石化装置开停车过程风险预警模型构建方法
石化装置开停车过程是石油化工生产过程中极其重要的环节。在装置开停车过程中，火灾、泄漏、爆炸等严重事故极易引发。主要原因是装置开停车过程操作步骤多而程序复杂，操作人员很容易发生误操作;设备存在设计制造缺陷、使用操作不当或维护管理不善等问题，会导致危险化学品发生泄漏;装置多在高温、高压和高转速等极端条件下运行，易于出现非正常工况。开停车过程事故频发极大地影响了石化装置的正常生产，一旦发生火灾、泄漏、爆炸事故，后果极其严重，会给企业带来巨大损失。当发现非正常工况征兆时，若及时采取有效措施，是可以防控事故发生的。因此，对石化装置开停车过程风险预警进行研究尤为重要。然而，当前石化装置开停车过程风险预警方法技术还存在很多问题需要深入研究。误操作风险分析方法还不完善，步骤颠倒分析手段缺乏，工作量大;气体泄漏事故比例较高，后果严重，但缺少气体泄漏实时定量计算与事故后果预测的模型;已发生事故的分析与调查报告未充分总结，难以应用到实际事故防控中。为了预防石化装置开停车过程发生重大事故，本文对石化装置开停车过程风险预警模型构建方法进行了研究，主要内容如下:(1)开停车过程误操作风险分析及预警模型建立:对误操作进行总结与分类;结合危险与可操作性分析研究出入工误操作危险与可操作性分析方法，对操作错误、步骤遗漏和步骤颠倒三类误操作进行全面地风险分析，辨识出风险最大的误操作行为，确定出防控误操作需要重点监测的参数，并提出非正常工况下的建议措施;将分析结果构成预警知识库，基于操作后系统状态，给出误操作判断依据的制定规则;将实时状态监测、预警知识库、误操作判断依据相结合，构建出误操作监测预警模型，为构建石化装置开停车过程误操作监测预警模块提供理论支撑。 (2)开停车过程泄漏事故后果预测及预警模型建立:分析泄漏口径、泄漏高度、风速和大气稳定度等因素对泄漏事故后果的影响，确定出主要影响因素;以主要影响因素为变量，综合考虑其他影响因素，利用UDM模型对装置开停车过程发生气体泄漏进行模拟计算，得出火灾、爆炸等事故后果的影响范围;对模拟结果回归拟合，分析得到主要影响因素与各事故后果之间的耦合关系，建立出泄漏事故后果预测模型，并对其进行验证修订;将泄漏事故后果预测模型与实际生产运行监测相结合，构建出泄漏监测预警模型，为构建石化装置开停车过程泄漏监测预警模块提供理论依据。 (3)基于事故案例信息的开停车事故分析与预防:设计并建立了石化装置开停车过程事故案例库;利用LDA模型和K-means聚类算法对案例库中的事故进行分类，采用词频统计和概率计算的方法挖掘出事故预防需要重点关注的因素;通过将这些因素匹配结合，构建事故风险情境，可建立事故预防信息诊查表，有针对性地诊查容易导致开停车过程事故的因素;依据诊查结果，可以制定出相应的防护策略，为构建石化装置开停车过程事故预防诊查模块提供有效依据。 (4)石化装置开停车过程风险预警系统构建:基于误操作监测预警模型、泄漏监测预警模型以及事故预防信息诊查表，利用KingSCADA软件以及SQLServer数据库，构建出误操作监测预警模块、泄漏监测预警模块以及事故预防诊查模块，组成石化装置开停车过程风险预警系统，实现开停车过程中误操作与泄漏风险的实时连续监测、事故风险预警、应急救援指导，以及事故风险的诊查预防，为石化装置开停车操作指导、事故预警和应急救援提供技术依据。 本文通过对石化装置开停车过程进行风险分析，基于模拟仿真、状态监测、事故预警、应急指导等知识，研究提出了石化装置开停车过程风险预警模型的构建方法。该方法能够预警开停车过程风险与事故，指导装置开停车操作，有助于保障开停车过程安全稳定运行，提升石化装备智能化和自主健康水平。
石化装置;开停车过程;风险预警;模型构建
北京化工大学
硕士
安全科学与工程
王峰
2021
中文
TQ086.3
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）