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摘要：在石化系统的发展过程中，现阶段更加趋向于向大型化方向和复杂化方向发展。在综合分析石化系统的构成的基础上，建立了石化系统服役过程本质安全性评价指标。为了实现评价指标和评价推理过程的可视化，应用Matlab软件将推理系统模糊化，以、建立石化系统服役期间本质安全性模糊评价系统，以评价指标、隶属度函数和推理规则为设计主线。通过对甲苯高温加氢脱烷烃制取苯的化学工艺的不同实现过程，做出本质性模糊安全评价，证明了经过研究确立的模糊评价系统的正确性、实用性和可行性。研究成果对于用来指导大型石化系统的前期系统设计和后期安全运营维护，以及减少故障源，从而更好的提高我国石化行业整体的运营能力和安全水平具有重要的指导意义。
关键词：石化系统；本质安全；安全性评价；模糊逻辑
1.引言
传统的大型石化系统的控制危险源的方法是在危险源处加控制措施并在其外围加入消防措施和安全系统，将危险源划定在一个区域，并加入保护层，以降低其对周围人员、环境和设备造成危害的严重程度。但是，如果控制系统发生故障、安全措施失效，有毒、有害物质发生泄漏就会发生火灾、爆炸、中毒等重大安全事故。所以，保护层只是减弱了事故的危害程度，并没有从根源上消除危害，它仍然存在于系统之中。因此，本文的主要研究内容是如何从本质上消除这样的危害。纵览各个时期不同石化系统出现的安全事故，除去人为原因以外，更多导致事故频发的原因是石化系统自身存在的老化问题和设计缺陷，且现代石化行业的复杂性和大型化不断加大，很多隐性故障无法排查，这也是导致石化系统事故频发的一个主要原因。石化系统服役期间本质安全就是指在没有任何外围设置的安全措施的情况下，仅依靠系统自身设计属性就可以克服、控制石化系统服役期间由于生产过程的误操作和物料原因所带来的潜在危害，从而实现石化系统在服役期间的安全运行。
现阶段，针对石化系统服役期间本质安全的研究开发主要有两类：第一类是以经典集合论为基础的各种本质安全评价方法；第二类是以现代模糊数学推理理论为基础的模糊推理本质安全程度方法。两种方法相比较而言，模糊推理本质安全程度评价方法比指数评价法更能客观、真实、定量的反馈、评价在役石化系统的本质安全程度。笔者在总结归纳国内外的研究工作的基础上，结合我国的石化系统行业发展以及行业规范，运用Mamdani型模糊推理算法尝试解决服役石化系统的安全评价问题，以期进一步提高我国的石化系统行业的整体安全评价水平，为石化行业的安全有序发展做出理论研究。
2 在役石化系统本质安全性评价指标体系的确立和量化
本质安全性评价指标体系是对服役石化系统的本质安全性模糊评价的基础。石化系统的本质安全性的决定因素是石化加工工艺过程固有危险性，具体到某一石化系统则主要有设备构造负荷、操作条件的精准程度和工艺过程所加工转化的物料的物理性质和数量等因素决定。服役石化系统的危险性主要可以分为工艺设备条件危险性和物质危险性。其中工艺条件危险性由其自身特点进行分类，可以分为“工艺条件”、“设备”和“操作条件”三个层面进行检验；物质危险性又由两个三级指标进行分类，分别是“物质反应特性”和“物质一般危险性”。继续分析上述指标，经过本质原理分析和对于石化系统的模糊评价体系的考量，从而确定了表1中不同本质安全评价指标。
表1 石化系统服役期间本质安全评价指标
在对系统做模糊评价时，需要对各个指标进行量化处理，以便判断系统的状态所对应的不同分级区间。为此，将表1中的各评价指标按照危险程度进行分级处理，分别是“很高危险”、“高危险”、“中度危险”、“低危险”、“很低危险”。表2是爆炸危险性分级判据表。
表2 “爆炸危险性”分级及其隶属度函数
2 .1 Mamdanl型模型推理过程
模糊推理是模糊数学的一个分支，以隶属度函数为基础把表达模糊的概念进行连续、准确的定量数学精准化描述。在判断和决策时以模糊信息为依据，补全工艺设计初期有关整个石化系统信息不完善的缺口，在危险状态和安全状态进行有效过度，与主流经典评价理论相比，其有效提高了有关系统整体评价的完整性和精确度。
2.2 输入量的模糊化
在石化系统中，判断其整个运行状态是否发生故障的数据都是在线实时监测的系统模块的运行数据。而模糊评价中需要用逻辑语言进行分析，因此，需要将表征系统运转情况的数字特征转化为模糊逻辑语言，并由其隶属度函数来定义。如上文所述，采用5级的分级指标对各个表征石化系统安全运行的不同纬度的量进行量化分级。对于可以明确量化的参数指标，如“温度”、“反应热”等以标准的形式进行量化；对于不便于量化的指标，如“工艺结构”、“反应活性”通过专家打分进行评价分级。为了简单有效的建立隶属度函数，采用里三角形、梯形等隶属度函数。
2.3 采用重心法
为了得到特定的数值，采用重心法将经过推理得到的输出论域中的模糊集反模糊化处理。其具体推理运算均由Matable模糊逻辑工具箱完成。
论文作者:李耀华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/26
标签：石化论文; 系统论文; 模糊论文; 本质论文; 评价论文; 危险性论文; 程度论文; 《防护工程》2018年第17期论文;