安全装置在多米诺效应中的作用分析

摘 要：在多米诺效应的分析中考虑了安全装置的作用，并对考虑安全装置前后的事故扩展概率进行了比较。结果表明，安全装置在多米诺效应中可以显著降低事故扩展概率。在多米诺效应的分析中忽略了安全装置的作用会导致分析结果明显升高，从而造成整体风险偏高。

关键词：多米诺效应；安全装置；扩展概率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.202

0 引言

多米诺效应指的是事故的连锁反应，当一个事故发生时会对其周边造成影响，从而导致二次甚至更多次事故的发生。在化工行业，由于其造成影响的严重性，多米诺效应已成为一个突出的问题。为预防事故的发生和控制事故的扩展，安全装置是化工类设备必不可少的防护措施，但在多数多米诺效应的研究中，都忽略了这些安全装在预防和控制事故中的作用。这一忽略不仅会造成对多米诺效应风险的高估，也会在事故的传播过程的分析上产生差异，从而影响整体分析的合理性和科学性[1，2]。本文将在多米诺效应的分析中综合考虑安全装置的作用，探讨将安全装置结合到多米诺效应分析中的方法，比较考虑安全装置前后的事故发生概率，明确其在多米诺效应中所起到的缓解作用，以期提高整体分析结果的合理性和精确性。

1 分析方法

1.1 扩展概率计算方法

扩展概率指初始事故产生的物理效应对周边设备产生破坏作用，进而造成二次事故的概率。计算方法如下[3]：

式中，Pd为事故扩展概率；Y为概率单位值，对于热辐射作用下的常压容器Y=12.54-1.847ln（ttf）。ttf为储罐失效时间，单位为s ，ln（ttf）= -1.13ln（QHL） – 2.67×10-5V+9.9， QHL 为热辐射强度，单位kw/m2；V为目标设备的容积，单位m3。

1.2 安全装置的作用分析

Landucci等[2]在其研究中提出：需要考虑要求时失效概率（PFD）和效率（η）这两个因素来对安全装置进行评估。本文主要研究对象为喷淋系统和防火涂层，对于其他安全装置不做过多介绍。根据Khakzad等的研究，喷淋系统可以将初始火灾产生的热辐射强度（Qe）降低为原来（Q0）的0.4倍，其PFD和η分别取5.43×10-3和0.954。在热辐射强度不超过200 kw/m2的情况下，性能较高的防火涂层可以提供两个小时的，效率高达0.999的隔热防护。其要求时失效概率为PFD=0，防护层性能良好时，取保护时间ttfp=60分钟作为保守值进行分析；性能较差时，保护时间取ttfp=15分钟。

2 实例分析

图1为两个常压储罐，储罐1储存苯，储罐2储存乙醇，充装量均为70%，其中储罐1设有自动喷淋系统（第一类主动安全装置），储罐2设有防火涂层，现以储罐1发生池火灾为例，来分析安全装置在多米诺效应中的作用。

应用ALOHA软件计算储罐2发生池火灾后对储罐2 的热辐射强度为20.6 kw/m2，根据1.1中的公式算得事故扩展概率为9.98×10-6。考虑安全装置时，储罐1的喷淋系统有1-5.43×10-3的概率将原热辐射强度降为8.24 kw/m2，储罐2的隔热涂层可以延长60min的失效时间，则在两种安全装置分别处于工作和失效状态下的后果如表1。

根据1.1中的公式算得此种情况下的事故扩展概率，借助贝叶斯网络建模分析，如图X。

最終通过分析得出：考虑安全装置的情况下，事故扩展概率为7.01×10-14，可见考虑安全装置的作用后，事故扩展概率显著降低了8个数量级。

3 结论

提出了将安全装置的作用结合到多米诺效应分析中的方法，比较了考虑安全装置前后的事故扩展概率。通过对分析结果的比较，得出了考虑安全装置的作用后事故扩展概率显著下降的结论。

参考文献：

[1]Gabriele Landucci，Francesca Argenti，Alessandro Tugnoli，et al.Quantitative assessment of safety barrier performance in the prevention of domino scenarios triggered by fire. Reliability Engineering and System Safety，2015（143）：30-43.

[2]G.Landucci，A.Necci，G.Antonioni.Risk assessment of mitigated domino scenarios in process facilities. Reliability Engineering and System Safety，2017（160）：37-53.

[3]V Cozzani，G Gubinelli，G Antonioni，et al.The assessment of risk caused by domino effect in quantitative area risk analysis.Journal of Hazardous Materials，2005（A127）：14-30

作者简介：衣健民（1992-），男，硕士研究生，研究方向：系统安全理论与应用。endprint