模糊评价系统在石化系统中的本质安全性研究

李耀华

（广东金兴发检测评价咨询有限公司， 广东 惠州 516000）

引言

传统大型石化系统的控制危险源的方法是在危险源处加控制措施并在其外围加入消防措施和安全系统，将危险源划定在一个区域，并加入保护层，以降低其对周围人员、环境和设备造成危害的严重程度。但是，如果控制系统发生故障、安全措施失效，有毒、有害物质发生泄漏就会发生火灾、爆炸、中毒等重大安全事故。所以，保护层只是减弱了事故的危害程度，并没有从根源上消除危害，它仍然存在于系统之中。因此，本文的主要研究内容是如何从本质上消除这样的危害。石化系统服役期间本质安全就是指在没有任何外围设置的安全措施的情况下，仅依靠系统自身设计属性就可以克服、控制石化系统服役期间由于生产过程的误操作和物料原因所带来的潜在危害，从而实现石化系统在服役期间的安全运行[1]。

在总结归纳国内外的研究工作的基础上，结合我国的石化系统行业发展以及行业规范，运用Mamdani型模糊推理算法尝试解决服役石化系统的安全评价问题，以期进一步提高我国的石化系统行业的整体安全评价水平，为石化行业的安全有序发展做出理论研究[2]。

1 在役石化系统本质安全性评价指标体系的确立和量化

本质安全性评价指标体系是对服役石化系统的本质安全性模糊评价的基础。石化系统本质安全性的决定因素是石化加工工艺过程固有的危险性，具体到某一石化系统则主要有设备构造负荷、操作条件的精准程度和工艺过程所加工转化的物料的物理性质和数量等因素决定。服役石化系统的危险性主要可以分为工艺设备条件危险性和物质危险性。其中工艺条件危险性由其自身特点进行分类，可以从工艺条件、设备和操作条件三个层面进行检验；物质危险性又由两个三级指标进行分类，分别是“物质反应特性”和“物质一般危险性”[3]。继续分析上述指标，经过本质原理分析和对于石化系统的模糊评价体系的考量，从而确定了表1中不同本质安全评价指标。

表1 石化系统服役期间本质安全评价指标

在对系统做模糊评价时，需要对各个指标进行量化处理，以便判断系统的状态所对应的不同分级区间。为此，将表1中的各评价指标按照危险程度进行分级处理，分别是很高危险、高危险、中度危险、低危险、很低危险。表2为爆炸危险性分级判据表。

表2 “爆炸危险性”分级及其隶属度函数

1.1 Mamdanl型模型推理过程

模糊推理是模糊数学的一个分支，以隶属度函数为基础把表达模糊的概念进行连续、准确地定量数学精准化描述。在判断和决策时以模糊信息为依据，补全工艺设计初期有关整个石化系统信息不完善的缺口，在危险状态和安全状态进行有效过度，与主流经典评价理论相比，其有效提高了有关系统整体评价的完整性和精确度。

1.2 输入量的模糊化

在石化系统中，判断其整个运行状态是否发生故障的数据都是在线实时监测的系统模块的运行数据。而模糊评价中需要用逻辑语言进行分析，因此，需要将表征系统运转情况的数字特征转化为模糊逻辑语言，并由其隶属度函数来定义。如上文所述，采用5级的分级指标对各个表征石化系统安全运行的不同纬度的量进行量化分级。对于可以明确量化的参数指标，如温度、反应热等以标准的形式进行量化；对于不便于量化的指标，如工艺结构、反应活性，通过专家打分进行评价分级。为了简单有效地建立隶属度函数，采用里三角形、梯形等隶属度函数[4]。

1.3 采用重心法

为了得到特定的数值，采用重心法将经过推理得到的输出论域中的模糊集反模糊化处理。其具体推理运算均由Matable模糊逻辑工具箱完成。

2 存在的问题

基于石化系统的本质安全理论已经取得了一定的研究成果，但是在实践中还存在以下问题。

2.1 基于本质安全问题的发展研究速度减弱

主要阻碍本质安全发展的因素有两个方面：第一个因素是传统安全概念和本质安全的设计目的发生了冲突。本质安全强调的是其改造更新石化系统自身工艺和设备，从而减少其发生故障的概率；传统安全研究更多地是希望通过添加外围设备控制事故发生后导致的损失。第二个因素是本质安全的企业普及率还不高，加之没有标准的检验规范，使得推进石化企业的本质安全还需要更多时间[5]。

2.2 本质安全的应用阶段的局限性

现阶段本质安全评价方法的主要应用阶段是石化系统的设计阶段。所以将本质安全评价方法合理有效地应用于服役阶段的石化系统安全性能研究，促进服役系统的本质安全化具有重要的意义。

2.3 本质安全评价方法的不全面分析缺陷

现阶段的本质安全问题更多的是只从石化系统本体出发，只是从工艺过程的设计、服役期间的运行状态检测和布局等方面考虑，却没有考虑到人-机-环境中人和外围环境有可能引起的故障危害，人-机-环境的总体和谐配合才能使得石化系统运行全面安全化，所以，现阶段存在的本质安全评价方法参数不够全面，还需要综合人和外围环境对于石化系统运行阶段的不安全因素影响[6]。

3 结语

本文综合分析了石化系统的本质不安全因素，从本质不安全因素角度出发，建立了高效、简洁的服役期间石化系统本质安全性评价体系，为后续人员开展服役期间石化系统的模糊评价做了良好的基础。由于当前阶段模糊评价还仅限于所研究的设备系统，并没有考虑人、和环境对整个石化系统服役期间的本质安全性影响，因此，后续工作需要进一步确定人和环境的评价指标选取。