基于Monte Carlo分析储罐失效概率计算.pdf

第12期 一5一 基于MonteCarlo分析的储罐失效概率计算 宋兵，刘宁，华振东，杨立新 (江苏省南京南瑞集团公司，江苏南京210003) [摘 要]石化企业储罐区内储罐的失效原因可能来 自储罐 自身，也可能来 自储罐外部，例如多米诺效应影响，在计算储罐失 效概率中考虑多米诺效应非常必要。依据可靠性理论得到的储罐失效概率的计算公式，计算过程复杂且存在较大误差。本文 采用分析计算法和蒙特卡洛模拟算法分别计算了储罐的瞬时失效概率。通过对分析计算法和蒙特卡洛模拟算法所得结果的比 较，验证了蒙特卡洛模拟算法的可行性。 [关键词]储罐失效；多米诺效应；瞬时失效概率；分析计算法；蒙特卡洛模拟算法；对比 美 国化学工程师协会化工过程安全中心对事 章中提出事故多米诺效用的概率计算可以作为事 故的多米诺效应给出了定义：事故多米诺效应 由 故多米诺影响分析步骤中的一部分。2005年科扎 初始事故引发，通过热辐射、冲击波和爆炸破片 尼等人6[】发展了事故多米诺效用的风险定量评估方 等方式作用于附近设备，导致一系列事故发生并 法，并将其引入到多米诺场景结果和易损性评估 造成严重后果[】】。科扎尼等人[2认为 “事故的多米 技术中。 诺效用可视为一次事故传播到临近设备，引发一 以上为事故概率计算的分析方法，然而 由于 个或多个二次事故，致使事故后果 比一次事故更 分析方法难 以处理，尤其是对于拥有大量储罐的 加严重的现象”。由多数定义分析可知，事故的 储罐区来说，分析计算方法 比较耗时。此外，分 多米诺效用一般分为三部分：首先是一个引发事 析计算方法中的舍入误差会导致计算结果与实际 故多米诺效用的初始事故；其次初始事故通过载 计算值偏差较大。 体对周围产生影响：最后受到影响的储罐发生事 l储罐失效概率理论分析 故 (例如储罐发生火灾、爆炸和储罐 内部的有毒 物质发生扩散)。事故的多米诺效用的另一个特 1．1储罐不受事故多米诺效用影响的失效概率 征是，事故后果的严重程度比一次事故高得多。 实践证明，储罐的故障率是时间的函数。储 在实践中，为便于化工过程操作管理，高效 罐处于偶然故障期时，故障率为 ： 利用公用工程 ，降低物料、能量在传递过程 的损 入i(t)= i (1) 失，储罐的空间布局愈发密集，且储罐的体积愈 其 中入i为常数，在时间间隔0到t内，储罐i的 发 向大型化发展，由此提高了事故多米诺效应 出 可靠度为： 现的概率，导致事故灾害后果更加严重[3】。因此， R(，)=P一 (2) 石化企业 中事故多米诺效用的风险评估是定量风 在时间间隔0到t内，储罐i的不可靠度： 险评估 (QRA)中不可或缺的一部分 。事故的风 险评估中会考虑到每种效用的影响，针对不同事 Qt《)=1一 (3) 故效用的影响都有一套对应的评估方法[4]。本研 根据 以上公式可以看出，储罐的可靠度与不 究 旨在估算事故多米诺效应下储罐的瞬时失效概 可靠度具有时间依赖性 。因此，对于储罐i瞬时失 率 。