基于LabVIEW平台重大危险源评价法的应用

王敏 张嘉琪 杨飞龙 张志奎 冀大选 李杰一

摘要：基于LabVIEW平台对易燃、易爆、有毒重大危险源评价法进行编译，开发了重大危险源评价系统模拟计算软件，克服了现有评价法计算繁琐，相关系数选取主观性大的缺陷。通过对4万吨/年环氧乙烷项目的生产、储存装置，工艺过程进行实地调研，运用本评价软件对项目固有危险性和危险等级，现实危险性和控制程度进行了模拟计算，得出危险等级和控制程度的匹配度，快速准确地实现了研究项目的危险度评价，验证了本评价软件的可靠性和可操作性。

关键词：易燃、易爆、有毒重大危险源评价法  环氧乙烷  危险等级  控制程度  LabVIEW

4萬吨/年环氧乙烷项目属于重大危险源，一旦发生泄漏，将造成巨大的人员伤亡和财产损失。重大危险源分析评价是实现其监管的重要依据，目前国内外普遍采用死亡半径法、HAZOP分析法、易燃、易爆、有毒重大危险源评价法进行分析评价。易燃、易爆、有毒重大危险源评价法涉及指标多，考虑的因素全面细致，针对性强，结果较准确，但计算繁琐，相关系数选取主观性较大。为了充分发挥易燃、易爆、有毒重大危险源评价法的优势，克服其缺陷，本文对此评价法进行编译，开发了基于LabVIEW平台的重大危险源评价模型，快速准确地实现了对研究项目的危险性分析评价[1]。

1 环氧乙烷项目简介

本项目的生产规模为年产环氧乙烷（EO）4万t，年操作时间为7560小时（315天），员工260人，占地面积约5257m2，项目总投资1870万元，采用乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺技术。主要场所：环氧乙烷储存装置包括2个200m3球罐，乙烯罐区包括3个150m3球罐;其质量、浓度、状态及其分布如表1所示。

2 项目安全分析

“八五”国家科技攻关专题“易燃、易爆、有毒重大危险源辨识、评价技术研究”，提出的重大危险源评价主要包括固有危险性与现实危险性两部分，其中固有危险性包括生产过程的危险性和内、外部环境状况的危险性，分为事故易发性和事故严重度评价。现实危险性评价主要对评价项目的安全管理、人员安全素质及工艺设备、建筑物现有的安全控制措施等方面进行评价[2]。选取环氧乙烷、乙烯作为物质易发性评价的对象，环氧乙烷生产及储存过程作为工艺过程事故易发性评价的对象。

2.1 项目的固有危险性

2.1.1 物质事故易发性B11。物质事故易发性B11涉及的影响因素为6项，环氧乙烷事故易发性各因素分级范围及相应分值见图2-1。

环氧乙烷事故易发性：87.36;乙烯事故易发性：63.6。

2.1.2 工艺过程事故易发性B12。乙烯氧化制环氧乙烷工艺属于《首批重点监管的危险化工工艺目录》中危险工艺——氧化工艺，涉及的影响因素为6项，各影响因素的状态值及相应权重分值见图2-2。

环氧乙烷工艺过程事故易发性：140.5;乙烯工艺过程事故易发性：90。

2.1.3 事故易发性B1。事故易发性：B1=∑B11B12=87.36×140.5+63.6×90=17998.08

2.1.4 事故严重度。本项目环氧乙烷、乙烯为易燃易爆物质，在生产或储存过程中，若发生泄漏并达到爆炸极限后遇到火源，存在发生蒸气云爆炸的危险，故选用蒸气云爆炸模型（VCE）进行事故后果分析[4]，计算发生事故后的影响范围与程度。以1个200m3环氧乙烷储罐为例，假设一个储罐内的物料全部参与爆炸，发生蒸气云爆炸的伤亡结果，见图2-3。

①罐区事故模拟计算。根据重大危险源区域涉及到的危险物料，罐区事故模拟计算后果汇总如表2所示。

②罐区的事故严重度B2的计算。事故严重度B2反映发生事故造成的经济损失大小。它包括人员伤害和财产损失两个方面，并把人的伤害也折算成财产损失（万元）[6]。

事故严重度的计算结果：

B2=C+20（N1+0.5N2+105N3/6000）

=1870+20（60+0.5×140+105×60/6000）

=4491（万元）

2.2 项目的现实危险性抵消因子

2.2.1 安全管理评价。安全管理评价主要是评价企业安全管理的有效性，结合《企业安全生产标准化基本规范》的相关要求，安全管理评价指标体系共7项一级要素，40项二级要素，总分157分[7]。

安全管理评价实得分：147分。

2.2.2 人员安全素质评价。人员的安全素质评价指标体系分四个基本维度：安全知识、安全心理、安全生理、安全技能，基本维度分别下辖4、6、2、4个二级指标，其中安全技能下辖二级指标岗位安全操作技能由labwiew编程计算，见图2-4。

岗位人员安全操作技能可靠性R=0.9775。

人员的安全素质评价应得分为：116

人员安全素质实得分=人员安全素质（除岗位操作技能外）实得分+岗位操作技能实得分=106+8×0.9775=

112.82

2.2.3 工艺设备、建筑物评价。工艺设备、建筑物评价指标体系共有22项一级要素，89项二级要素[8]，应得分：267;实得分：168。

3 评价结果与讨论

3.1 固有危险性及危险等级。固有危险性：B=B1×B2=17998.08×4491=8.1×107;固有危险性等级为：A=log10（B/105）=2.91。

根据危险源分级标准，一级：A≥3.5;二级：2.5≤A<3.5;三级：1.5≤A<2.5;四级：A<1.5。

2.5≤A=2.91<3.5，所以本项目固有危险性等级为二级。

3.2 现实危险性抵消因子B3及控制等级。通过抵消因子的关联算法得出：安全管理抵消因子：B31=0.7754;人员安全素质抵消因子：B32=0.8917;工艺设备、建筑物抵消因子：B33=0.6215;则现实危险性综合抵消因子为：B3=（1-B31）×（1-B32）×（1-B33）=0.009207。

根据危险性控制程度分级标准，A级：B3≤0.001;       B级：0.0010.1。

0.001

3.3 现实危险性。现实危险性：D= B×B3=8.1×107×0.009207=7.46×105

现实危险等级为：A=log10（D/105）=0.87

A= 0.87<1.5，所以本项目的现实危险等级为四级。

4万吨/年环氧乙烷项目固有危险性等级为二级，危险性控制程度为B级，危险等级和控制程度相匹配。现实危险性等级为四级，危险性抵消因子大大降低了项目的固有危险性。说明本项目的安全措施和安全管理达到了较理想的状态，人员的安全素质较高，可满足安全生产的要求，工艺设备、建筑物处于安全良好状态。

4 结论

①本文基于LabVIEW平台对易燃、易爆、有毒重大危险源评价法的固有危险性和现实危险性评价进行编译，形成了可由计算机模拟计算的重大危险源分析评价系统，减少了人工计算量。②将安全人机工程、系统工程与《企业安全生产标准化基本规范》的标准要求有机结合，形成了安全管理评价指标体系，安全素质评价指标体系，工艺设备、建筑物评价指标体系，通过对4万吨/年环氧乙烷项目如实进行得分及扣分点说明、描述，在评价系统中输入相关数据参数，克服了相关系数选取主观性大的缺陷，快速准确地实现了研究项目的危险性分析评价。

参考文献：

[1]王冰.黑龙江省危险化学品重大危险源分级模型研究[J].哈尔滨理工大学学报，2011.

[2]吴宗之.易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法与控制措施[J].中国安全科学学报，1998（02）.

[3]吴宗之，高进东，魏利军.危险评价方法及其应用[M].北京：冶金工业出版，2002.

[4]刘光明.丙烯罐区火灾、爆炸风险分析[J].安全、健康和環境，2006（08）：30-33.

[5]王若菌，蒋军成.LPG蒸气云爆炸风险评估中的参数不确定性分析[J].南京工业大学学报：自然科学版，2005（06）：12-15.

[6]吴宗之，高进东.重大危险源辨识与控制[M].北京：冶金工业出版，2001.

[7]全国安全生产标准化技术委员会.AQ/T9006-2010《企业安全生产标准化基本规范》[S].北京：煤炭工业出版社，2010.

[8]刘立林.储油罐区风险检验技术研究[D].大庆：大庆石油学院，2007.