基于贝叶斯网络的输油管道泄漏事故情景推演

为提高输油管道企业应急管理水平,采用情景分析和动态贝叶斯网络(BN)相结合的方法,研究输油管道泄漏事故情景演化过程。通过分析典型输油管道泄漏事故案例,选取事故情景状态、应急措施、驱动因素和应急目标为关键要素,结合动态BN构建输油管道泄漏事故情景推演模型,研究输油管道泄漏事故情景演化的特征与路径;将该模型运用到我国某油气管道公司发生的一起输油管道泄漏事故中,计算情景状态概率,从而推演情景发展趋势。结果表明:引起事故发生风险概率较高的情景状态依次为"第三方施工开挖导致管道破损,原油泄漏"、"地面出现明火"、"地面残火"、"路面残油燃烧"。     

基于FDHHFLTS-BN的海底管道泄漏失效风险定量分析

为预防海底油气管道泄漏失效事故,提出基于自由双层次犹豫模糊语言术语集(FDHHFLTS)和贝叶斯网络(BN)的FDHHFLTS-BN风险分析方法,用于分析海底油气管道泄漏失效事故概率及事故的关键风险因素。将故障树模型转换为BN结构,由专家根据FDHHFLTS评估基本事件发生可能性;采用最佳最差法(BWM)确定专家权重,结合相似性聚合方法(SAM)聚合专家意见;依据构建的BN模型,正向推理得到事故发生概率,反向推理得到后验概率,并进行敏感性分析。将该方法应用于实例分析,结果表明：分析段海底管道泄漏事故的概率值为P=6.20×10^-3;焊缝施工缺陷、材料施工缺陷和渔具作用等为事故发生的关键因素;与传统方法对比分析结果证明,所提方法在确定海底管道风险方面具有一定的优势。     

不完全信息条件下的FPSO油气泄漏风险分析

为解决数据稀缺情况下的浮式生产系统(FPSO)油气泄漏重大事故风险评价问题,引入新的层次贝叶斯风险分析(HBA)方法。首先,基于安全屏障和事件树分析,建立FPSO油气泄漏事件序列模型;其次,根据事故先兆数据和贝叶斯推断,对安全屏障的先验分布增加一层估计,得到FPSO油气泄漏连锁事故的发生概率;最后,通过实时更新屏障失效概率,实现对FPSO事故风险的动态定量分析。结果表明:HBA法可以充分利用稀缺数据,并从相关数据中添加先验信息,得到各参数的后验概率,并据此确定,初始的油气泄漏大多会演变为大范围泄漏和小范围火灾。     

输油管道泄漏火灾爆炸事故演化及应急疏散分析

为预防控制输油管道泄漏火灾爆炸事故风险,采用贝叶斯网络(BN)方法,将火灾爆炸演化过程分为初始原因、事故发生、发展演化、事故消失等4个阶段。以青岛"11·22"中石化东黄输油管道泄漏爆炸特别重大事故为分析实例,找出事故发生过程中脆弱性最大的风险节点。引入Matlab蚁群算法(ACO),在综合考虑人员数量、所困位置、拥挤程度、周围的建筑设施影响程度、逃生方向等因素情况下,模拟计算并优化疏散路径,最终得出完成全部人员疏散的时间。研究结果证明,Matlab ACO可被运用于输油管道泄漏火灾爆炸事故人员应急疏散。     

滩海油气管道泄漏风险演化与评估

为预防滩海油气管道泄漏事故的发生,提出基于复杂网络和故障模式影响及危害分析(FMECA)的连锁风险演化评估方法。依据滩海油气管道的结构组成,考虑自然环境、内外腐蚀、第三方破坏和人因组织风险,结合泄漏事故发展流程和风险因素逻辑关系,构建滩海管道泄漏复杂网络模型;引入风险熵和FMECA方法,衡量风险传递过程中节点事件的可能性及严重程度;给出风险传递路径最大可能性的表达式,通过Dijkstra算法计算泄漏演化的最短路径,辨识多节点所形成的最可能失效模式。结果表明:各类初始事件对管道泄漏的影响差异较大,以人因组织类的作业组织不合理作为初始事件引发管道泄漏的概率为5.20×10~(-3),其对管道泄漏的影响最大。     

数据缺失情况下水淹天然气管道泄漏风险分析

面向数据缺失情况下水淹天然气管道泄漏风险量化分析的需求,提出一种基于贝叶斯网络(BN)和模糊集理论(FST)的概率风险分析方法。首先采用故障树分析(FTA)法分析水淹天然气管道泄漏失效致因,并映射得到相应的BN模型;然后针对基本事件失效概率数据缺失的情况,用专家知识引出概率,替代缺失的统计失效概率;为处理概率引出过程中专家知识的模糊性和主观性导致的不确定性,结合FST与多专家层次分析引出模糊概率,将其作为实际先验概率输入BN模型,进行量化分析。以某复线水淹天然气管道为例,应用所提方法分析其泄漏风险,结果表明:用该方法能够在数据缺失情况下表征并量化泄漏风险,同时BN的正向预测和概率更新能力可用来评估动态风险、识别关键失效因素。     

风暴灾害下海洋油气工业重大事故演化层次研究

为保证风暴灾害等极端环境下海洋油气作业安全,提出基于扎根理论和决策实验室分析法-解释结构模型(DEMATEL-ISM)的事故演化层次研究方法。首先,通过风暴灾害下海洋油气工业重大事故案例的统计分析,探讨事故发生与外部环境因素和内部特征因素的相关关系;然后,利用程序化扎根理论开展自下而上的客观归纳,对事故致因因素编码并形成概念和各级范畴;最后,结合DEMATEL-ISM自上而下主观演绎的特性,确定事故的演化层次。研究结果表明:较高的风暴强度、较长的服役年限、较低的自身等级和风暴频繁发生的季节及区域等都是导致事故发生的潜在风险;事故演化层次中B4和B3等2个层级交互关系具有涌现性的特征,恶劣气象条件和风险意识缺乏是事故发生的根本原因,支撑结构受损和水密完整性损失是事故发展的关键节点,平台设施受损是事故演化的必由路径,加强上述因素的管控可有效降低极端灾害下的海洋油气作业风险水平。     

一种城市燃气管网泄漏风险动态计算模型

为科学地评估并及时控制城市燃气管网泄漏的风险,采用贝叶斯网络(BN)与地理信息系统(GIS)相结合的方法,建立燃气管网泄漏风险动态计算模型。首先,利用故障树(FT)系统地分析管网泄漏事故,考虑到管网服役时间和外界干扰事件的动态性,将建成的FT映射到BN中,进而动态计算燃气管网的泄漏概率;然后运用GIS技术对管网泄漏后果的严重度指标进行赋值,并将动态泄漏概率和后果严重度值结合,建立上述模型;最后,以某区域的燃气管网为研究对象,验证该模型的有效性。结果表明:该模型能够综合时间因素以及突发事件对管网泄漏的影响,实现对管网泄漏风险的动态计算和可视化显示。     

基于RPN-BN的平台-隔水管系统遇内波风险分析

为保障内孤立波作用下的深水半潜式钻井平台-隔水管系统的安全,同时解决海洋平台系统设备失效数据的缺失问题,提出1种风险优先系数（RPN）与贝叶斯（BN）结合的定量风险分析方法。首先,基于故障树和安全屏障方法,建立平台-隔水管系统Bow tie模型和贝叶斯风险演化模型;其次,根据贝叶斯推断和风险优先系数中的事故发生频度估计,得到平台-隔水管系统失效事故的发生概率;最后,通过贝叶斯网络的逆向推理能力辨识内孤立波作用下引起平台-隔水管系统失效的主要风险节点,实现对平台-隔水管系统失效事故的定量风险分析。结果表明:RPN-BN法可应用于平台-隔水管系统遇内波的定量风险分析;加强对平台漂移量的控制,提高动力定位系统控制设备的可靠性可有效抵御内波对系统造成的影响。     

海底油气管道泄漏事故风险分析的贝叶斯动态模型

为研究海底油气管道泄漏事故风险的动态性,预防重大事故发生,针对传统风险分析方法的局限性,基于安全屏障和事件树分析,建立海底管道泄漏事件序列模型。根据事故先兆数据和贝叶斯理论,对安全屏障的失效概率进行实时动态更新。最后,由事件树的逻辑关系得出不同泄漏场景的发生概率。结果表明:用上述的基于事件序列模型和贝叶斯理论的方法,能够克服传统风险分析方法的不足,描述不同泄漏场景发生概率随时间变化的动态特征,实现对海底管道泄漏事故风险的动态分析。     

海底管道泄漏风险演化复杂网络分析

为了控制海底管道泄漏连锁风险,基于复杂网络,提出针对管道系统泄漏演化的半定量风险演化评价方法,将复杂的事故风险发展过程转化为简洁的网络分析计算。首先,构建包含30个风险节点与54条连接边的海底管道泄漏演化复杂网络模型;其次,采用无权有向网络中的节点出入度和聚类系数进行风险分析,确定影响管道泄漏的关键节点,提出断链控制方案;最后,将演化模型转化为带权的有向网络,采用Dijkstra算法计算各初始事件导致泄漏事故的最短路径。结果表明:海底管道系统泄漏网络的聚类系数为0.13,网络聚集程度偏低而演化性较强;各初始事件的最短路径均不超过10,表现出明显的小世界网络特征,初始事件的风险经少数几步传递即可导致泄漏事故的发生。海底管道泄漏风险演化规律的研究可为抑制初始事件、控制传递事件和减轻后果事件提供理论依据,对预防海底管道泄漏事故发生、保障管道持续安全运行具有现实意义。     

海底管道泄漏风险演化复杂网络分析北大核心CSCD

为了控制海底管道泄漏连锁风险,基于复杂网络,提出针对管道系统泄漏演化的半定量风险演化评价方法,将复杂的事故风险发展过程转化为简洁的网络分析计算。首先,构建包含30个风险节点与54条连接边的海底管道泄漏演化复杂网络模型;其次,采用无权有向网络中的节点出入度和聚类系数进行风险分析,确定影响管道泄漏的关键节点,提出断链控制方案;最后,将演化模型转化为带权的有向网络,采用Dijkstra算法计算各初始事件导致泄漏事故的最短路径。结果表明:海底管道系统泄漏网络的聚类系数为0.13,网络聚集程度偏低而演化性较强;各初始事件的最短路径均不超过10,表现出明显的小世界网络特征,初始事件的风险经少数几步传递即可导致泄漏事故的发生。海底管道泄漏风险演化规律的研究可为抑制初始事件、控制传递事件和减轻后果事件提供理论依据,对预防海底管道泄漏事故发生、保障管道持续安全运行具有现实意义。     

基于模糊DEMATEL-BN的管制单位动态风险评估

为研究管制单位风险的动态性，提高风险评估的准确性，预防风险事故的发生，提出基于毕达哥拉斯模糊、试验与评估实验室(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory, DEMATEL)、贝叶斯网络(Bayesian Network, BN)和模糊损失率的管制单位动态风险评估模型。首先识别管制单位风险因素；其次应用毕达哥拉斯模糊和DEMATEL模型探究风险因素之间的相互关系；再次将因素间的相互关系映射到BN,构建管制单位风险演化过程；然后确定先验概率，并以前兆数据作为输入信息，推导计算管制单位的动态风险概率；最后利用模糊损失率量化风险后果，计算管制单位的动态风险评估值。以某管制单位为例，对构建的管制单位动态风险评估模型进行了实证研究。结果表明：特情处置预案不合理等高严重后果概率持续上升的风险因素是该管制单位的风险管控的重点；t₁～t₅时间段该管制单位的动态风险评估值从1.035×10^-2上升到1.106 3×10^-2。构建的管制单位动态风险评估模型克服了管制传...     

基于动态风险平衡的海洋平台事故连锁风险研究

针对海洋平台事故风险特点,提出动态风险平衡概念,以此建立事故动力模型,并将该模型运用到墨西哥湾"深水地平线"井喷事故。动态风险平衡表征事故动力与事故阻力之间的动态平衡状态,具有动态性和暂时稳定性。事故动力模型以海洋平台可能发生的重大事故为研究对象,从工艺、技术和管理等角度分析事故可能致因和事故发展可能影响因素。该模型首先分析对象的初始事故动力,建立事故连锁风险图,然后计算初始动力发生情况下,传递动力和传递阻力的概率分布,最后提出相应风险控制措施。实例分析表明,基于动态风险平衡建立的事故动力模型能有效分析海洋平台事故连锁风险。     

城市燃气管道泄漏致灾混合概率风险评估研究

为研究城市燃气管道泄漏致灾风险,建立城市燃气管道泄漏致灾混合概率风险评估模型,通过FTA/ETA领结模型识别风险因素,利用模糊理论评估燃气管道泄漏风险概率值,并基于贝叶斯网络理论预测泄漏致灾风险概率值并对各根节点进行敏感性分析。结果表明,城市燃气管道有泄漏致灾风险,该风险主要由管道腐蚀、管道缺陷等管道泄漏风险因素及火源、受限空间等致灾风险因素造成;为预防燃气管道泄漏引发城市性灾害事故,应加强对混合爆炸、受限爆炸及射流火等风险节点的控制与管理。     

基于HCNAM-BN的化工过程爆炸事故致因链分析

为了从源头上预防化工过程爆炸事故,依据风险耦合理论,探讨了各风险因子非线性耦合演化为爆炸事故的机理,构建了层次耦合网络分析模型（HCNAM）;从多因素风险耦合角度分析了国内外44起典型化工过程爆炸事故,统计了各风险因子之间的耦合概率并进行了耦合致因重要度分级;采用耦合概率与二态分布相结合的条件概率分布,将层次耦合网络分析模型转化为贝叶斯网络,并对氯乙烯单体槽爆炸性混合气体爆炸事故进行了应用研究。结果表明:91种双因子耦合风险状态中,47种呈现弱耦合致因特性;7种因子双耦合形成风险的概率较大;基于HCNAM-BN模型分析事故,可有效辨识事故最可能致因因素,获取各事故致因链的发生概率并确定事故网络关键节点。     

丙烯罐区的火灾爆炸风险

对某化工企业危险化学品罐区一级重大危险源丙烯罐区运用HAZOP方法进行了危险与可操作性分析,并根据风险矩阵确定丙烯泄漏爆炸事故的风险等级最高。将丙烯球罐入口管线泄漏作为典型事故情景,分析了可能导致丙烯泄漏爆炸的基本事件和事故途径,得出了基本事件的结构重要度和事故发生概率。应用蒸汽云爆炸模型对丙烯泄漏爆炸事故的严重程度和影响范围作了定量分析。为企业采取相应预防和控制措施提供了依据。     

基于模糊Bow-tie模型的深水海底管道定量风险评价研究

为有效评价深水海底管道风险,提出一种新的模糊Bow-tie模型定量风险评价方法。综合运用Bow-tie图、模糊集以及德尔菲法,定量分析油气泄漏概率。进一步利用层次分析法(AHP)研究油气泄漏后果的严重程度,给出泄漏后果因素的权重系数选择方案。同时,结合风险矩阵,实现对高风险深水海底管道的定量风险评价。将上述方法用到具体海底管道工程中,得出目标海底管道泄漏概率属于A级,泄漏后果属于Ⅲ级,泄漏风险为高风险,这一结果与实际情况较为符合。     

沼气工程火灾爆炸定量风险分析方法研究

为减少我国沼气工程火灾爆炸事故的发生,本文基于风险的概念对我国沼气工程火灾爆炸风险的量化分析方法进行研究.首先,在事故概率方面,综合分析荷兰研究小组在COVO研究报告中公布的数据、挪威船级社(DNV)的数据库以及国内同行业研究人员的统计数据,给出我国推荐使用的沼气工程设备基础泄漏概率;然后,在事故后果方面,通过对沼气工程泄漏事件树的分析,借鉴API统计数据,提供沼气泄漏后的表现形式和事件发生概率,并结合我国石化行业标准,建立沼气工程火灾爆炸伤害分析模型;最后,在风险可接受准则方面,借鉴荷兰、英国、美国等相关机构数据,给出适合我国实际的个人风险可接受标准.这一定量风险分析方法可为沼气工程风险管理、应急救援、土地使用、安全规划等方面提供分析工具.     

基于互信息的长江船舶碰撞险情等级预测方法

为预测船舶碰撞险情等级、评价碰撞事故后果,利用互信息改进传统贝叶斯网络(BN),建立船舶碰撞险情等级预测模型。首先,基于船舶碰撞事故历史数据对船舶碰撞险情等级的风险因素进行识别;其次,计算互信息和条件互信息值判断风险因素之间独立性和条件独立性,确定因素之间依赖关系,确立BN定性部分,进而依据516条事故数据得到条件概率表(CPT),确定BN的定量部分;最后,应用长江历史事故数据验证模型的可行性和精确性。研究表明:经改进的预测模型预测精准度达94%,能够很好地预测船舶碰撞险情等级。