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城市CNG汽车加气站安全评价模型初探

作者:苏欣 袁宗明  来源:西南石油大学 
评论: 更新日期:2013年08月10日

摘要:CNG站的安全状况和国家财产、站场员工以及周边人民的生命安全紧密相关,因此,对CNG站的安全现状做出科学评价具有重大意义。本文提出了将改进的层次分析法和模糊综合评价相结合,建立一种评价CNG站安全现状的新模型:即用改进层次分析法分析影响CNG站安全的主要因素并确定其权重,用模糊综合评判对CNG站的安全状况进行综合评价。采用此模型对某CNG站的安全现状进行评价,从人、物、管理和环境四个方面考虑了影响CNG站安全的16个主要因素,建立了CNG站安全评价层次结构模型,对安全现状建立了“优、良、中、及格、差”5个评价等级,最终评价该CNG站的安全现状为“中”,同时提出了相应的改进措施和建议。从评价实例可以看出此方法有一定的实用价值,能为CNG站管理者提供新的评价方法,从而提高CNG站安全管理水平。

关键词:改进层次分析法、模糊综合评判、CNG站安全、因素、评价模型、建议

1 综合评判法
    CNG汽车加气站是易燃易爆场所,四川省是天然气大省,目前CNG站以有上百座。城市加气站的安全性直接关系到国家财产和人民生命安全。自1995年以来,我国已先后发生了5起加气站火灾或爆炸事故,造成直接经济损失18万余元。城市CNG加气站是高压CNG的储存地,CNG是一种易燃易爆气体,且在发生事故时其扩散能力强、火势蔓延快,加之生产中需将它加压到25MPa,并以20~25MPa的压力储存,故CNG储存装置是目前我国可燃气体的最高压力储存容器[1,2]。加气站生产的特点决定了其危险是客观存在的,这些潜在危险因素可能给加气站工作人员、用户和周围环境造成一定风险和危害,如何消除和减轻这些风险和危害,如何建立科学的加气站安全评判,历来是加气站安全研究和管理的重要工作。本文采用综合评判法和改进的层次分析法来评判CNG站的安全度。


2 改进的层次分析方法
    层次分析法(Analytic Hierarchy Process常简记为AHP)原理是通过分析复杂系统所包含的因素及相关关系,将系统分解为不同的要素,将这些因素按支配关系分组,以形成有序的递阶层次结构。通过两两比较判断,确定每一层中因素的相对重要性,建立判断矩阵。通过计算判断矩阵的最大特征值及其相应的特征向量,得到各层次要素对上层次某要素的重要性次序,从而建立权重向量。层次分析法常用的模型结构如图1[4]。与经典层次分析法不同的改进的层次分析法[5,6]能够更加准确的构造判断矩阵,而且无须对判断矩阵做一致性检验,使得权重计算结果更加合理,由于篇幅限制,详细的求解过程可参考文献[5]。



3 CNG站安全度的评价
    3.1 安全因素层次结构模型
    由于CNG场所及其钢瓶易于燃烧爆炸的主要因素有[1,2,7,8]:
    (1)甲烷本身属于一级可燃气体,甲类火灾危险,爆炸极限为5%-15%,最低点火能量仅为0.28MJ,扩散系数为0.196,所以易燃易爆,且扩散能力强,火势蔓延快。
    (2)CNG储存装置钢瓶是目前我国可燃气体的最高压力储存容器,如果加压设备或钢瓶质量不能满足技术要求,稍有疏忽,便会引起爆炸。
    (3)操作人员由于素质,工作经验原因,违反操作规程,违章作业等,都可以引起事故。
    (4)管理不善,没有认真落实安全组织,规章制度以及各项安全管理措施造成的事故。
    (5)生产状况(加气站生产工艺流程是否设有脱硫、脱水工艺以及采用的方式,直接关系到CNG的质量,构成对储气装置的安全影响。同时是否采用在线CNG质量检测、控制装置的安全性等都会影响到加气站的安全生产)、产气规模(通常加气站的储气装置容积与其生产规模是呈正比的,即生产规模越大,高压容器的体积就越大,发生事故时的危害也就越大)、消防设施设备等都可以影响CNG站的安全。
    (6)隔离间距是规范加气站建设的重要消防技术之一,除去专门的隔离防爆装置外,隔离间距也是减少危害,保护人员、设施安全的重要措施。间距大,保护效果就好,同时加气站对周围环境的潜在威胁就小。
    (7)其他因素,例如所处地理位置,自然环境,卫生状况等。
    综上所述,我们建立CNG站的安全评价层次结构,如图2。


    用改进层次分析法确定各因素的权重,并排出各因素与CNG站安全相关程度的顺序,如表1所示。

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