一种静设备多失效模式风险评价方法

本发明属于站场设备风险评价，具体地说是涉及一种静设备多失效模式风险评价方法，主要用于油气站场静设备风险识别与评价。

背景技术：

1、油气站场静设备由于处理储存易燃易爆介质，一旦发生设备失效，可能引发油气泄漏、爆炸等风险，威胁油气站场安全经济生产。

2、设备的完整性管理相较于管道起步较晚。目前设备完整性管理遵循pdca，通过迭代以不断推动设施完整性的完善。基于pdca循环，传统的设备完整性管理体系，主要包括策划、实施和执行、检查与审核、持续改进4环节构成，相互关联、相互渗透，以确保体系的系统性、统一性和规范性。

3、风险评价作为设备完整性管理工作提升的关键一环，目前风险评价方法分为3类，定性风险评价、半定量风险评价和定量风险评价。定性风险评价方法主要包括风险检查表定性风险分析。定性法可以根据专家的观点提供高、中、低风险的相对等级，操作方便、快捷，但是危险性事故的发生频率和事故损失后果均不能量化。

4、半定量风险评价则是以风险的数量指标为基础的一种风险分析方法。这种方法综合了定性法的以图表为基础的模型和定量法的知识(譬如对某些事故分布概率模型的运用)，排除了一些不可预见的事故后果，使人们的注意力集中到更可能发生的事故后果上，极大地提高了风险评估的实用性和准确性。

5、定量风险评价方法，也称作概率风险分析，它是一种定量绝对事故频率的严密的数学和统计学方法。定量风险评估还可以用于风险、成本、效益的分析之中，这是前两类方法都做不到的。

6、目前，站场常用的定量风险评估方法为基于风险的检查方法(rbi)。rbi为设备风险评估建立了失效概率和失效后果的风险矩阵。因为rbi对象主要是炼油、石化和化工厂，尽管腐蚀减薄失效模式的风险评估，但许多失效因素条件属于高温条件，这与油气处理站的工作条件、基础失效概率等不匹配。同时应用rbi需要采集大量的数据，评估结果准确性难以保证。

7、现有设备完整性管理流程在油气站场应用中，未能与管道、站场完整性管理环节结合，造成设备完整性管理推行困难。其次在风险管理环节依赖失效数据等大量参数，未形成前置性的风险评价，不能有效支撑预防性维修要素。

8、本发明提出了一种静设备多失效模式风险评价方法，基于对静设备不同失效模式的分析，根据运行参数、介质参数等风险发生过程参数，建立静设备不同失效模式下失效原因的前置性分类指标，分别确定不同失效模式的失效可能性等级与失效后果等级，通过风险矩阵确定多失效模式下的风险等级，能在失效发生前进行风险评价。

技术实现思路

1、本发明为确定静设备风险等级，降低事后故障抢修率，及时有效的消除安全隐患，提出一种静设备多失效模式风险评价方法。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、s1：采集静设备的设计参数、介质参数、操作参数、环境参数等风险发生过程参数；

4、s2：确定静设备可能发生的失效模式；

5、s3：建立静设备不同失效模式下失效原因的前置性分类指标，分别确定不同失效模式的失效可能性等级；

6、s4：确定静设备不同失效模式下的失效后果等级；

7、s5：建立风险矩阵，根据失效可能性与失效后果确定静设备多失效模式下的风险等级。

8、静设备可能发生的失效模式，分别是减薄、环境开裂、功能或机械故障。

9、基于减薄、环境开裂和功能或机械故障3种失效模式的危险因素分析建立的失效概率(pof)分类指标，将失效概率(失效可能性)分为5个等级。

10、失效后果(cof)分为面积后果和经济后果；经济后果包括维修维护，环境治理等费用，经济后果等级划分根据企业自身风险可接受水平确定；面积后果区域分为a、b、c、d、e的五个级别，其中最终后果面积(ca)≤9m2时，失效后果等级为a；当9m2<ca≤93m2时，失效后果等级为b；当93m2<ca≤279m2时，失效后果等级为c；当279m2<ca≤929m2时，失效后果等级为d；当ca＞929m2时，失效后果等级为e。

11、后果面积按以下步骤计算：

12、201：计算介质泄漏孔的面积：

13、202：若泄漏介质为液体，理论液体泄漏率：若泄漏介质为气体，当设备的工作压力大于切换压力时，气体以音速泄漏，气态介质理论泄漏率：当设备的工作压力小于或等于切换压力时，气体以亚音速泄漏，气态介质理论泄漏率：

14、

15、203：介质的实际泄漏率：raten＝wn(1-factdi)。

16、204：液体介质泄漏失效考虑介质性质、保护措施、泄漏孔径等因素的后果面积：ca＝min[a(raten)b,929](1-factmit)；气体介质泄漏失效考虑介质性质、保护措施和泄漏孔径等因素的后果面积：ca＝a(raten)b(1-factmit)。

17、式中：ca——泄漏影响面积，m2；a和b——与介质相关的常数，如gb/t26610.5《承压设备系统风险检测实施导则第五部分：故障后果的定量分析方法》所示(如附录b所示)；cd——泄漏系数，液体通常取0.61，气体通常取0.90；raten——实际泄漏率，kg/s；wn——理论泄漏率，kg/s；an——泄漏孔处的泄漏面积；dn——泄漏孔直径，mm；gc——机械常数，1.0(kg·m)/(n·s2)；t——工作温度，℃；p——压力容器的内部压力，mpa，patm——环境压力，mpa；——操作条件下液体介质的密度，kg/m3；mw——摩尔质量，g/mol；k——理想气体的热容比，无量纲；r——气体常数，8.314j/(mol·k)；factdi——安装在压力容器上的检测和隔离系统对泄漏率的折减系数；factmit——燃烧爆炸后果事实保护系统的面积折减系数。

18、根据api 581采用pof和cof建立5×5风险矩阵，将失效风险划分为低、中、中高和高四个等级。并根据失效可能性等级与失效后果等级可以确定静设备多失效模式下的风险等级。

1.一种静设备多失效模式风险评价方法，其特征在于，包括以下过程(图1)：

2.根据权利要求1所述的一种静设备多失效模式风险评价方法，其特征在于，所述的静设备可能发生的失效模式，分别是减薄、环境开裂、功能或机械故障。

3.根据权利要求1所述的一种静设备多失效模式风险评价方法，其特征在于，所述的静设备不同失效模式下失效原因的前置性分类指标及失效可能性，是基于不同失效模式下的危险因素分析建立的失效概率(pof)分类指标，将失效概率分为5个等级，其中减薄和环境开裂的分类指标如图2所示，功能或机械故障的分类指标如图3所示。

4.根据权利要求1所述的一种静设备多失效模式风险评价方法，其特征在于，所述的失效后果等级中，失效后果(cof)分为面积后果和经济后果；经济后果包括维修维护，环境治理等费用，经济后果等级划分根据企业自身风险可接受水平确定；面积后果区域分为a、b、c、d、e的五个级别，其中最终后果面积(ca)≤9m2时，失效后果等级为a；当9m2<ca≤93m2时，失效后果等级为b；当93m2<ca≤279m2时，失效后果等级为c；当279m2<ca≤929m2时，失效后果等级为d；当ca＞929m2时，失效后果等级为e；所述后果面积按以下步骤计算：

5.根据权利要求1所述的一种静设备多失效模式风险评价方法，其特征在于，所述的风险矩阵，是根据api 581采用pof和cof建立5×5风险矩阵，将失效风险划分为低、中、中高和高四个等级(图4)。