一種煉油裝置氣體檢測報警儀優(yōu)化布置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煉油裝置氣體檢測報警儀優(yōu)化布置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在石油化工領(lǐng)域，通常傳統(tǒng)的氣體檢測報警儀布置是基于經(jīng)驗及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) (如SH3063-1999《石油化工企業(yè)可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》、GB50493-2009 《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》、SY6503-2000《可燃氣體檢測報警使 用規(guī)范》及SY-6503-2008《石油天然氣工程可燃氣體檢測報警系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范》等）來 確定的。而煉油裝置可能發(fā)生的危險氣體泄漏具有泄漏源、泄漏概率、泄漏流速、氣象環(huán)境 等諸多不確定因素，現(xiàn)有傳統(tǒng)的危險氣體泄漏檢測報警儀布置方法檢測效果欠佳。據(jù)英國 HSE (UK Health and Safety Executive)的碳氫化物泄漏數(shù)據(jù)庫，1992-1999 年 873 起氣體 泄漏事故中僅有540起由氣體探測系統(tǒng)成功檢測，僅占總數(shù)的62%，其余泄漏則是由工作 人員通過聽覺和嗅覺發(fā)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種煉油裝置氣體檢測報警儀優(yōu)化布置方法， 本方法綜合考慮煉油裝置可能發(fā)生的危險氣體泄漏的諸多不確定因素，科學(xué)預(yù)測未來可能 發(fā)生的所有重要泄漏場景；以在廠區(qū)未來可能發(fā)生的泄漏場景中綜合檢測報警時間為指 標(biāo)建立評價機制；通過建立數(shù)學(xué)模型并求解，在各報警儀布置組合方案中，求得最佳組合方 案，即給出P個檢測報警儀的具體布置位置。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] 一種煉油裝置氣體檢測報警儀優(yōu)化布置方法，包括以下步驟：
[0006] (1)以泄漏源工況、風(fēng)場條件為隨機性因素，定量構(gòu)建煉油裝置危險氣體泄漏場景 集，采用歷史氣象數(shù)據(jù)獲得風(fēng)場的風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布概率，獲取設(shè)備泄漏發(fā)生概率，從而獲 得泄漏場景發(fā)生的近似概率；
[0007] (2)建立煉油裝置的最優(yōu)精細三維計算流體力學(xué)數(shù)值模擬模型，依據(jù)氣體檢測報 警儀高度和間距設(shè)置規(guī)定，在預(yù)設(shè)高度平鋪設(shè)置監(jiān)測點，作為泄漏檢測報警儀的布置的備 選點；
[0008] (3)利用三維計算流體力學(xué)數(shù)值模擬模型，對泄漏場景集各場景進行數(shù)值模擬，記 錄監(jiān)測點氣體擴散濃度，根據(jù)危險氣體報警濃度閾值，計算各監(jiān)測點在給場景下的檢測報 警時間；
[0009] (4)以檢測器布置方案在各場景下的累積檢測報警時間為裝置累積風(fēng)險值量化指 標(biāo)，以即檢測器數(shù)目為約束條件，構(gòu)建累積檢測報警時間最小的優(yōu)化模型；
[0010] (5)采用粒子群算法對優(yōu)化模型進行求解，得出決策向量&的值，將值為1的 腳標(biāo)所對應(yīng)備選點i布置檢測器，其余備選點不布置檢測器，即在備選監(jiān)測布置方案中累 積檢測報警時間最小的布置方案，也就是最優(yōu)布置方案。
[0011] 所述步驟（1)中，每個泄漏場景包括泄漏源位置、泄漏源孔徑、泄漏流速、風(fēng)速、風(fēng) 向和該場景的發(fā)生頻率。
[0012] 所述步驟（4)中，以檢測器布置方案在各場景下的累積檢測報警時間為裝置累積 風(fēng)險值量化指標(biāo)，記作R，以檢測器布置的檢測器數(shù)目為約束條件，獲得累積檢測報警時間 最小的最佳方案，數(shù)學(xué)模型如下：
【主權(quán)項】
1. 一種煉油裝置氣體檢測報警儀優(yōu)化布置方法，其特征是；包括w下步驟： (1) W泄漏源工況、風(fēng)場條件為隨機性因素，定量構(gòu)建煉油裝置危險氣體泄漏場景集， 采用歷史氣象數(shù)據(jù)獲得風(fēng)場的風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布概率，獲取設(shè)備泄漏發(fā)生概率，從而獲得 泄漏場景發(fā)生的近似概率； (2) 建立煉油裝置的最優(yōu)精細=維計算流體力學(xué)數(shù)值模擬模型，依據(jù)氣體檢測報警 儀高度和間距設(shè)置規(guī)定，在預(yù)設(shè)高度平鋪設(shè)置監(jiān)測點，作為泄漏檢測報警儀的布置的備選 占. '?、、， (3) 利用=維計算流體力學(xué)數(shù)值模擬模型，對泄漏場景集各場景進行數(shù)值模擬，記錄監(jiān) 測點氣體擴散濃度，根據(jù)危險氣體報警濃度闊值，計算各監(jiān)測點在給場景下的檢測報警時 間； (4) W檢測器布置方案在各場景下的累積檢測報警時間為裝置累積風(fēng)險值量化指標(biāo)， W即檢測器數(shù)目為約束條件，構(gòu)建累積檢測報警時間最小的優(yōu)化模型； (5) 采用粒子群算法對優(yōu)化模型進行求解，得出決策向量Xj.的值，將值為1的Xj.的腳 標(biāo)所對應(yīng)備選點i布置檢測器，其余備選點不布置檢測器，即在備選監(jiān)測布置方案中累積 檢測報警時間最小的布置方案，也就是最優(yōu)布置方案。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種煉油裝置氣體檢測報警儀優(yōu)化布置方法，其特征是；所述 步驟（1)中，每個泄漏場景包括泄漏源位置、泄漏源孔徑、泄漏流速、風(fēng)速、風(fēng)向和該場景的 發(fā)生頻率。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種煉油裝置氣體檢測報警儀優(yōu)化布置方法，其特征是；所述 步驟（4)中，W檢測器布置方案在各場景下的累積檢測報警時間為裝置累積風(fēng)險值量化指 標(biāo)，記作R，W檢測器布置的檢測器數(shù)目為約束條件，獲得累積檢測報警時間最小的最佳方 案，數(shù)學(xué)模型如下：
式中屯為第i個場景的發(fā)生概率J為檢測器布置備選點集合；Xj.為決策向量，取1表 示該備選點布置檢測器，取0則表示該備選點不布置檢測器；tu為在第i個場景下第j個 備選點達到報警闊值的時間，Ti為布置方案針對第i個場景的檢測的檢測報警時間；Nu為 檢測器限制數(shù)目，且Nu<<場景數(shù)，否則無優(yōu)化的必要。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種煉油裝置氣體檢測報警儀優(yōu)化布置方法，其特征是；所述 步驟（4)中，實際存在某些點在某場景下直到泄漏擴散始終未達到報警闊值，為使優(yōu)化方 案盡量避免此種情況，對該情況下的ty賦予懲罰值；Pv，并限定招致懲罰的情況不超過to。
5.如權(quán)利要求4所述的一種煉油裝置氣體檢測報警儀優(yōu)化布置方法，其特征是；所述 步驟（4)中，Pv〉600秒。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煉油裝置氣體檢測報警儀優(yōu)化布置方法，本方法可實現(xiàn)建立一套報警儀布置組合方案評價機制及最優(yōu)方案求解方法：綜合考慮煉油裝置可能發(fā)生的危險氣體泄漏的諸多不確定因素，科學(xué)預(yù)測未來可能發(fā)生的所有重要泄漏場景，使得氣體檢測報警儀的布置方案更符合煉油裝置的實際情況；以在廠區(qū)未來可能發(fā)生的泄漏場景中綜合檢測報警時間為指標(biāo)建立評價機制；通過建立數(shù)學(xué)模型并求解，在個報警儀布置組合方案中，求得最佳組合方案，即給出P個檢測報警儀的具體布置位置，解決了布置方案選擇時的盲目性，極大地提高檢測報警儀檢測效率。
【IPC分類】G01N33-00, G01M3-04
【公開號】CN104792468
【申請?zhí)枴緾N201510160229
【發(fā)明人】章博, 王志剛, 王磊, 趙日彬, 賈艷, 喬申, 慕超, 楊敬, 鄒牛洋, 于秀彥, 成琳琳
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月7日