基于物元可拓理論的石油儲罐風險評價

摘""要""為提高油庫的安全水平、精準識別油庫中的薄弱點并合理規避風險，從檢測、技術、管理3個角度出發，選取10個二級風險指標，構建石油儲罐安全風險評價指標體系。基于熵權法和物元可拓理論，提出了EWM-物元可拓的綜合評價評價模型。應用該模型對嘉興市某油庫儲罐進行分析。結果表明，該儲罐的風險等級為Ⅱ，風險水平為中風險，需在一段時間內整改，與實際相符。說明該模型具有較高的可行性，能夠為石油儲罐的安全提供理論指導。

關鍵詞""石油儲罐安全""風險評價""物元可拓理論""熵權法" " "DOI：10.20031/j.cnki.0254-6094.202406019

中圖分類號 "TQ050.7 """""""""""""""文獻標志碼 "A """"""""""""""""文章編號""0254-6094（2024）06-0000-00

作為國家發展的重要能源，石油能源的需求量逐年上升。為保障石油能源的有效供應，我國于2001年第1次出現了關于石油資源戰略計劃。2003年，正式啟動國家石油儲備基地計劃。到2016年，建成九大石油儲備基地（舟山、舟山擴建、鎮海、大連、黃島、獨山子、蘭州、天津和黃島）。此外，加上部分社會企業容庫，我國石油儲備達到3 325萬噸。依據中華油氣項目數據庫統計，全國已建、在建和規劃中的油庫已超過3 000座。截止2020年，基本已建成12個石油儲備基地。據統計，2020年，我國石油儲備能力達到8 500萬噸，將近6億桶油。

隨著國家石油能源儲備逐年上升，大體量的石油存儲極易造成風險難以預測和控制的復合型災害，使災害范圍擴大，風險上升。這給我國石油能源安全健康發展帶來了極大挑戰。如2006年發生的獨山子石化分公司防腐承包商“10.28”閃爆事故，事故共造成13人死亡6人受傷，事故發生的直接原因是未使用通風裝置，可燃氣體到爆炸達臨界值且使用非防爆照明燈；2010年發生的中石油遼陽石化分公司“6.29”原油罐爆燃事故，事故共造成3人死亡、7人受傷，事故的直接原因是可燃氣體到爆炸達臨界值且使用非防爆照明燈。

因此，采取合適的方法對石油儲罐的安全進行分析，識別重要風險源并制定相應措施，對于石油儲罐的平穩運行具有重要的現實意義。此前，國內外眾多研究學者對儲罐安全進行了探究。趙景斌等考慮儲罐泄漏的動態演變，基于蒙特卡洛模擬和事件樹模型，對儲罐脆弱性進行了評估[1]。彭玉杰等基于熵權法、層次分析法和模糊貝葉斯網絡，從人、設備、環境、管理4個維度建立儲罐區風險評價指標體系，對儲罐區風險進行分析，得出了儲罐區的實時風險概率[2]。FAVOUR"I等為減少儲罐泄漏事故的發生，綜合運用故障樹模型和風險矩陣，對儲罐風險進行定量分析，得出儲罐區的實時風險等級，為儲罐區的風險調整提供理論指導[3]。

目前，關于石油儲罐的風險評價大多停留在主觀分析，對于石油儲罐現場方面的分析成果較少。王福生等基于物元可拓理論，從資源、技術、管理3個角度構建化工企業風險評價指標體系，對某化工企業進行風險等級評價，得出企業的風險等級，結果與企業實際風險水平基本吻合，該方法具有一定可行性[4]。鑒于此，筆者結合腐蝕速率和沉降速率兩個檢測風險指標，基于物元可拓理論對石油儲罐安全風險進行分析。以期為石油儲罐的安全運行提供理論指導。

1 "熵權法-物元可拓理論評價模型構建

熵權法（Entropy Weight Method，EWM）-物元可拓理論評價模型基于熵權法和物元可拓理論，通過熵權法計算風險指標因素的權重，結合物元可拓理論得出的關聯度，對評估對象的風險等級進行分析。

1.1""石油儲罐風險評價指標體系構建

結合儲罐現場檢驗和相關文獻建立風險評價指標體系，具體見表1。文中規定的風險等級列于表2。

1.2""物元可拓理論評價模型構建

考慮到主觀個體對指標評估的模糊性，引入物元可拓理論，建立固有危險性評估指標與系統整體危險性狀況間的因果關系[5]。物元是形容事物的有序三元組。用R=（N，C，V）表示即可，其中N為事故名稱，C對應事物特征，V是特征的量值。模型構建按照以下步驟進行。

確定經典域和節域。

式中""aji——各指標變量值下限；

bji——各指標變量值上限；

ci——評價特征的相關指標；

Nj——評價對象的第j等級；

vji——各指標的經典域。

式中""api——評估對象各固有危險性等級量值下限；

bpi——評估對象各固有危險性等級量值上限；

cp——評估對象的特征指標；

Np——評估對象的固有危險性等級集合；

vpi——各評估指標節域。

確定待評物元。

式中""ci——物元的相關指標；

N0——物元；

vi——各指標的實際量值。

確定評估指標關聯度。對指標進行無量綱化處理后，通過下式計算各指標之間的關聯函數值：

式中""——分析對象k的第j個脆弱性評估指標與第i個脆弱性等級的關聯度；

——物元的量值與經典域的距離；

——物元量值與節域的距離。

熵權法是一種結合具體實例的指標賦權方法，該方法按照以下步驟確定指標重要程度[6]。

標準化處理。

式中""ri，j——標準化處理后的值；

（ui，j）max——初始ui，j的最大值；

（ui，j）min——初始ui，j的最小值。

計算系統的熵值ei和信息效用di。

當時，令。

確定指標權重。利用子系統即各風險指標的的熵值計算其熵權：

確定綜合關聯度。

式中""wj——第j項指標的權重；

——第k項評估對象的第i個系統脆弱性等級的關聯度。

系統脆弱性風險等級確定。根據關聯度最大原則，當時，則該評估對象的系統脆弱性等級便是第i項量值對應的等級。

2 "實證分析

以嘉興市某10 000 m3石油儲罐為例，應用文中構建的基于熵權法-物元可拓理論的石油儲罐風險評價模型進行分析。參考GB/T 50393等相關標準建立石油儲罐風險評估指標標準，具體見表3。

確定經典物元。通過式（1）計算得到經典物元，如下：

確定節域物元。通過式（2）得到待評對象的節域，如下：

確定待評物元及權重。分析得出各風險指標權重及數值情況見表4。

得到待評物如下：

計算關聯度。依據式（4）對風險指標進行關聯度計算，得到結果見表5。

確定等級。按照式（10）計算綜合關聯度，得到結果列于表6、7。

依據關聯度最大原則，表明該儲罐的風險等級為Ⅱ級。企業需要在一定時間內對薄弱的風險指標進行改進，尤其對于企業的安全作業操作規程、設備使用管理和安全監護方面必須嚴格規定。

3 "結論

3.1 "在檢驗、技術、管理3個方面的基礎上綜合考慮，最終選取10個石油儲罐相關風險因素，建立了基于熵權法-物元可拓模型的石油儲罐風險評價模型。

3.2 "應用模型對某石化企業的儲罐個體安全風險進行分析，得到該石油儲罐的風險等級為Ⅱ級，與企業委托檢測的結果較為相符，模型能夠對儲罐風險進行恰當評估。

3.3 "該企業對于儲罐的安全管理仍存在薄弱點，需要進一步對評分較低的指標進行分析。

參 "考 "文 "獻

[1] 趙景斌，王彥富，王濤，等.基于蒙特卡洛模擬和動態事件樹的儲罐脆弱性評估[J].化工進展，2023，42（5）：2751-2759.

[2] 彭玉杰，董紹華，謝書懿，等.基于EWM-AHP模糊貝葉斯網絡的儲罐區風險分析[J].消防科學與技術，2022，41（5）：634-638.

[3] FAVOUR I，DAVID S，MOHAMED H.Safety evaluation of leak in a storage tank using fault tree analysis and risk matrix analysis[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2021，73：104597.

[4] 王福生，高湛翔，董憲偉，等.基于物元可拓理論的化工企業風險評價[J].安全與環境學報，2021，21（6）：2401-2406.

[5] 呂辰，夏新興，王智文，等.基于信息擴散與可拓理論的城鎮區域耦合風險評估方法研究[J].安全與環境學報，2023，23（3）：641-650.

[6] 成慶林，王爽，楊金威，等.原油長輸管道系統重點耗能單元用能評價與節能應用研究[J].化工機械，2023，50（3）：388-396；421.

（收稿日期：2023-10-31，修回日期：2024-11-05）

基金項目：浙江省科技計劃項目（批準號：2022C03179）資助的課題。

作者簡介：潘李冬（1998-），碩士研究生，從事長輸管道與儲罐檢驗及風險評價工作。

通訊作者：夏立（1982-），高級工程師，從事長輸管道與儲罐檢驗及風險評價工作，48724564@qq.com。

引用本文：潘李冬，許皆樂，古玉祺，等.基于物元可拓理論的石油儲罐風險評價[J].化工機械，2024，51（6）：000-000.