基于物元可拓理論的石油儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

摘""要""為提高油庫的安全水平、精準(zhǔn)識別油庫中的薄弱點(diǎn)并合理規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，從檢測、技術(shù)、管理3個(gè)角度出發(fā)，選取10個(gè)二級風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，構(gòu)建石油儲(chǔ)罐安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系?；陟貦?quán)法和物元可拓理論，提出了EWM-物元可拓的綜合評價(jià)評價(jià)模型。應(yīng)用該模型對嘉興市某油庫儲(chǔ)罐進(jìn)行分析。結(jié)果表明，該儲(chǔ)罐的風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅱ，風(fēng)險(xiǎn)水平為中風(fēng)險(xiǎn)，需在一段時(shí)間內(nèi)整改，與實(shí)際相符。說明該模型具有較高的可行性，能夠?yàn)槭蛢?chǔ)罐的安全提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞""石油儲(chǔ)罐安全""風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)""物元可拓理論""熵權(quán)法" " "DOI：10.20031/j.cnki.0254-6094.202406019

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

作為國家發(fā)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(yīng)，我國于2001年第1次出現(xiàn)了關(guān)于石油資源戰(zhàn)略計(jì)劃。2003年，正式啟動(dòng)國家石油儲(chǔ)備基地計(jì)劃。到2016年，建成九大石油儲(chǔ)備基地（舟山、舟山擴(kuò)建、鎮(zhèn)海、大連、黃島、獨(dú)山子、蘭州、天津和黃島）。此外，加上部分社會(huì)企業(yè)容庫，我國石油儲(chǔ)備達(dá)到3 325萬噸。依據(jù)中華油氣項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)，全國已建、在建和規(guī)劃中的油庫已超過3 000座。截止2020年，基本已建成12個(gè)石油儲(chǔ)備基地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年，我國石油儲(chǔ)備能力達(dá)到8 500萬噸，將近6億桶油。

隨著國家石油能源儲(chǔ)備逐年上升，大體量的石油存儲(chǔ)極易造成風(fēng)險(xiǎn)難以預(yù)測和控制的復(fù)合型災(zāi)害，使災(zāi)害范圍擴(kuò)大，風(fēng)險(xiǎn)上升。這給我國石油能源安全健康發(fā)展帶來了極大挑戰(zhàn)。如2006年發(fā)生的獨(dú)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(fā)生的直接原因是未使用通風(fēng)裝置，可燃?xì)怏w到爆炸達(dá)臨界值且使用非防爆照明燈；2010年發(fā)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?xì)怏w到爆炸達(dá)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(chǔ)罐的安全進(jìn)行分析，識別重要風(fēng)險(xiǎn)源并制定相應(yīng)措施，對于石油儲(chǔ)罐的平穩(wěn)運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。此前，國內(nèi)外眾多研究學(xué)者對儲(chǔ)罐安全進(jìn)行了探究。趙景斌等考慮儲(chǔ)罐泄漏的動(dòng)態(tài)演變，基于蒙特卡洛模擬和事件樹模型，對儲(chǔ)罐脆弱性進(jìn)行了評估[1]。彭玉杰等基于熵權(quán)法、層次分析法和模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，從人、設(shè)備、環(huán)境、管理4個(gè)維度建立儲(chǔ)罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，對儲(chǔ)罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，得出了儲(chǔ)罐區(qū)的實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)概率[2]。FAVOUR"I等為減少儲(chǔ)罐泄漏事故的發(fā)生，綜合運(yùn)用故障樹模型和風(fēng)險(xiǎn)矩陣，對儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量分析，得出儲(chǔ)罐區(qū)的實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)等級，為儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整提供理論指導(dǎo)[3]。

目前，關(guān)于石油儲(chǔ)罐的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)大多停留在主觀分析，對于石油儲(chǔ)罐現(xiàn)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(shù)、管理3個(gè)角度構(gòu)建化工企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，對某化工企業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)，得出企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)等級，結(jié)果與企業(yè)實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)水平基本吻合，該方法具有一定可行性[4]。鑒于此，筆者結(jié)合腐蝕速率和沉降速率兩個(gè)檢測風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，基于物元可拓理論對石油儲(chǔ)罐安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。以期為石油儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行提供理論指導(dǎo)。

1 "熵權(quán)法-物元可拓理論評價(jià)模型構(gòu)建

熵權(quán)法（Entropy Weight Method，EWM）-物元可拓理論評價(jià)模型基于熵權(quán)法和物元可拓理論，通過熵權(quán)法計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素的權(quán)重，結(jié)合物元可拓理論得出的關(guān)聯(lián)度，對評估對象的風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行分析。

1.1""石油儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

結(jié)合儲(chǔ)罐現(xiàn)場檢驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)建立風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，具體見表1。文中規(guī)定的風(fēng)險(xiǎn)等級列于表2。

1.2""物元可拓理論評價(jià)模型構(gòu)建

考慮到主觀個(gè)體對指標(biāo)評估的模糊性，引入物元可拓理論，建立固有危險(xiǎn)性評估指標(biāo)與系統(tǒng)整體危險(xiǎn)性狀況間的因果關(guān)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(yīng)事物特征，V是特征的量值。模型構(gòu)建按照以下步驟進(jìn)行。

確定經(jīng)典域和節(jié)域。

式中""aji——各指標(biāo)變量值下限；

bji——各指標(biāo)變量值上限；

ci——評價(jià)特征的相關(guān)指標(biāo)；

Nj——評價(jià)對象的第j等級；

vji——各指標(biāo)的經(jīng)典域。

式中""api——評估對象各固有危險(xiǎn)性等級量值下限；

bpi——評估對象各固有危險(xiǎn)性等級量值上限；

cp——評估對象的特征指標(biāo)；

Np——評估對象的固有危險(xiǎn)性等級集合；

vpi——各評估指標(biāo)節(jié)域。

確定待評物元。

式中""ci——物元的相關(guān)指標(biāo)；

N0——物元；

vi——各指標(biāo)的實(shí)際量值。

確定評估指標(biāo)關(guān)聯(lián)度。對指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理后，通過下式計(jì)算各指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)函數(shù)值：

式中""——分析對象k的第j個(gè)脆弱性評估指標(biāo)與第i個(gè)脆弱性等級的關(guān)聯(lián)度；

——物元的量值與經(jīng)典域的距離；

——物元量值與節(jié)域的距離。

熵權(quán)法是一種結(jié)合具體實(shí)例的指標(biāo)賦權(quán)方法，該方法按照以下步驟確定指標(biāo)重要程度[6]。

標(biāo)準(zhǔn)化處理。

式中""ri，j——標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算系統(tǒng)的熵值ei和信息效用di。

當(dāng)時(shí)，令。

確定指標(biāo)權(quán)重。利用子系統(tǒng)即各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的的熵值計(jì)算其熵權(quán)：

確定綜合關(guān)聯(lián)度。

式中""wj——第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；

——第k項(xiàng)評估對象的第i個(gè)系統(tǒng)脆弱性等級的關(guān)聯(lián)度。

系統(tǒng)脆弱性風(fēng)險(xiǎn)等級確定。根據(jù)關(guān)聯(lián)度最大原則，當(dāng)時(shí)，則該評估對象的系統(tǒng)脆弱性等級便是第i項(xiàng)量值對應(yīng)的等級。

2 "實(shí)證分析

以嘉興市某10 000 m3石油儲(chǔ)罐為例，應(yīng)用文中構(gòu)建的基于熵權(quán)法-物元可拓理論的石油儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型進(jìn)行分析。參考GB/T 50393等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立石油儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，具體見表3。

確定經(jīng)典物元。通過式（1）計(jì)算得到經(jīng)典物元，如下：

確定節(jié)域物元。通過式（2）得到待評對象的節(jié)域，如下：

確定待評物元及權(quán)重。分析得出各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重及數(shù)值情況見表4。

得到待評物如下：

計(jì)算關(guān)聯(lián)度。依據(jù)式（4）對風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算，得到結(jié)果見表5。

確定等級。按照式（10）計(jì)算綜合關(guān)聯(lián)度，得到結(jié)果列于表6、7。

依據(jù)關(guān)聯(lián)度最大原則，表明該儲(chǔ)罐的風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅱ級。企業(yè)需要在一定時(shí)間內(nèi)對薄弱的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行改進(jìn)，尤其對于企業(yè)的安全作業(yè)操作規(guī)程、設(shè)備使用管理和安全監(jiān)護(hù)方面必須嚴(yán)格規(guī)定。

3 "結(jié)論

3.1 "在檢驗(yàn)、技術(shù)、管理3個(gè)方面的基礎(chǔ)上綜合考慮，最終選取10個(gè)石油儲(chǔ)罐相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素，建立了基于熵權(quán)法-物元可拓模型的石油儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型。

3.2 "應(yīng)用模型對某石化企業(yè)的儲(chǔ)罐個(gè)體安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，得到該石油儲(chǔ)罐的風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅱ級，與企業(yè)委托檢測的結(jié)果較為相符，模型能夠?qū)?chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行恰當(dāng)評估。

3.3 "該企業(yè)對于儲(chǔ)罐的安全管理仍存在薄弱點(diǎn)，需要進(jìn)一步對評分較低的指標(biāo)進(jìn)行分析。

參 "考 "文 "獻(xiàn)

[1] 趙景斌，王彥富，王濤，等.基于蒙特卡洛模擬和動(dòng)態(tài)事件樹的儲(chǔ)罐脆弱性評估[J].化工進(jìn)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(wǎng)絡(luò)的儲(chǔ)罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)分析[J].消防科學(xué)與技術(shù)，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(yè)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2021，21（6）：2401-2406.

[5] 呂辰，夏新興，王智文，等.基于信息擴(kuò)散與可拓理論的城鎮(zhèn)區(qū)域耦合風(fēng)險(xiǎn)評估方法研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2023，23（3）：641-650.

[6] 成慶林，王爽，楊金威，等.原油長輸管道系統(tǒng)重點(diǎn)耗能單元用能評價(jià)與節(jié)能應(yīng)用研究[J].化工機(jī)械，2023，50（3）：388-396；421.

（收稿日期：2023-10-31，修回日期：2024-11-05）

基金項(xiàng)目：浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目（批準(zhǔn)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(chǔ)罐檢驗(yàn)及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)工作。

通訊作者：夏立（1982-），高級工程師，從事長輸管道與儲(chǔ)罐檢驗(yàn)及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)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(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].化工機(jī)械，2024，51（6）：000-000.