基于IAHP和模糊综合法的LNG、L-CNG加气合建站风险评价研究*

王海秀

（广东石油化工学院石油工程学院，广东茂名525000）

化工安全

基于IAHP和模糊综合法的LNG、L-CNG加气合建站风险评价研究*

王海秀

（广东石油化工学院石油工程学院，广东茂名525000）

建立了LNG、L-CNG加气合建站安全评价指标体系，运用改进层次分析法确定各指标权重，通过模糊运算求出评价总分以判定安全等级。以茂名某LNG、L-CNG加气合建站实际案例计算，验证了该方法的有效性。通过运算结果分析，设备和人员是LNG、L-CNG加气合建站安全管理的重点，并提出了针对性的解决措施。

改进层次分析法；模糊综合法；LNG、L-CNG加气合建站；风险评价

随着近年来LNG产业技术在我国的高速发展以及国家大力提倡节能减排的大环境下，天然气汽车由于其环保性的巨大优势得到大力推广，相应的配套产业LNG、L-CNG加气合建站作为一种新兴起来的加气站也随之迅速发展并逐渐成熟，它能对LNG汽车和CNG车辆加气，方便快捷。但由于站内存在易燃、易爆物质以及低温高压设备等，LNG、L-CNG加气合建站的安全问题显得尤为重要，必须引起高度重视。运用改进层次分析法（IAHP）确定各主因素及其子因素的权重，运用模糊数学的方法综合评价存在于LNG、L-CNG加气合建站的潜在危险因素，得出加气合建站的安全等级，有针对性地加强站内安全防范措施［1，2］。

1　危险因素分析

LNG、L-CNG加气合建站的主要物质是天然气，以液态和气态形式存在，考虑到物料的易燃易爆性及站内工艺流程所涉及的范围，其潜在的危险因素可从设备、环境、人员3方面进行分析。

（1）设备LNG储罐储存的是低温介质，金属材料在低于延展或脆化转变温度时可能发生脆性断裂［3］，导致LNG泄漏；低温高压泵在长期运行过程中出现的振动会引起相应零部件疲劳受损［4］，导致机泵出现故障；气化器和CNG储气瓶组充满的均是25MPa高压气体，高压使得泄漏可能性增加，必须定期对此类高压设备进行维护和保养。

（2）环境LNG、L-CNG加气合建站环境与其安全运营紧密相连。站址的选择要合理；站内防火防爆设计必须符合国家标准或行业标准规范；消防安全系统（灭火设备、消防水系统以及报警系统等）能在事故发生第一时间启动并发挥作用；站内规章及制度健全完善，操作示范规程完好。否则，都将对站内安全构成威胁。

（3）人员站内工作人员的身心素质、专业素质、安全培训、责任感、操作规范等，与LNG、L-CNG加气合建站的安全息息相关。任何一名员工缺乏其中一项，都有可能导致事故的发生。

2　LNG、L-CNG加气合建站安全评价指标

评价指标的选取，对评价结果有着很大的影响，指标应具有独立性、代表性，能很好地反映研究对象某方面的特性［5］。通过大量文献查阅、实地调研以及LNG、L-CNG加气合建站事故案例的分析并结合相关标准规范，从站内设备、环境、人员3个方面建立了LNG、L-CNG加气合建站安全评价指标体系，见图1。

图1　LNG、L-CNG加气合建站安全评价指标体系Fig 1 The safety evaluation index system of LNG and L-CNG filling stations co-establishment

3　评价方法计算过程

模糊综合评价确立评价单元的评价因素，并对各评价因素赋予相应的权重值，通过模糊变换合成原理，从而对评价单元作出综合评价。本文结合了模糊综合评价法和IAHP，其具体流程如下：

（1）建立评价因素集合

式中u1，u2，…，un为评价对象的评价指标。

（2）IAHP采用10/10～18/2标度法对各因素进行取值标度建立判断矩阵A，经过进一步计算及归一化处理，得到权重向量W。

（3）进行一致性检验，若通过，则说明判断矩阵A取值合理，否则需不断调整判断矩阵取值直到一致性检验通过为止。

（4）建立评语集

式中v1，v，…，vn为评价中的评价等级。

（5）单因素评价

对因素集U中因素，根据评语集V作出模糊判断，建立模糊评价矩阵B。

（6）选择模糊合成算子，建立系统评价矩阵C，进行系统安全综合评价。

4　实例计算

以茂名某LNG、L-CNG加气合建站为例，该站占地面积约为26666.8m2，LNG供应能力为4.5t·d-1，CNG供应能力为15000m3·d-1，由售气区、工艺装置区和辅助区组成。设有2个150m3LNG储罐、空混式气化器、1组CNG储气瓶组（共4个CNG储气瓶，总容积约5.6m3）、2台LNG加气机、2台CNG加气机等。结合模糊综合法和IAHP对其安全状况进行评价。将前面建立的LNG、L-CNG加气合建站安全评价指标体系3个主因素设备u1、环境u2、人员u3作为分析单元，通过IAHP确定各指标权重，比较指标间两两重要程度，采用标度性能更好的10/10～18/2标度法［6］得到判断矩阵A。见表1。

表1　主因素两两判断矩阵比较表Tab.1 Judgmentmatrix of comparison between any twomain factors

转换成判断矩阵A为：

用“和积法”计算权重向量，将判断矩阵A按列规范化可得到权重向量W1：

用“和积法”将W1按行平均可得W2：

通过归一化处理，

根据权重向量W，计算判断矩阵A的最大特征根

式中n为评价因素个数。

进行一致性检验［7］：

式中C·I和R·I均为一致性检验指标。R·I：指标数n时的平均一致性指标。

通过检验可知，所求出的权重有效，即可得出该LNG、L-CNG加气合建站的设备、环境、人员3个主因素的权重分别为：0.579，0.162，0.259。以上面同样的方法，可以计算出影响3个主因素各自的评价子因素的权重值，结果见表2。

表2　茂名某LNG、L-CNG加气合建站安全状况模糊评价表Tab.2 Fuzzy evaluation of security situation of a LNG and LCNG filling stations co-establishment in Maom ing

将LNG、L-CNG加气合建站的安全综合评价等级分为优、良、中、及格、差5个等级。对每个子因素进行统计分析评价打分，见表2。采用M（∧，∨）算子，得出LNG、L-CNG加气合建站的一级模糊综合评价由此计算因素b1，得到同理0），b3=（0.4，0.4，0.2，0，0）；将结果进行归一化处理得到一级模糊综合评价矩阵B。

选择模糊合成算子“O”，根据模糊综合评价方法分析处理求系统评价矩阵C，C=WOB，计算得，C=（0.426，0.426，0.2，0.1，0），再将其归一化处理得，C=（0.369，0.369，0.174，0.087，0）。LNG、L-CNG加气合建站安全评价的5个等级优、良、中、及格、差对应的百分制分数表见表3［1］。结合上面求得的系统安全评价矩阵C和表3，可求得LNG、L-CNG加气合建站的总分f=90.12～80.13，取总分f最大值和最小值的平均得85.13。由表3可判定该LNG、L-CNG加气合建站的安全状况为良。

表3　安全状况综合评价等级对应的百分制分数表Tab.3 Centesimal score corresponding to comprehensive evaluation grade of security situation

5　结论

（1）针对LNG、L-CNG加气合建站的特点建立其安全评价指标体系，利用IAHP确定各指标权重的模糊综合评价法，评价某LNG、L-CNG加气合建站的安全等级，评价结果与实际情况吻合较好。因此，该方法适合于LNG、L-CNG加气合建站的安全评价，具有一定的实用价值。

（2）分析结果可知，设备和人员对LNG、L-CNG加气合建站安全影响最大，总权重超过了80%，尤其是设备，权重值接近60%，因此，设备和人员是LNG、L-CNG加气合建站安全管理的重点，必须加强这两方面的安全防范措施，定期对站内LNG储罐、低温高压泵、气化器和CNG储气瓶组等设备进行安全检查，保证其正常运行；提高工作人员素质、强化安全教育培训、增强安全意识，保证操作规范，零失误，从而提高站内安全水平。

［1］苏欣，袁宗明，胡安鑫，等.城市CNG汽车加气站安全评价模型［J］.天然气工业，2006，26（2）：126-128.

［2］乔蓓，陈忱，陈学峰.CNG加气站风险识别评价和对策措施分析［J］.石油与天然气化工，2011，40（1）：100-102，12.

［3］侯向秦，曹建，贾宁.CNG加气站火灾爆炸风险后果的指数评价［J］.西南石油大学学报（自然科学版），2012，34（5）：171-176.

［4］黄睿.LNG、L-CNG加气合建站重大危险源辨识与评价［D］.成都：西南石油大学，2012.

［5］陈杰，石超，方来华.基于灰色关联分析和IAHP的CNG加气站安全评价方法研究［J］.中国安全科学学报，2009，19（6）：159-165.

［6］李欣.L-CNG加气站安全评价体系研究［D］.成都：西南石油大学，2014.

［7］蔡海鸥，张若欣.AHP一致性的概率检验法［J］.数学的实践与认识，2010，40（7）：154-158.

Study on risk assessment of LNG and L-CNG filling stations co-establishment based on IAHP and fuzzy comprehensivemethod*

WANG Hai-xiu
（College of Petroleum Engineering，Guangdong University of Petrochemical Technology，Maoming 525000，China）

The safety evaluation index system of LNG and L-CNG filling stations co-establishment is set up，IAHP（improved analytic hierarchy process）is used to determine the index weight，total evaluation scores are obtained through fuzzy calculations in order to decide the safety grade.A LNG and L-CNG filling stations co-establishment in Maoming is given as a calculation example to validate effectiveness of themethod.The analysis of calculation results shows that equipment and workers are the focus of LNG and L-CNG filling stations co-establishment safetymanagementand targeted solutions are put forward.

Improved analytic hierarchy process（IAHP）；fuzzy comprehensivemethod；LNG and L-CNG filling stations co-establishment；risk assessment

分析测试

TE88

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160241

2015-12-15

茂名市科技计划项目（201337）；广东高校青年创新人才项目（2014KQNCX197）

王海秀，女（1982-），湖南资兴人，硕士，讲师，主要从事安全评价研究工作。