基于FMEA 的低温乙烯罐区运行风险评价方法研究

谭必超(富德(常州)能源化工发展有限公司，江苏 常州 213034)

0 引言

乙烯是一种易燃易爆的高危险性化学品，由于乙烯化学分子比较活跃，对储存环境要求较高，目前对于乙烯的储存方法采取的是低温灌装储存，但是当乙烯储存量达到一定数量时，必须要采取有力的控制措施，降低罐区周边环境对乙烯的影响，一旦采取的控制措施不合理，将会带来灾难性的后果，因此对于低温乙烯罐区运行环境安全性评价是十分必要[1]。目前用于对低温乙烯罐区运行风险评价的方法主要有层次分析法、模糊分析法以及专家分析法，虽然这三种评价方法取得了一定的应用成果[2]，但是由于这三种传统方法在实际应用中，得到的评价结果主观性过强，具有较大的评价误差，并且无法确定低温乙烯罐区存在的风险主要形成原因，使低温乙烯罐区运行风险控制策略制定具有一定难度，导致传统方法已经无法满足低温乙烯罐区运行风险评价需求，为此提出基于FMEA 的低温乙烯罐区运行风险评价方法研究。FMEA 又称失效模式与影响分析方法，是一种有效的事前预防分析工具，通过FMEA 对低温乙烯罐区可能存在的失效模式以及失效原因进行分析，有助于针对低温乙烯罐区运行风险问题，制定合理的预防措施，降低低温乙烯罐区运行风险。

1 基于FMEA的低温乙烯罐区运行风险评价方法

1.1 建立低温乙烯罐区运行风险评价指标体系

根据《易燃易爆化学品储存运行风险评价》GB-2012 中相关内容规定，并结合实际低温乙烯罐区安全运行需求，将低温乙烯罐区运行风险作为一级指标，另外选取低温乙烯罐区易燃性、易爆性、毒性、安全设备、储存工艺作为二级指标[3]。在此基础上确定了三级指标，建立低温乙烯罐区运行风险评价指标体系，如表1 所示。

表1 低温乙烯罐区运行风险评价指标体系

1.2 评价指标权重计算

对于评价指标权重的计算，此次采用专家打分法。专家凭借自身的经验，对上文建立的低温乙烯罐区运行风险评价指标体系中二级指标和三级指标进行打分，分数范围设定为0-100分之间，则三级指标权重计算公式如下：

公式(1)中，k为每个三级指标的专业评分；h为所有三级指标专家评分总和，利用上述公式对体系中所有三级指标权重进行计算[4]。同理，运用同样的方法对体系中二级指标权重进行计算，以此确定各个评价指标权重。

1.3 实现低温乙烯罐区运行风险评价

利用失效模式(FMEA)对低温乙烯罐区运行分析进行评估，其过程如下：假设Q为低温乙烯罐区的待评估FMEA 集合，X为低温乙烯罐区失效模式的风险评估指标集，然后根据各个评价指标的权重值不同，将评价向量等级分为1 级、2 级、3 级，然后设置一个置信度，通常取值0.1 或0.2，按照从高到低，组成一个评价矩阵，再采用评级指标严重度P、发生度A以及难检度C对低温乙烯罐区FMEA 进行风险评估，建立FMEA 评价矩阵如下：

公式(2)中，Z为低温乙烯罐区失效模式风险评价分数；V表示指标体系中的评价向量，评价向量的排序根据指标权重值大小[5]。利用上述公式可以得到一个低温乙烯罐区FMEA 评分，FMEA 评分越高说明低温乙烯罐区运行风险等级越高[6]。根据低温乙烯罐区FMEA 评分确定了五个风险等级，并为每个失效模式确定了相应的对策，如表2 所示。

利用公式(2)计算低温乙烯罐区FMEA 评分，再根据表2 确定风险等级，以此实现了基于FMEA 的低温乙烯罐区运行风险评价。

2 对比实验

实验以某低温乙烯罐区为实验对象，其运行环境参数如表3 所示。

现运用此次设计评价方法与传统评价方法，对以上十个低温乙烯罐区运行风险进行评估，在实验过程中对选取的评估指标优选排序设定十个不同的排列顺序，对比两种方法的评价矢量，评价矢量值越接近1，说明评价方法精度越高；评价矢量值越接近0，说明评价方法精度越低。实验结果如表4所示。

从上表可以看出，此次设计方法评价矢量值远远高于传统方法，且接近数值1，证明了此次设计方法可以满足低温乙烯罐区运行风险评估精度需求。

表2 低温乙烯罐区FMEA评分及风险等级分级表

表3 低温乙烯储罐一览表

表4 两种方法评估矢量对比(N)

3 结语

此次将FMEA 应用在低温乙烯罐区运行风险评价中，形成了一种新的评价方法，有效提高了低温乙烯罐区运行风险评价精度，为低温乙烯罐区风险控制提供参考依据，也为低温乙烯罐区运行风险评价研究具有良好的参考价值。由于此次研究时间有限，虽然在该方面取得了一定的研究成果，但还存在一些不足之处，今后还会进行深入研究。