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液化天然气应用安全评估系统
新闻来源：中国船检
浏览量：776
田宇忠 2018-01-19
目前，相关部门以及社会大众对于液化天然气（LNG）事故风险的认识和评估手段都较为有限，严重制约着LNG产业的快速发展，尤其是近年刚开始起步的LNG低调看直播官网_NBA极速体育直播_jrs西甲直播燃料加注产业，涉及到诸多水上应用项目和环节，包括LNG的水上运输、使用、港口加注以及加注站、加注船等，其应用技术较新，事故案例较少，风险分析和安全评估尚未形成完善的体系，在标准规范制定过程中需要不断摸索和实践，因此中国船级社（CCS）与中海石油气电集团合作开展了LNG应用安全研究，通过对LNG水上产业链的风险分析、事故灾害计算模型选比、LNG应用数据库建立，并在上述研究的基础上进行LNG定量风险评估计算程序的开发，开发了LNG应用安全评估系统（以下简称“系统”），为实现LNG应用风险的定量评估奠定基础，帮助相关人员对LNG应用过程中所面临的风险进行快速的定量分析，积极推动定量风险评估在LNG领域的应用，为LNG产业的快速发展保驾护航。
该系统旨在为LNG水上应用风险评估提供定量分析手段，完整意义上的风险评估包括风险识别、风险评估和风险管理三个部分，该软件系统可用于前面两个部分即识别和评估的相关分析评估工作。该系统包括：风险评估数据库模块、定量风险分析模块及风险评估方法模块三个部分。
图1 LNG应用安全评估系统框架
风险评估数据库模块
该模块主要是为LNG应用安全评估提供服务，根据定量风险评估的基本流程，将LNG应用风险评估数据库划分为四种类型：事故信息数据库、失效概率数据库、物性数据库及规范标准数据库。
图2 LNG应用安全评估系统风险评估数据库
事故信息数据库：应用于风险评估的准备及风险识别阶段，其中在准备阶段涉及评估对象资料的获取、历史数据的收集、问题范围的界定，以及在风险识别阶段潜在危险源的辨识、事故后果的定性分析等。根据风险评估流程的需求，事故信息数据库可提供历史事故信息，为风险评估的参与人员熟悉评估对象并对其形成感性认识提供帮助、有价值的启示及指引，同时帮助其快速明确工作重点和方法，另外，可为事故后果定性分析提供参考和依据。该数据库收集和存储的历史事故信息，包括LNG运输、加注、利用以及陆上天然气生产、运输、处理及利用等各个环节的各类事故信息。目前，已经收集了近200多条国内外关于LNG运输船的事故信息。
失效概率数据库：应用于风险评估的关键环节，即事故后果定量分析阶段，可对事故发生概率进行分析。失效概率数据库能够提供设备、部件的失效概率，及初始事件的发生概率，分析事故的发生概率，进而结合事故后果分析结果对事故的风险水平进行评估。
物性数据库：风险评估的事故后果定量分析涉及的另一关键环节是对事故后的定量分析，主要通过数值分析、解析及试验分析等手段进行。目前，该数据库主要包含了天气然的一些基本理化性质及国内常见气源产地的组份信息。
标准规范数据库：在风险评估的整个流程，会涉及到分析方法的选择、确定数据的选取原则、分析结果的衡准、乃至整个流程的编排，从而保证风险评估结果的准确度、可比较性及可信度。规范标准数据库应能够为风险评估的各环节提供标准规范的支持，确保评估的客观准确。目前，该数据库主要收录了中国船级社与LNG相关的规范指南，及国际上公开的一些风险评估标准如英国健康与安全管理局（HSE）相关标准、荷兰国家应用科学研究院（TNO）相关导则及指南、国内化工行业及安监总局发布的相关标准等。
事故后果定量分析模块
LNG事故主要包括泄漏、池火、喷射火、扩散、爆炸等。建立各类事故的热辐射波及范围预测模型、爆炸波及范围模型。根据理论模型编制计算程序，通过计算明确事故对周围环境的危害程度和影响范围，进而给出安全距离建议。
图3 LNG应用安全评估系统定量风险分析模块
池火后果计算：为了提高系统的适用范围，池火后果计算模型在热辐射强度、质量燃烧速率、液池直径及池火火焰高度计算方面，增加了现有算法中常用的几种算法模型：点源模型、Shokri-Beyler模型及Mudan模型。
喷射火后果计算：在喷射火后果计算模型中，选择Thornton模型，该模型属于固体火焰模型中的一种，能够从火焰形状的角度出发计算热辐射强度，相对于点源模型更符合喷射火长度较长的特点；Thornton模型经受了风洞实验和现场实验的检验，并在陆地和水面进行了大量的试验验证；喷射火后果计算模型增加了泄漏计算模块，可以单独用来计算压力容器的气体泄漏速率，作为扩散模型的输入。
沸腾液体扩展为蒸气云爆炸（BLEVE）后果计算：BLEVE后果计算模型主要是针对其热辐射强度进行计算，计算模型中包括火球最大直径、持续时间、抬升高度、火球表面热辐射通量、目标热辐射通量模型5个子模型。
蒸气云爆炸（VCE）后果计算：系统中蒸气云爆炸（VCE）后果计算模型主要是针对其爆炸所产生的超压强度进行计算，包括燃料总质量、TNT换算当量、超压值关键参数的计算，相关计算模型主要有TNT当量模型、TNO多能法、多能模型，系统采用了安监局推荐的TNT当量模型。该功能设定了与计算结果相关联的全方向比例尺，可以对布局图或地图进行调整。
风险评估方法模块
风险评估方法模块包括风险评估常涉及的一些通用分析手段，如用于风险识别的危险源识别分析（HAZID）记录表、用于概率分析的事件树及故障树、用于风险衡准的风险水平计算。
HAZID危险识别：在系统中，编制HAZID危险识别记录表模板，可以实现系统与EXCEL之间数据的导入和导出，从而实现对现有分析结果自动录入功能。同时，模板中定义了风险等级划分规则，可以根据危险源发生可能性和危害后果自动进行风险等级划分和排序。
概率分析：故障树分析模型，系统中实现了故障树的自动编辑和节点运算，计算人员只需要根据系统逻辑结构在程序中建立故障树，并对底层子节点的发生概率进行赋值，程序即可自动生成故障树逻辑图，并计算顶层事件的发生概率。
事件树分析模型，系统中实现了事件树的自动编辑和节点运算，计算人员只需要根据系统的控制和保护措施在程序中建立事件树，并对初始事件发生概率赋值，并对各个节点措施成功或失败的概率进行赋值，程序即可自动生成故障树逻辑图，并计算各子事件的发生概率。
风险水平计算：通过前面各类灾害事故后果计算，分析出各种事故后果的定量数值，该数值还需要进一步转换为对人的影响，从而进一步通过各种衡准标准进项评估该事故的影响程度和可接受范围。系统采用HSE的相关算法模型，对事故发生的危害和后果进行转换分析。系统中实现了个人风险值计算和个人风险等值曲线的绘制。
完整意义上的风险评估包括风险识别、风险评估和风险管理三个部分，LNG应用安全评估系统要围绕风险评估的基本流程，针对风险识别和风险评估两个方面提供了相关的辅助工具，分别包括危险识别、后果分析、概率分析及风险水平计算，另外还包括相关数据库的基本功能，具体包括以下功能模块：
Ø 数据库（数据维护、数据分析）
Ø 后果分析（池火、喷射火、BLEVE、VCE后果计算模型）
Ø 危险识别（HAZID危险识别）
Ø 概率分析（事件树分析模型、故障树分析模型）
Ø 风险水平计算（个人风险计算模型）
虽然，该系统目的是为了LNG水上应用风险评估提供定量分析手段，但其适用范围并不局限于LNG及其在水上的应用，通过该系统可以实现与其他风险评估相关的定性风险评估、半定量风险评估和定量风险评估。如：基于HAZID方法进行危险源识别；通过事故树/事件树对事故或故障的发生概率进行分析；基于相关事故后果分析算法对其他可燃液体或气体物质泄漏、扩散、火灾及爆炸等事故后果的定量计算等。
作者联系方式：
田宇忠 电话：027- 85416965 Email: yztian@ccs.org.cn
该系统旨在为LNG水上应用风险评估提供定量分析手段，完整意义上的风险评估包括风险识别、风险评估和风险管理三个部分，该软件系统可用于前面两个部分即识别和评估的相关分析评估工作。该系统包括：风险评估数据库模块、定量风险分析模块及风险评估方法模块三个部分。
图1 LNG应用安全评估系统框架
风险评估数据库模块
该模块主要是为LNG应用安全评估提供服务，根据定量风险评估的基本流程，将LNG应用风险评估数据库划分为四种类型：事故信息数据库、失效概率数据库、物性数据库及规范标准数据库。
图2 LNG应用安全评估系统风险评估数据库
失效概率数据库：应用于风险评估的关键环节，即事故后果定量分析阶段，可对事故发生概率进行分析。失效概率数据库能够提供设备、部件的失效概率，及初始事件的发生概率，分析事故的发生概率，进而结合事故后果分析结果对事故的风险水平进行评估。
物性数据库：风险评估的事故后果定量分析涉及的另一关键环节是对事故后的定量分析，主要通过数值分析、解析及试验分析等手段进行。目前，该数据库主要包含了天气然的一些基本理化性质及国内常见气源产地的组份信息。
标准规范数据库：在风险评估的整个流程，会涉及到分析方法的选择、确定数据的选取原则、分析结果的衡准、乃至整个流程的编排，从而保证风险评估结果的准确度、可比较性及可信度。规范标准数据库应能够为风险评估的各环节提供标准规范的支持，确保评估的客观准确。目前，该数据库主要收录了中国船级社与LNG相关的规范指南，及国际上公开的一些风险评估标准如英国健康与安全管理局（HSE）相关标准、荷兰国家应用科学研究院（TNO）相关导则及指南、国内化工行业及安监总局发布的相关标准等。
事故后果定量分析模块
LNG事故主要包括泄漏、池火、喷射火、扩散、爆炸等。建立各类事故的热辐射波及范围预测模型、爆炸波及范围模型。根据理论模型编制计算程序，通过计算明确事故对周围环境的危害程度和影响范围，进而给出安全距离建议。
图3 LNG应用安全评估系统定量风险分析模块
池火后果计算：为了提高系统的适用范围，池火后果计算模型在热辐射强度、质量燃烧速率、液池直径及池火火焰高度计算方面，增加了现有算法中常用的几种算法模型：点源模型、Shokri-Beyler模型及Mudan模型。
喷射火后果计算：在喷射火后果计算模型中，选择Thornton模型，该模型属于固体火焰模型中的一种，能够从火焰形状的角度出发计算热辐射强度，相对于点源模型更符合喷射火长度较长的特点；Thornton模型经受了风洞实验和现场实验的检验，并在陆地和水面进行了大量的试验验证；喷射火后果计算模型增加了泄漏计算模块，可以单独用来计算压力容器的气体泄漏速率，作为扩散模型的输入。
沸腾液体扩展为蒸气云爆炸（BLEVE）后果计算：BLEVE后果计算模型主要是针对其热辐射强度进行计算，计算模型中包括火球最大直径、持续时间、抬升高度、火球表面热辐射通量、目标热辐射通量模型5个子模型。
蒸气云爆炸（VCE）后果计算：系统中蒸气云爆炸（VCE）后果计算模型主要是针对其爆炸所产生的超压强度进行计算，包括燃料总质量、TNT换算当量、超压值关键参数的计算，相关计算模型主要有TNT当量模型、TNO多能法、多能模型，系统采用了安监局推荐的TNT当量模型。该功能设定了与计算结果相关联的全方向比例尺，可以对布局图或地图进行调整。
风险评估方法模块
风险评估方法模块包括风险评估常涉及的一些通用分析手段，如用于风险识别的危险源识别分析（HAZID）记录表、用于概率分析的事件树及故障树、用于风险衡准的风险水平计算。
HAZID危险识别：在系统中，编制HAZID危险识别记录表模板，可以实现系统与EXCEL之间数据的导入和导出，从而实现对现有分析结果自动录入功能。同时，模板中定义了风险等级划分规则，可以根据危险源发生可能性和危害后果自动进行风险等级划分和排序。
概率分析：故障树分析模型，系统中实现了故障树的自动编辑和节点运算，计算人员只需要根据系统逻辑结构在程序中建立故障树，并对底层子节点的发生概率进行赋值，程序即可自动生成故障树逻辑图，并计算顶层事件的发生概率。
事件树分析模型，系统中实现了事件树的自动编辑和节点运算，计算人员只需要根据系统的控制和保护措施在程序中建立事件树，并对初始事件发生概率赋值，并对各个节点措施成功或失败的概率进行赋值，程序即可自动生成故障树逻辑图，并计算各子事件的发生概率。
风险水平计算：通过前面各类灾害事故后果计算，分析出各种事故后果的定量数值，该数值还需要进一步转换为对人的影响，从而进一步通过各种衡准标准进项评估该事故的影响程度和可接受范围。系统采用HSE的相关算法模型，对事故发生的危害和后果进行转换分析。系统中实现了个人风险值计算和个人风险等值曲线的绘制。
完整意义上的风险评估包括风险识别、风险评估和风险管理三个部分，LNG应用安全评估系统要围绕风险评估的基本流程，针对风险识别和风险评估两个方面提供了相关的辅助工具，分别包括危险识别、后果分析、概率分析及风险水平计算，另外还包括相关数据库的基本功能，具体包括以下功能模块：
Ø 数据库（数据维护、数据分析）
Ø 后果分析（池火、喷射火、BLEVE、VCE后果计算模型）
Ø 危险识别（HAZID危险识别）
Ø 概率分析（事件树分析模型、故障树分析模型）
Ø 风险水平计算（个人风险计算模型）
虽然，该系统目的是为了LNG水上应用风险评估提供定量分析手段，但其适用范围并不局限于LNG及其在水上的应用，通过该系统可以实现与其他风险评估相关的定性风险评估、半定量风险评估和定量风险评估。如：基于HAZID方法进行危险源识别；通过事故树/事件树对事故或故障的发生概率进行分析；基于相关事故后果分析算法对其他可燃液体或气体物质泄漏、扩散、火灾及爆炸等事故后果的定量计算等。
作者联系方式：
田宇忠 电话：027- 85416965 Email: yztian@ccs.org.cn
