專利名稱：基于模糊事故樹羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工安全、環(huán)境系統(tǒng)安全與控制理論與控制工程領(lǐng)域，涉及一種基于模糊事故樹的羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸事故分析方法。
背景技術(shù)：
化工企業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)物料大多數(shù)具有易燃、易爆、有毒、腐蝕的性質(zhì)，同時化工生產(chǎn)工藝連續(xù)性強，技術(shù)復雜的特點。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，化工生產(chǎn)安全已成為一個社會問題。一旦發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故，不但導致生產(chǎn)停頓、設(shè)備損壞，而且也會造成大量人身傷亡，甚至波及社會，產(chǎn)生無法估量的損失和難以挽回的影響。因此，需要對化工生產(chǎn)的發(fā)生事故進行科學的分析和研究，以提高化工企業(yè)生產(chǎn)的安全性、降低生產(chǎn)事故率。事故樹分析方法(Fault Tree Analysis, FTA)事故樹分析是安全系統(tǒng)工程中主要的分析方法之一。該方法通過邏輯演繹揭示事故基本事件(隱患)之間和基本事件與頂上事件的相互邏輯關(guān)系，把系統(tǒng)的事故與組成子系統(tǒng)的隱患有機地聯(lián)系在一起，能找出系統(tǒng)全部可能的失效狀態(tài)，其主要功用是能夠?qū)е孪到y(tǒng)處于不安全狀態(tài)的事故隱患及其邏輯關(guān)系進行描述。這種方法可以對系統(tǒng)中的各種危險進行定性分析、定量分析、預測和評價。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種基于模糊事故樹羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸分析方法，對傳統(tǒng)事故樹無法解決的基本事件難以確定概率值的羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸事故進行分析，并采用多種模糊數(shù)的形式來進行評價，使得事故樹的分析范圍得以延伸和擴展，對化工生產(chǎn)安全事故的評價工作有不可估量的推動作用。本發(fā)明采用如下技術(shù)解決方案首先在對羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸事故構(gòu)建事故樹的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備實際運行狀況的統(tǒng)計及依據(jù)專家經(jīng)驗所提供的模糊信息，運用模糊事故樹理論，對羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜進行了模糊可靠性分析，求出了羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸事故的模糊概率可能性分布；并利用結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)近似值法對其進行結(jié)構(gòu)重要度分析，運用對事故樹底部事件進行排序分級的加權(quán)結(jié)構(gòu)重要度分析法，確立了影響系統(tǒng)的最主要因素，為系統(tǒng)安全分析提供了新的方法和途徑。本發(fā)明方法包括以下步驟步驟1.確定分析對象為“羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸”；步驟2.建造事故樹；由反應(yīng)釜爆炸可知只有在“反應(yīng)壓力異常升高”、“壓力超過反應(yīng)釜的承受能力”同時發(fā)生且在“控制系統(tǒng)故障”存在的條件下，反應(yīng)釜爆炸事故才可能發(fā)生。因此，第一層事件之間的邏輯關(guān)系用邏輯與門、邏輯與門表示，直至事故樹的規(guī)模和分析深度達到基本事件為止，得到“羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸”的事故樹圖。
步驟3.事故樹的簡化描述；利用一個三維數(shù)組T(i，j，k)來存儲故障樹各層事件之間的連接關(guān)系，T(i，j，k) 表示第i層中第j個事件所連接的第k個下層事件。同時利用二維數(shù)組Ts (i，j)來存儲故障樹中所有用邏輯與門連接的事件。頂事件T(0，0，1)= T第二層事件T(l，l，l)=A1;T(1，1，2) = A2 ；T(l,l,3) =A3第三層事件
TC2, 1，D=BieB^B3; Τ(2, 2,2)=Χ1φΧ2 ； Τ(2，3，3)= X3十X4十B4十X5第四層事件
T (3’ 1’ 1) = CieC2; T (3’ 1’ 2) = X6④X7; T (3’ 1’ 3) = C3φC4邏輯與門連接的事件Ts(i，j)= A1OA2(S)A3步驟4.事故樹分析的模糊算子設(shè)定；由于化工生產(chǎn)系統(tǒng)的復雜性，導致各基本事件的發(fā)生是隨機的不確定的，對于沒有統(tǒng)計資料的各基本事件或統(tǒng)計資料不夠全面或統(tǒng)計資料缺失的情況下，應(yīng)采用專家打分結(jié)合三角模糊數(shù)λ<1，m，u>來進行處理，用三角模糊數(shù)來表示各不定事件發(fā)生的概率。有η個專家對羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸事件的發(fā)生概率進行評估，則其三角模糊數(shù)的概率值集合為=Xi=^, A2,……An), i=l, 2……no對于離散型隨機事件變量，其數(shù)學期望值E(x)即為其均值m，則m = E(X)= (A^A2+……/η。離散型隨機事件變量的數(shù)學方差U = D(X)為
權(quán)利要求
1.基于模糊事故樹羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸分析方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟1.確定分析對象為“羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸”； 步驟2.建造事故樹；由反應(yīng)釜爆炸可知只有在“反應(yīng)壓力異常升高”、“壓力超過反應(yīng)釜的承受能力”同時發(fā)生且在“控制系統(tǒng)故障”存在的條件下，反應(yīng)釜爆炸事故才可能發(fā)生； 因此，第一層事件之間的邏輯關(guān)系用邏輯與門、邏輯與門表示，直至事故樹的規(guī)模和分析深度達到基本事件為止，得到“羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸”的事故樹圖； 步驟3.事故樹的簡化描述利用一個三維數(shù)組T(i，j，k)來存儲故障樹各層事件之間的連接關(guān)系，T(i，j，k)表示第i層中第j個事件所連接的第k個下層事件；同時利用二維數(shù)組Ts(i，j)來存儲故障樹中所有用邏輯與門連接的事件； 頂事件T(0，0，1) = T第二層事件T(l，l，l) =A1 ；T(l，l，2) =A2 ；T(l，l，3) =A3第三層事件T (2，1，1)=ΒιΘΒ2θΒ3； T (2，2，2) =X1^X2 ； T (2，3，3) = X3④X4④B4④X5第四層事件T (3’ 1’ 1) = C^C2; T (3’ 1’ 2) = X6十X7; T (3’ 1’ 3) = C3十C4邏輯與門連接的事件Ts(i，j)= A1OA2(S)A3 步驟4.事故樹分析的模糊算子設(shè)定；由于化工生產(chǎn)系統(tǒng)的復雜性，導致各基本事件的發(fā)生是隨機的不確定的，對于沒有統(tǒng)計資料的各基本事件或統(tǒng)計資料不夠全面或統(tǒng)計資料缺失的情況下，應(yīng)采用專家打分結(jié)合三角模糊數(shù)λ <1，m，u>來進行處理，用三角模糊數(shù)來表示各不定事件發(fā)生的概率；有η個專家對羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸事件的發(fā)生概率進行評估，則其三角模糊數(shù)的概率值集合為=KX1, A2,……An), i=l,2……η；對于離散型隨機事件變量，其數(shù)學期望值Ε(χ)即為其均值m，則m = E(X)= (A^A2+……λη)/η，離散型隨機事件變量的數(shù)學方差u = D(x)為D(x) = 02 =^[xk-Ε(χ)] Pk(1)k=\步驟5.結(jié)構(gòu)重要度分析；結(jié)構(gòu)重要度分析，是從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度，即在不考慮各基本事件的發(fā)生概率的情況下，分析各基本事件對頂事件發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度；基本事件結(jié)構(gòu)重要度越大，它對頂事件的影響就越大，反之亦然；基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)由近似式 (2)計算所得；^(0= Σ ^r ⑵χ盧Er Ζ式中，4(0為基本事件Xi的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)^為基本事件Xi所屬最小徑集包含的基本事件數(shù)；艮為最小徑集；步驟6.加權(quán)結(jié)構(gòu)重要度分析；基本事件加權(quán)結(jié)構(gòu)重要度分析法，能從量的角度上來表達事故樹中各基本事件對頂事件的影響程度，根據(jù)損失合成原則的思想，得出數(shù)學表達式(3)； 々) = ΡΧιχΙφ(ι) (3)式中，r g(i)為加權(quán)結(jié)構(gòu)嚴重度，用來表達基本事件Xi對頂事件的影響程度；A基本事件Xi的發(fā)生概率；、(0基本事件Xi的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)；步驟7.依據(jù)基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)確定安全控制優(yōu)選方案； 由模糊FTA分析得出的各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)知，各基本事件對頂上事件影響重要程度的相對大小，籍此可以找出系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)，從而確定所應(yīng)采取相應(yīng)安全措施的優(yōu)先順序，實現(xiàn)對生產(chǎn)安全進行科學、合理、有效的控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于模糊事故樹羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸分析方法。本發(fā)明首先在對羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸事故構(gòu)建事故樹的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備實際運行狀況的統(tǒng)計及依據(jù)專家經(jīng)驗所提供的模糊信息，運用模糊事故樹理論，對羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜進行了模糊可靠性分析，求出了羰基化生產(chǎn)醋酐合成反應(yīng)釜爆炸事故的模糊概率可能性分布；并利用結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)近似值法對其進行結(jié)構(gòu)重要度分析，運用對事故樹底部事件進行排序分級的加權(quán)結(jié)構(gòu)重要度分析法，確立了影響系統(tǒng)的最主要因素，為系統(tǒng)安全分析提供了新的方法和途徑。
文檔編號G06N7/02GK102521657SQ20111036018
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者孫彬, 柳毅, 沈勤 申請人:浙江大學