因素是石化加工工藝過程固有的危險(xiǎn)性，具體到某一石化系統(tǒng)則主要有設(shè)備構(gòu)造負(fù)荷、操作條件的精準(zhǔn)程度和工藝過程所加工轉(zhuǎn)化的物料的物理性質(zhì)和數(shù)量等因素決定。服役石化系統(tǒng)的危險(xiǎn)性主要可以分為工藝設(shè)備條件危險(xiǎn)性和物質(zhì)危險(xiǎn)性。其中工藝條件危險(xiǎn)性由其自身特點(diǎn)進(jìn)行分類，可以從工藝條件、設(shè)備和操作條件三個(gè)層面進(jìn)行檢驗(yàn)；物質(zhì)危險(xiǎn)性又由兩個(gè)三級(jí)指標(biāo)進(jìn)行分類，分別是“物質(zhì)反應(yīng)特性”和“物質(zhì)一般危險(xiǎn)性”[3]。繼續(xù)分析上述指標(biāo)，經(jīng)過本質(zhì)原理分析和對(duì)于石化系統(tǒng)的模糊評(píng)價(jià)體系的考量，從而確定了表1中不同本質(zhì)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表1 石化系統(tǒng)服役期間本質(zhì)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)

在對(duì)系統(tǒng)做模糊評(píng)價(jià)時(shí)，需要對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行量化處理，以便判斷系統(tǒng)的狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的不同分級(jí)區(qū)間。為此，將表1中的各評(píng)價(jià)指標(biāo)按照危險(xiǎn)程度進(jìn)行分級(jí)處理，分別是很高危險(xiǎn)、高危險(xiǎn)、中度危險(xiǎn)、低危險(xiǎn)、很低危險(xiǎn)。表2為爆炸危險(xiǎn)性分級(jí)判據(jù)表。

表2 “爆炸危險(xiǎn)性”分級(jí)及其隸屬度函數(shù)

1.1 Mamdanl型模型推理過程

模糊推理是模糊數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，以隸屬度函數(shù)為基礎(chǔ)把表達(dá)模糊的概念進(jìn)行連續(xù)、準(zhǔn)確地定量數(shù)學(xué)精準(zhǔn)化描述。在判斷和決策時(shí)以模糊信息為依據(jù)，補(bǔ)全工藝設(shè)計(jì)初期有關(guān)整個(gè)石化系統(tǒng)信息不完善的缺口，在危險(xiǎn)狀態(tài)和安全狀態(tài)進(jìn)行有效過度，與主流經(jīng)典評(píng)價(jià)理論相比，其有效提高了有關(guān)系統(tǒng)整體評(píng)價(jià)的完整性和精確度。

1.2 輸入量的模糊化

在石化系統(tǒng)中，判斷其整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)是否發(fā)生故障的數(shù)據(jù)都是在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)。而模糊評(píng)價(jià)中需要用邏輯語言進(jìn)行分析，因此，需要將表征系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的數(shù)字特征轉(zhuǎn)化為模糊邏輯語言，并由其隸屬度函數(shù)來定義。如上文所述，采用5級(jí)的分級(jí)指標(biāo)對(duì)各個(gè)表征石化系統(tǒng)安全運(yùn)行的不同緯度的量進(jìn)行量化分級(jí)。對(duì)于可以明確量化的參數(shù)指標(biāo)，如溫度、反應(yīng)熱等以標(biāo)準(zhǔn)的形式進(jìn)行量化；對(duì)于不便于量化的指標(biāo)，如工藝結(jié)構(gòu)、反應(yīng)活性，通過專家打分進(jìn)行評(píng)價(jià)分級(jí)。為了簡單有效地建立隸屬度函數(shù)，采用里三角形、梯形等隸屬度函數(shù)[4]。

1.3 采用重心法

為了得到特定的數(shù)值，采用重心法將經(jīng)過推理得到的輸出論域中的模糊集反模糊化處理。其具體推理運(yùn)算均由Matable模糊邏輯工具箱完成。

2 存在的問題

基于石化系統(tǒng)的本質(zhì)安全理論已經(jīng)取得了一定的研究成果，但是在實(shí)踐中還存在以下問題。

2.1 基于本質(zhì)安全問題的發(fā)展研究速度減弱

主要阻礙本質(zhì)安全發(fā)展的因素有兩個(gè)方面：第一個(gè)因素是傳統(tǒng)安全概念和本質(zhì)安全的設(shè)計(jì)目的發(fā)生了沖突。本質(zhì)安全強(qiáng)調(diào)的是其改造更新石化系統(tǒng)自身工藝和設(shè)備，從而減少其發(fā)生故障的概率；傳統(tǒng)安全研究更多地是希望通過添加外圍設(shè)備控制事故發(fā)生后導(dǎo)致的損失。第二個(gè)因素是本質(zhì)安全的企業(yè)普及率還不高，加之沒有標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)規(guī)范，使得推進(jìn)石化企業(yè)的本質(zhì)安全還需要更多時(shí)間[5]。

2.2 本質(zhì)安全的應(yīng)用階段的局限性

現(xiàn)階段本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的主要應(yīng)用階段是石化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段。所以將本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法合理有效地應(yīng)用于服役階段的石化系統(tǒng)安全性能研究，促進(jìn)服役系統(tǒng)的本質(zhì)安全化具有重要的意義。

2.3 本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法的不全面分析缺陷

現(xiàn)階段的本質(zhì)安全問題更多的是只從石化系統(tǒng)本體出發(fā)，只是從工藝過程的設(shè)計(jì)、服役期間的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)和布局等方面考慮，卻沒有考慮到人-機(jī)-環(huán)境中人和外圍環(huán)境有可能引起的故障危害，人-機(jī)-環(huán)境的總體和諧配合才能使得石化系統(tǒng)運(yùn)行全面安全化，所以，現(xiàn)階段存在的本質(zhì)安全評(píng)價(jià)方法參數(shù)不夠全面，還需要綜合人和外圍環(huán)境對(duì)于石化系統(tǒng)運(yùn)行階段的不安全因素影響[6]。

3 結(jié)語

本文綜合分析了石化系統(tǒng)的本質(zhì)不安全因素，從本質(zhì)不安全因素角度出發(fā)，建立了高效、簡潔的服役期間石化系統(tǒng)本質(zhì)安全性評(píng)價(jià)體系，為后續(xù)人員開展服役期間石化系統(tǒng)的模糊評(píng)價(jià)做了良好的基礎(chǔ)。由于當(dāng)前階段模糊評(píng)價(jià)還僅限于所研究的設(shè)備系統(tǒng)，并沒有考慮人、和環(huán)境對(duì)整個(gè)石化系統(tǒng)服役期間的本質(zhì)安全性影響，因此，后續(xù)工作需要進(jìn)一步確定人和環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)選取。