【正文】 本文的研究主要采用了演繹法與歸納法、熱力學(xué)和工程力學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、集對(duì)分析等方法。 （ 2） 熱力學(xué)與工程力學(xué)的 方法 通過(guò)熱力學(xué)分析，建立了燃?xì)夤艿赖男孤赌Ｐ?；?duì)泄漏的燃?xì)猓\(yùn)用工程力學(xué)的方法研究了其射流模型以及擴(kuò)散模型，建立了爆炸與傷害模型，為燃?xì)夤艿赖亩匡L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了合理的計(jì)算模型。 層次分析法是傳統(tǒng)求解權(quán)重的方主題內(nèi)容 第五 章 輸配管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重確定 第七 章 城市燃?xì)廨斉涔艿赖娘L(fēng)險(xiǎn)管理 第六 章 基于集對(duì)分析的風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)方法研究 第二 章 城市燃?xì)廨斉涔艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng) 價(jià)概述 第三 章 燃?xì)廨斉涔艿朗б蛩毓收蠘?shù)的建立與分析 第四 章 燃?xì)廨斉涔艿佬孤┑暮蠊治? 第一章 緒論 第八 章 結(jié)論與展望 城市燃?xì)廨斉涔艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用研究 8 法，然而由于事物的模糊性以及人們對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的模糊性，使該方法的應(yīng)用受到 人們的質(zhì)疑，本文通過(guò)對(duì)判斷矩陣的變換，使其成為模糊一致矩陣，然后利用該模糊一致矩陣求解元素的權(quán)重，以克服層次分析法本身存在的缺陷。該理論 是 由 我國(guó)學(xué)者趙克勤創(chuàng) 立，其特點(diǎn)是對(duì)客觀存在的各種不確定性給與客觀的承認(rèn)，把不確定性與確定性作為一個(gè)既確定又不確定的同異反系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)的辯證分析，用聯(lián)系數(shù) 統(tǒng)一 處理模糊、隨機(jī)、中介和信息不完全所致的不確定性， 這是基于事物 矛盾的兩個(gè)方面以及事物中間的混沌狀態(tài)，通過(guò)建立兩個(gè)系統(tǒng) 或事物的聯(lián)系數(shù)來(lái)研究其具有規(guī)律的一種系統(tǒng)分析與計(jì)算方法。從而有效克服了燃?xì)廨斉涔艿涝陲L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)存在 的不確定性 及靜態(tài)性的 缺陷。 （ 2）求解評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重 針對(duì)層次分析方法 中存在 的不足，考慮到人類思維的模糊性，把模糊理論運(yùn)用于層次分析方法之中，探討出一種求解權(quán)重的新方法。 研究 的 難點(diǎn) （ 1） 燃?xì)夤艿赖男畔?shù)據(jù)庫(kù)不完善 我國(guó)的城市燃?xì)廨斉涔艿溃瑹o(wú)論是高壓、中壓、還是低壓管道，在初始設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮采用 遠(yuǎn)程監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，投運(yùn)后全部依靠人工定時(shí)記錄工作參數(shù)，由于某些地方的操作員工缺乏責(zé)任心，導(dǎo)致許多的記 錄數(shù)據(jù)可靠性不 高；同時(shí)也不注重資料的歸檔，致使很難收集齊全全部的歷史工作 參數(shù)；我 國(guó)的許多城市燃?xì)廨斉涔艿肋€沒(méi)有智能檢測(cè)技術(shù)，而且常規(guī)的檢測(cè)數(shù)據(jù) 精度不高 [20， 35]。為了使風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果具有可比性以及可信度，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的過(guò)程中處理有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)因素時(shí)一定要符合政策和法規(guī)的規(guī)定。 （ 3）難以界定風(fēng)險(xiǎn)的影響因素 城市燃?xì)廨斉涔艿浪幍倪\(yùn)行環(huán)境 復(fù)雜且 多變，導(dǎo)致 多方面與多層次的影響因素 誘發(fā)燃?xì)夤艿?事故。 研究的 創(chuàng)新點(diǎn) （ 1）把梯形模糊數(shù)運(yùn)用于故障樹(shù)的定量分析之中， 給出其中位數(shù) 的定義并利用 該定義來(lái)求 解 基本事件 的重要度 ； （ 2） 把模糊數(shù)學(xué)運(yùn)用于 層次分析法中，通過(guò)變換使其成為一致性的模糊矩陣，通過(guò)該一致 性 矩陣來(lái)求解元素的權(quán)重 ， 從而 探討 出一種 求解權(quán)重的新方法； （ 3）探討 如何運(yùn)用集對(duì)理論來(lái)對(duì)燃?xì)廨斉涔艿赖娘L(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行 評(píng)價(jià)，提出基于五元聯(lián)系數(shù)和三元聯(lián)系數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)新方法。 （ 1）天然氣 通常認(rèn)為，天然氣是遠(yuǎn)古時(shí)代的動(dòng)物、 植物遺體在不同地質(zhì)條件下，由于生物化學(xué)作用及地質(zhì)變質(zhì)作用生成的可燃性混合氣體。天然氣根據(jù)礦藏特點(diǎn)可分為：氣田氣、凝析氣田氣和石油伴生氣 。其中甲烷含量約為 80%90%，其余是少量的 二氧化碳，硫化氫、氮以及微量的 惰性氣體。該種氣體經(jīng)氣田開(kāi)采出來(lái)后，通過(guò)降溫和減壓 ，能分離成氣液兩相，其中甲烷含量大約為 75%。主要成分是甲烷、乙烷、丁烷，其中還含有少量的戊烷和重?zé)N。主要包括干餾煤氣、氣化煤氣和油制氣。 氣化煤氣是指把煤或者焦炭 等固體燃料 在高溫下與空 氣、氧、水蒸氣 及其他物質(zhì) 相互 混合 ，通過(guò)化學(xué)反應(yīng) 使煤或焦炭等固體燃料中可燃物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇夹詺怏w，得到的燃?xì)饧礊闅饣簹狻? （ 3）液化石油氣 液化石油氣是指在石油開(kāi)采或加工過(guò)程中得到的一種副產(chǎn)品。 其來(lái)源主要有兩種：天然石油氣 與 煉廠石油氣。 煉廠石油氣是指在石油煉制以及石油加工過(guò)程中得到的 副產(chǎn)品。包括 不同壓力的燃?xì)夤艿?、 城市天然氣 門站、儲(chǔ)配站、調(diào)壓計(jì)量站、調(diào)壓器等設(shè)西南石油大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 11 施及監(jiān)控、調(diào)度、維護(hù)、管理等軟硬件 [46,47]。 儲(chǔ)氣站與配氣站合并后稱為 儲(chǔ)配站，主要功能是儲(chǔ)存燃?xì)猓?經(jīng)過(guò)濾、調(diào)壓、計(jì)量、檢測(cè)、 減壓后 向城市燃?xì)夤艿?輸送燃?xì)狻? 調(diào)壓計(jì)量站主要是由調(diào)壓器、過(guò)濾器、安全裝置、旁通管、測(cè)量?jī)x表和 進(jìn)行調(diào)壓計(jì)量的 計(jì)量設(shè)備 組成。 調(diào)壓器是控制管道燃?xì)夤?yīng)的壓力工況，根據(jù)燃?xì)獾男枰r將燃?xì)庹{(diào)至不同壓力的一種降壓設(shè)備。 （ 2） 城市燃?xì)廨斉涔艿?是指 一個(gè)從輸送管道向終端用戶分配產(chǎn)品的管道， 由 不同壓力的燃?xì)夤芫W(wǎng)及其 附屬 設(shè)備組成，是城市輸配系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分。不包括 用戶引入管（連接庭院管道至用戶室內(nèi)管道入口處的總閥門的管道）和室內(nèi)燃?xì)夤艿溃ㄟB接室內(nèi)管道引入口至室內(nèi)各燃?xì)庥镁叩墓艿溃? 城市 燃?xì)廨斉涔艿?的壓力 根據(jù)安全、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以 及設(shè)備質(zhì)量等級(jí)的不同要求，我國(guó)把 城市 燃?xì)廨斉涔艿?根據(jù) 設(shè)計(jì) 輸氣壓力分為以下七級(jí) [46]，如下表 21 所示。由于一級(jí)壓力制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、所以容易管理維護(hù) 。 （ 3）三級(jí)壓力制系統(tǒng) 三級(jí)壓力制系統(tǒng)是指以高 — 中 — 低三種壓力級(jí)別構(gòu)建的燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)， 既能滿足城市燃?xì)夤?yīng)安全的要求，也能充分利用燃?xì)鈮毫档凸艿赖耐顿Y費(fèi)用。而法文又引自意大利文“ Risicare” 和希臘文“ Risk”，意為冒險(xiǎn)才有獲利機(jī)會(huì) [49]。它可以用 事故發(fā)生的概率與事故損失大小程度的 函數(shù)來(lái)表示 [51]，用公式表示為 ),( cpfR? 式中 R— 表示風(fēng)險(xiǎn)大?。? p — 表示事故發(fā)生的概率； c — 表示事故損失大小程度。危險(xiǎn)客觀存在，無(wú)法改變 ， 但風(fēng)險(xiǎn)卻在很大程度上隨人們的意志而改 變 [49,51]。 （ 2） 城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)的概念 基于本文評(píng)價(jià)的目的，城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)是指 管道 失效可能性與失效后果的綜合度量。 對(duì)于城市燃?xì)廨斉涔艿?來(lái)說(shuō)，設(shè)整個(gè)管網(wǎng) 共劃分為 n 段管段，每個(gè)管段有可能出現(xiàn)m種事故類型，則整個(gè)城市燃?xì)廨斉涔芫€ 的風(fēng)險(xiǎn)值 為 [52,53]： 西南石油大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 13 ? ?? ?? ?? ? ??nj ijmi ijnjmi ij cpfRR 1 11 1 ),( （ 21） 式中 R— 整個(gè)管道 的總風(fēng)險(xiǎn)值； ijR — 第 j 段管段的第 i 項(xiàng)事故的風(fēng)險(xiǎn)值； ijp — 第 j 段管段的第 i 項(xiàng)事故的概率； ijc — 第 j 段管段出現(xiàn)第 i 項(xiàng)事故的后果損失。 城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn) 評(píng)價(jià) 的概念 （ 1）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)概念 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是依據(jù)現(xiàn)存的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)、 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及準(zhǔn)則，對(duì)危害 結(jié)果 分析 后 得出系統(tǒng)發(fā)生危險(xiǎn)的可能性及其后果嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià) [51]。利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，達(dá)到尋求最低事故率，最小的損失以及最優(yōu)的投資效益。 城市燃?xì)廨斉涔艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用研究 14 燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)需確定的要素 城市燃?xì)廨斉涔艿里L(fēng)險(xiǎn)是指管道失效可能性與失效后果的綜合度量，因此基于評(píng)價(jià)目的，在對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，需要解決以下幾個(gè)方面的問(wèn)題： （ 1）對(duì)要評(píng)價(jià)的管段，其失效的可能性有多大； （ 2）對(duì)要評(píng)價(jià)的管段，其失效的后果有多大； （ 3）為了綜合有關(guān)管道的失效可能性及失效后果，其每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重是多少； （ 4）如何對(duì)失效可能性與失效后果進(jìn)行綜合來(lái)對(duì)某一管段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)。 評(píng)價(jià)時(shí)的基本設(shè)想 及 管線分段的原則 本文對(duì)城市燃?xì)?輸配管道 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，有幾個(gè)基本的設(shè)想，概括如下： （ 1）獨(dú)立性。 （ 2）最糟狀況。 （ 3）主觀性。 對(duì)于城市燃?xì)廨斉涔艿?來(lái)說(shuō)，全線并不均有一樣的潛在風(fēng)險(xiǎn)，隨著沿線狀況改變，風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)隨之改變。因此，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)者應(yīng)該 制定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)管道分段，最好分段原則就是只要有重 大變化，就可插入一個(gè)劃分點(diǎn)。 城市燃?xì)?輸配 管道 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)遵循的原則與 步驟 （ 1） 遵循的原則： 1）科學(xué)性原則 科學(xué)性原則 是指風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法必須能 夠反映客觀實(shí)際，評(píng)價(jià)結(jié)論要盡可能地符合實(shí)際情況。 2）系統(tǒng)性原則 系統(tǒng)性原則是指 對(duì)研究對(duì)象要進(jìn)行詳細(xì)剖析，了解其各組成部分的相關(guān)與約束關(guān)系。 3）綜合性原則 綜合性原則是指 在面對(duì)評(píng)價(jià)千差萬(wàn)別的對(duì)象時(shí)，要綜合考慮各種因素的 影響 。 4）適用性原則 適用性原則是指 評(píng)價(jià)方法要適合企業(yè)的具體情況，具有可操作性，方法簡(jiǎn)單，結(jié)論明確，效果要顯著，為企業(yè)所接受。 （ 2） 評(píng)價(jià)步驟 針對(duì)城市燃?xì)廨斉涔艿?的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，包括準(zhǔn)備階段、風(fēng)險(xiǎn) 因素的辨識(shí)與分析 、 確定評(píng)價(jià)方法 、 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 、 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)論 及建議 [51]， 具體 論述如下 。 2） 風(fēng)險(xiǎn)因素的辨識(shí)與分析 根據(jù)城市燃?xì)廨斉涔艿?周邊環(huán)境，工藝流程和場(chǎng)所的特點(diǎn)識(shí)別和分析潛在的風(fēng)險(xiǎn)；針對(duì)管道 的特點(diǎn)劃分評(píng)價(jià)單元且使其相互獨(dú)立，有明顯的界限特征。 4） 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 根據(jù)選擇的評(píng)價(jià)方法對(duì) 城市 燃 氣 輸配 管道 的 風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性或定 量的評(píng)價(jià)， 最終 能夠提供風(fēng)險(xiǎn)的分級(jí)，為制定安全對(duì)策措施提供科學(xué)依據(jù) 。 本章小結(jié) 本章 通過(guò)對(duì)城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的概述， 闡述了如下的內(nèi)容： （ 1） 給出 了 城市燃?xì)獍雌鋪?lái)源與生產(chǎn)方式的 分類。 城市燃?xì)廨斉涔艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用研究 16 （ 3）介紹了城市燃?xì)廨斉涔艿?壓力的分級(jí)。 （ 5）通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)概念的分析，給 出了城市燃?xì)廨斉涔艿?風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的概念。 西南石油大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 17 第 3 章 燃?xì)?輸配管道 失效因素 故障樹(shù) 的建立與 分析 故障樹(shù) 分析概述 故障樹(shù)分析于 1961 年由美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室首先 成功 應(yīng)用于民兵導(dǎo)彈的發(fā)射控制系統(tǒng) 可靠性研究 中 [54]； 1965 年， 波音公司在系統(tǒng)安全年會(huì)上正式發(fā)表了上述成果； 1974年，美國(guó)原子能委員會(huì)在其核電站安全評(píng)價(jià)報(bào)告中主要用了故障樹(shù)的 分析技術(shù)。近十幾年來(lái)，該分析技術(shù)發(fā)展迅速，已廣泛應(yīng)用于核工業(yè)、航空航天、機(jī)械電子、兵器船舶、石油化工等領(lǐng)域 的可靠性與安全性分析之中 。故障樹(shù)分析是對(duì)復(fù)雜 系統(tǒng)進(jìn)行可靠性、安全性分析及預(yù)測(cè)的一種方法。 失效是指某種設(shè)備失去了它的應(yīng)有功能，不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。 通過(guò)故障樹(shù) 分析 可以看出系統(tǒng)變化的 過(guò)程及各個(gè)要素之間的相互關(guān)系， 檢查出 系統(tǒng)中每個(gè)組成要素 失效 能 對(duì)事故發(fā)生所起的作用，從而能夠判別出 系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能途徑以及危害性。 2建立燃?xì)?輸配 管道 故障樹(shù) 在 繪制 燃?xì)?輸配 管道的故障樹(shù) 時(shí) ， 首先要將燃?xì)夤艿?中最不希望發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)事件作 為頂事件 （故障樹(shù)分析中關(guān)心的結(jié)果事件，結(jié)果事件是故障樹(shù)分析中由其他事件或事件組合所導(dǎo)致的事件） 繪制在圖的上面，頂事件為樹(shù)根，枝葉向下蔓延。 以此類推，直至 追溯到基本事件 （是在特定的故障樹(shù)分析中無(wú)須探明 其發(fā)生原因的底事件） 或初始事件為止，即不能再分解或不必再分解的事件為止。 所謂割集是指一組事件的集合，當(dāng)這些事件全部發(fā)生時(shí)，頂事件必然發(fā)生。 最小割集代表系統(tǒng)一定程度上 的風(fēng)險(xiǎn)性大小，找到了最小割集，就可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，以便 采取有針對(duì)性的措施，盡可能地消除薄弱環(huán)節(jié)的安全隱患。 通過(guò)對(duì)故障樹(shù)的分析， 首先求出基本事件或最小割集的發(fā)生概率，然后以故障樹(shù)作為計(jì)算模型，在已知各基本事件或最小割集發(fā)生概率的情況下，依次應(yīng)用邏輯運(yùn)算法則，算出頂上事件的發(fā)生 概率； 通過(guò)計(jì)算所有基本事件或割集的概率重要度，進(jìn)行比較，給出其按概率重要度的排序， 該排序反映了每個(gè)基本事件 或割集 在故障樹(shù) 中對(duì)頂事件發(fā)生所造成的影響 ，按重要度的大小分配企業(yè)的各種資源，從而降低管道整體的失效概率，最終 為制定和選擇最優(yōu)措施提供依據(jù) 。 表 31 故障樹(shù)常用事件符號(hào) 與邏輯符號(hào) 序號(hào) 符號(hào) 名稱 符號(hào)含義說(shuō)明 1 圓形事件 基 本事件：無(wú)須探明其發(fā)生原因的底事件 2 矩形事件 結(jié)果事件：位于底事件與頂事件之間的事件 3 三角形事件 轉(zhuǎn)移事件：將樹(shù)的某一完整部分轉(zhuǎn)移到另一處復(fù)用 4 菱形事件 應(yīng)探其原因但暫時(shí)不必或 暫時(shí)不能探明其原因的底事件 5 與門 當(dāng)且僅當(dāng)所有輸入事件發(fā)生時(shí)，輸出 事 件 才發(fā)生 6 或門 當(dāng)輸入的事件至少一個(gè)發(fā)生時(shí)，輸出事件就發(fā)生 城市燃?xì)?輸配 管道 失效 故障樹(shù)的建立 故障樹(shù)分析的起點(diǎn)是 根據(jù) 建樹(shù)的基本規(guī)則以及 管道 可能發(fā)生事故的程度， 選擇一個(gè)最關(guān)心的 事件，即 把管道 發(fā)生 大的災(zāi)害或事故作為頂端事件 。因此把這兩個(gè)直接原因作為次頂事件， 重復(fù)上述步驟， 依次 演繹 類推，層層向下分析，直到所有的輸入事件不能再分解或沒(méi)有必要 再