一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及屬于危險(xiǎn)氣體泄漏事故風(fēng)險(xiǎn)分析或定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域，涉及到多場(chǎng)景 累積個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及真實(shí)泄漏場(chǎng)景下的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)表征，尤其涉及一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng) 險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 毒氣泄漏后果評(píng)估一般采用類比法、經(jīng)驗(yàn)法、檢查表法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法和綜合分析法 等以定性為主和基于經(jīng)驗(yàn)公式的初步定量評(píng)價(jià)方法，缺乏較準(zhǔn)確的定量評(píng)估技術(shù)；基于計(jì) 算流體力學(xué)模擬的有毒氣體泄漏擴(kuò)散研宄常局限于對(duì)泄漏氣體濃度場(chǎng)的模擬及根據(jù)一定 接觸限值判定其威脅范圍，很少能對(duì)毒氣泄漏中毒風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)估；有毒氣體泄漏定量 評(píng)估方法的研宄一般借助單一的典型泄漏場(chǎng)景進(jìn)行泄漏模擬，其研宄結(jié)果存在局限性，難 以代表真實(shí)泄漏中毒的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)；風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果一般以簡(jiǎn)單數(shù)值表征單一場(chǎng)景的總體風(fēng) 險(xiǎn)，難以直觀形象的表征整個(gè)場(chǎng)景各個(gè)位置的風(fēng)險(xiǎn)狀況。
[0003] 無法直觀的對(duì)場(chǎng)景各個(gè)位置的風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行評(píng)估顯示，技術(shù)人員在進(jìn)行中毒事故 的預(yù)防時(shí)，無法根據(jù)各個(gè)位置面臨的風(fēng)險(xiǎn)有針對(duì)性的選擇合適的風(fēng)險(xiǎn)處理措施方案、設(shè)置 氣體探測(cè)器或通風(fēng)裝置，以靈敏、準(zhǔn)確的檢測(cè)毒氣泄漏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方 法，本方法提出結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)（CFD)數(shù)值模擬與中毒劑量反應(yīng)模型對(duì)LEAK軟件分析所 得的多個(gè)泄漏場(chǎng)景進(jìn)行真實(shí)泄漏后果累加的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估方法，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 得出個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)云圖以此表征個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)大小及分布情況。此方法適用于人員中毒事故的預(yù) 防、氣體探測(cè)器的布置優(yōu)化及工廠設(shè)施的優(yōu)化布局。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，包括以下步驟：
[0007] (1)基于泄漏概率和風(fēng)場(chǎng)聯(lián)合分布概率，構(gòu)建真實(shí)泄漏場(chǎng)景集合；
[0008] (2)利用CFD軟件對(duì)泄漏場(chǎng)景進(jìn)行真實(shí)的泄漏模擬，建立有毒氣體泄漏CFD模型， 記錄不同泄漏場(chǎng)景中各位置氣體泄漏擴(kuò)散實(shí)時(shí)濃度場(chǎng)；
[0009] (3)通過確定泄漏事故造成的中毒事故場(chǎng)景下的影響范圍內(nèi)人員死亡概率，來確 定事故影響范圍內(nèi)人員的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行累計(jì)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量分析；
[0010] (4)結(jié)合各場(chǎng)景的各個(gè)位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的累積個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)值，對(duì)累加的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)繪制風(fēng) 險(xiǎn)云圖，直觀表達(dá)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)值的大小及分布情況；
[0011] (5)根據(jù)場(chǎng)景的各個(gè)位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分布情況，選擇合適的風(fēng)險(xiǎn)處理措施方案、設(shè)置 氣體探測(cè)器或通風(fēng)設(shè)施。
[0012] 所述步驟（1)的具體方法為：
[0013] 綜合考慮風(fēng)場(chǎng)和泄漏源兩個(gè)不確定性因素，通過風(fēng)場(chǎng)集與泄漏源集的隨機(jī)組合， 構(gòu)建危險(xiǎn)氣體泄漏場(chǎng)景集，真實(shí)泄漏場(chǎng)景集構(gòu)建形式如下：
[0014] L=W?S1)
[0015] 式中L表示泄漏場(chǎng)景集；W表示風(fēng)場(chǎng)集；S代表泄漏源集。
[0016] 所述步驟（1)中，根據(jù)真實(shí)泄漏場(chǎng)景集計(jì)算泄漏概率，根據(jù)歷史氣象數(shù)據(jù)得出風(fēng) 場(chǎng)聯(lián)合分布概率，確定所有場(chǎng)景概率，泄漏場(chǎng)景集發(fā)生概率如下式所示：
[0017] PL=PWXPS 2)
[0018] 式中表示泄漏場(chǎng)景L的發(fā)生概率，Pw表示風(fēng)場(chǎng)聯(lián)合分布概率，Ps表示泄漏源泄 漏概率。
[0019] 所述步驟（2)的具體方法為：
[0020] 有毒氣體泄漏事故后果由概率函數(shù)法和劑量反應(yīng)模型確定的人員中毒死概率來 表征，以此得到各泄漏場(chǎng)景特定位置（x，y)處的人員中毒死亡概率Pi (x，y):
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，其特征是：包括以下步驟： (1) 基于泄漏概率和風(fēng)場(chǎng)聯(lián)合分布概率，構(gòu)建真實(shí)泄漏場(chǎng)景集合； (2) 利用CFD軟件對(duì)泄漏場(chǎng)景進(jìn)行真實(shí)的泄漏模擬，立有毒氣體泄漏CFD模型，記錄不 同泄漏場(chǎng)景中各位置氣體泄漏擴(kuò)散實(shí)時(shí)濃度場(chǎng)； (3) 通過確定泄漏事故造成的中毒事故場(chǎng)景下的影響范圍內(nèi)人員死亡概率，來確定事 故影響范圍內(nèi)人員的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行累計(jì)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量分析； (4) 結(jié)合各場(chǎng)景的各個(gè)位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的累積個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)值，對(duì)累加的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)繪制風(fēng)險(xiǎn)云 圖，直觀表達(dá)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)值的大小及分布情況； (5) 根據(jù)場(chǎng)景的各個(gè)位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分布情況，設(shè)置氣體探測(cè)器或通風(fēng)設(shè)施。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，其特征是： 所述步驟（1)的具體方法為： 綜合考慮風(fēng)場(chǎng)和泄漏源兩個(gè)不確定性因素，通過風(fēng)場(chǎng)集與泄漏源集的隨機(jī)組合，構(gòu)建 危險(xiǎn)氣體泄漏場(chǎng)景集，真實(shí)泄漏場(chǎng)景集構(gòu)建形式如下： L = W · S D 式中L表示泄漏場(chǎng)景集；W表示風(fēng)場(chǎng)集；S代表泄漏源集。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，其特征是： 所述步驟（1)中，根據(jù)真實(shí)泄漏場(chǎng)景集計(jì)算泄漏概率，根據(jù)歷史氣象數(shù)據(jù)得出風(fēng)場(chǎng)聯(lián)合分 布概率，確定所有場(chǎng)景概率，泄漏場(chǎng)景集發(fā)生概率如下式所示： Pl=PwXPs 2) 式中表示泄漏場(chǎng)景L的發(fā)生概率，P w表示風(fēng)場(chǎng)聯(lián)合分布概率，P s表示泄漏源泄漏概 率。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，其特征是： 所述步驟（2)的具體方法為： 有毒氣體泄漏事故后果由概率函數(shù)法和劑量反應(yīng)模型確定的人員中毒死概率來表征， 以此得到各泄漏場(chǎng)景特定位置（x，y)處的人員中毒死亡概率PiU, y):
式中，ki、k2為取決于毒物性質(zhì)的常數(shù)；ViOc, y)為場(chǎng)景i的（x，y)處毒氣劑量，Ci為某 時(shí)間間隔內(nèi)的毒氣濃度，單位為PPm ;Λ h為對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔，單位為min ;k為總的時(shí)間間 隔數(shù);m為取決于毒氣性質(zhì)的濃度指數(shù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，其特征是： 所述步驟（2)中，暴露劑量利用CFD軟件對(duì)泄漏場(chǎng)景進(jìn)行真實(shí)的泄漏模擬獲得，建立有毒氣 體泄漏CFD模型，在區(qū)域中易出現(xiàn)人員中毒的敏感位置（x，y)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，記錄不同泄漏場(chǎng) 景中各位置氣體泄漏擴(kuò)散實(shí)時(shí)濃度場(chǎng)，其監(jiān)測(cè)得到的特定位置有毒氣體濃度隨時(shí)間變化情 況作為計(jì)算暴露劑量的依據(jù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，其特征是： 所述步驟（2)中，人員中毒的敏感位置為包括控制室、巡檢點(diǎn)的人員密集點(diǎn)。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，其特征是： 所述步驟（3)的具體方法為： 通過確定泄漏事故造成的中毒事故場(chǎng)景下的影響范圍內(nèi)人員死亡概率，來確定事故影 響范圍內(nèi)人員的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)；個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算表達(dá)式如下： Ri (χ, y) = PLixPi (χ, y) 6) 式中，Ri (X，y)表示事故場(chǎng)景i造成的點(diǎn)（X，y)處的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)，Pu表示事故場(chǎng)景i的發(fā) 生概率，Pi (X，y)表示事故場(chǎng)景i中，導(dǎo)致影響區(qū)域（X，y)內(nèi)的人員死亡的可能性。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，其特征是： 所述步驟（3)中，需要對(duì)所有可能發(fā)生事故的泄漏場(chǎng)景對(duì)人員造成傷害的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行累 積加和，從而達(dá)到綜合表征隨機(jī)泄漏事故發(fā)生對(duì)人員產(chǎn)生的傷亡影響，由此，累加所有泄漏 場(chǎng)景中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)，可得中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)R(x，y)，如下所示：
式中，η為事故后果情況數(shù)；Pu為泄漏場(chǎng)景i發(fā)生的概率；P i(x，y)為泄漏場(chǎng)景i下的 人員中毒死亡百分比。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，其特征是： 所述步驟（4)中，運(yùn)用Origin軟件對(duì)累加的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)繪制風(fēng)險(xiǎn)云圖，結(jié)合HSE的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn) 標(biāo)準(zhǔn)，將人員中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)劃分為A、B、C三個(gè)等級(jí)，A區(qū)為不可接受風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域（>10-4人/ a)，該風(fēng)險(xiǎn)無論如何不能被接受、B區(qū)屬灰色風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（10-6~10-4人/a)，需要在可能的情 況下盡量減少風(fēng)險(xiǎn)，即對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)處理措施方案進(jìn)行成本效益分析等，以決定是否采取這 些措施。、C區(qū)屬可忽略風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域（〈10-6人/a)，風(fēng)險(xiǎn)處于很低的水平，該風(fēng)險(xiǎn)是可以被接受 的，無需采取安全改進(jìn)措施。
10. 如權(quán)利要求9所述的一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，其特征是： 所述步驟（4)中，A區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)無論如何不能被接受、B區(qū)需要在可能的情況下盡量減少風(fēng)險(xiǎn)， 即對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)處理措施方案進(jìn)行成本效益分析，以決定是否采取措施，C區(qū)風(fēng)險(xiǎn)處于很低的 水平，該風(fēng)險(xiǎn)是可以被接受的，無需采取安全改進(jìn)措施。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣體泄漏中毒個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估及表征方法，包括以下步驟：基于泄漏概率和風(fēng)場(chǎng)聯(lián)合分布概率，構(gòu)建真實(shí)泄漏場(chǎng)景集合；利用CFD軟件對(duì)泄漏場(chǎng)景進(jìn)行真實(shí)的泄漏模擬，立有毒氣體泄漏CFD模型，記錄不同泄漏場(chǎng)景中各位置氣體泄漏擴(kuò)散實(shí)時(shí)濃度場(chǎng)；通過確定泄漏事故造成的中毒事故場(chǎng)景下的影響范圍內(nèi)人員死亡概率，來確定事故影響范圍內(nèi)人員的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行累計(jì)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)定量分析；結(jié)合各場(chǎng)景的各個(gè)位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的累積個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)值，對(duì)累加的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)繪制風(fēng)險(xiǎn)云圖，直觀表達(dá)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)值的大小及分布情況。此方法適用于人員中毒事故的預(yù)防、氣體探測(cè)器的布置優(yōu)化及工廠設(shè)施的優(yōu)化布局等，具有重要的指導(dǎo)意義。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號(hào)】CN104750949
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510193656
【發(fā)明人】章博, 賈艷, 王磊, 王志剛, 喬申, 趙日彬, 楊敬, 慕超, 鄒牛洋, 于秀彥, 成琳琳
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日