一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法，基于風(fēng)險(xiǎn)三元組理論和泄漏場(chǎng)景集實(shí)現(xiàn)煉油裝置實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)定量表征，并以此為布置決策風(fēng)險(xiǎn)量化指標(biāo)。然后以布置決策風(fēng)險(xiǎn)最小化為優(yōu)化目標(biāo)，以檢測(cè)報(bào)警儀數(shù)量為約束條件，以報(bào)警儀布置備選點(diǎn)的選擇與否作為二元決策變量，定義優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)以及約束函數(shù)，建立了考慮可靠性、表決邏輯的決策風(fēng)險(xiǎn)最小化的P?中值模型。本發(fā)明有益效果如下：在進(jìn)行方案優(yōu)化時(shí)，充分考慮到檢測(cè)報(bào)警儀的不可用以及失效情況，將檢測(cè)報(bào)警儀成功檢測(cè)概率納入考慮范圍之內(nèi)，使得優(yōu)化結(jié)果更加準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】
一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在石油煉化領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（如SH3063-1999《石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和 有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50493-2009《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì) 規(guī)范》、SY6503-2000《可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警使用規(guī)范》及SY-6503-2008《石油天然氣工程可燃 氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范》等)作為傳統(tǒng)氣體檢測(cè)報(bào)警儀布置的主要依據(jù)，僅從可燃 氣體和有毒氣體檢測(cè)器設(shè)定原則、檢測(cè)器設(shè)置位置、檢測(cè)器與釋放源距離、檢測(cè)器覆蓋范 圍、檢測(cè)器安裝高度、報(bào)警器報(bào)警值設(shè)定、檢測(cè)報(bào)警響應(yīng)時(shí)間等方面做了規(guī)定。
[0003] 因此，現(xiàn)有傳統(tǒng)的危險(xiǎn)氣體泄漏檢測(cè)報(bào)警儀布置方法檢測(cè)效果欠佳。據(jù)英國(guó)HSE (Health and Safety Executive)碳?xì)浠衔镄孤┦鹿实慕y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，氣體檢測(cè)報(bào)警儀 準(zhǔn)確檢測(cè)泄漏工況的成功率并不理想，如1992~2014年發(fā)生的氣體泄漏事故中由氣體探測(cè) 器成功檢測(cè)出的僅占46%，若考慮未知泄漏事件，氣體探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的探測(cè)效率甚至更低。
[0004] 究其原因，首先，煉油裝置可能發(fā)生的危險(xiǎn)氣體泄漏具有泄漏源、泄漏概率、泄漏 流速、氣象環(huán)境等諸多不確定因素。目前氣體檢測(cè)報(bào)警儀布置的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)未能有效的 解決危險(xiǎn)氣體泄漏的不確定性因素。因此，為提高氣體檢測(cè)報(bào)警儀探測(cè)效率，應(yīng)在在上述不 確定條件下實(shí)現(xiàn)氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址方案優(yōu)選。
[0005] 其次，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中氣體泄漏檢測(cè)報(bào)警儀并不是理想的，存在誤報(bào)警和不報(bào) 警的狀況。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于維護(hù)和維修不利，氣體檢測(cè)報(bào)警儀容易出現(xiàn)一系列失效模 式，如輸出不穩(wěn)定或輸出失敗、功能失效、信號(hào)雜亂、假報(bào)警等。氣體檢測(cè)報(bào)警儀處于上述失 效狀況，就會(huì)產(chǎn)生安全失效或危險(xiǎn)失效。因此，在危險(xiǎn)氣體檢測(cè)報(bào)警儀布置定量?jī)?yōu)化過(guò)程 中，須嚴(yán)格考慮氣體泄漏檢測(cè)報(bào)警儀的不可用性，并設(shè)置報(bào)警安全冗余及邏輯表決。
[0006] 還有，以檢測(cè)時(shí)間代表場(chǎng)景后果，未建立場(chǎng)景實(shí)時(shí)后果表征模型。泄漏場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn) 受泄漏源位置、泄漏流速、風(fēng)向、風(fēng)速、發(fā)生概率及檢測(cè)時(shí)間等多種條件的影響，因此，一方 面不同泄漏場(chǎng)景的中毒或爆炸風(fēng)險(xiǎn)不同，另外，同一泄漏場(chǎng)景在不同檢測(cè)時(shí)間下風(fēng)險(xiǎn)也不 相同。相同的檢測(cè)時(shí)間，對(duì)于不同風(fēng)險(xiǎn)的泄漏場(chǎng)景影響不同。從這個(gè)角度出發(fā)，氣體泄漏檢 測(cè)報(bào)警儀布置的最優(yōu)方案應(yīng)該是最大限度地降低裝置的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。考慮泄漏場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)大 小，重點(diǎn)檢測(cè)泄漏風(fēng)險(xiǎn)大的泄漏場(chǎng)景，兼顧泄漏風(fēng)險(xiǎn)較小的泄漏場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)總體風(fēng)險(xiǎn)削減最 大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選 址布置方法，實(shí)現(xiàn)在考慮不確定性因素、報(bào)警儀可靠性和表決邏輯等多因素的情況下，從眾 多備選點(diǎn)中定量地評(píng)判出最優(yōu)的檢測(cè)報(bào)警儀布置方案。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0009] -種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法，包括以下步驟：
[0010] (1)以泄漏源工況、風(fēng)場(chǎng)條件為隨機(jī)性因素，定量構(gòu)建煉油裝置危險(xiǎn)氣體泄漏場(chǎng)景 集，采用歷史氣象數(shù)據(jù)獲得風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布概率，獲取設(shè)備泄漏發(fā)生概率，從而獲 得泄漏場(chǎng)景發(fā)生的近似概率；
[0011] (2)建立該煉油裝置的最優(yōu)精細(xì)三維CH)模型，依據(jù)相關(guān)氣體檢測(cè)報(bào)警儀高度和間 距設(shè)置規(guī)定，在預(yù)設(shè)高度平鋪設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，作為泄漏檢測(cè)報(bào)警儀的布置的備選點(diǎn)；
[0012] (3)利用所述三維CFD模型，對(duì)泄漏場(chǎng)景集各場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)值模擬，記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣體 擴(kuò)散濃度，根據(jù)危險(xiǎn)氣體報(bào)警濃度閾值，計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在各場(chǎng)景下的檢測(cè)報(bào)警時(shí)間；
[0013] (4)根據(jù)不同泄漏場(chǎng)景的泄漏氣體化學(xué)性質(zhì)的不同，分別確定泄漏氣體在泄漏場(chǎng) 景i下的實(shí)時(shí)后果嚴(yán)重程度；
[0014] (5)針對(duì)每個(gè)泄漏場(chǎng)景，根據(jù)報(bào)警儀達(dá)到報(bào)警閾值的時(shí)間先后順序，最多在R個(gè)梯 級(jí)上各分派一個(gè)報(bào)警儀檢測(cè)泄漏氣體;確定在k 〇〇(R+l)表決邏輯下的報(bào)警儀在r級(jí)成功檢 測(cè)的概率;其中，r為報(bào)警儀所處的級(jí)，r e [ 0，R];
[0015] (6)對(duì)于某場(chǎng)景下始終未達(dá)到報(bào)警閾值或者各級(jí)報(bào)警儀均發(fā)生失效的情況，賦予 一個(gè)懲罰值Dmax,i;
[0016] 確定考慮報(bào)警儀表決邏輯以及懲罰值的單個(gè)泄漏場(chǎng)景實(shí)時(shí)后果嚴(yán)重程度；
[0017] (7)以布置決策風(fēng)險(xiǎn)最小為優(yōu)化目標(biāo)，以報(bào)警儀布置數(shù)量為約束條件，以報(bào)警儀布 置備選點(diǎn)的選擇與否作為二元決策變量，建立氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置優(yōu)化模型；
[0018] 對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，在備選檢測(cè)點(diǎn)中選出最優(yōu)布置方案。
[0019] 進(jìn)一步地，所述步驟（1)中，每個(gè)泄漏場(chǎng)景包括泄漏源位置、泄漏源孔徑、泄漏流 速、風(fēng)速、風(fēng)向和該場(chǎng)景的發(fā)生頻率。
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟(4)中，
[0021] 針對(duì)可燃?xì)怏w泄漏，依據(jù)可燃濃度范圍劃定可燃?xì)庠品秶钥扇細(xì)庠企w積表征 可燃?xì)怏w泄漏場(chǎng)景i的實(shí)時(shí)后果嚴(yán)重程度；
[0022] 針對(duì)有毒氣體泄漏，結(jié)合毒物劑量-反應(yīng)模型關(guān)系式定義有毒氣體泄漏場(chǎng)景i的實(shí) 時(shí)后果嚴(yán)重程度。
[0023] 進(jìn)一步地，所述有毒氣體泄漏場(chǎng)景i的實(shí)時(shí)后果嚴(yán)重程度具體為：
[0025] 其中，Ddt)為第i個(gè)場(chǎng)景在泄漏t時(shí)刻的后果嚴(yán)重程度;J為備選點(diǎn)總數(shù)；AS為網(wǎng) 格點(diǎn)代表單位面積; 為備選點(diǎn)j在泄漏t時(shí)刻的死亡概率。
[0026] 進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，設(shè)定在R個(gè)報(bào)警儀梯級(jí)中只有k個(gè)報(bào)警儀均報(bào)警才能對(duì) 一個(gè)泄漏場(chǎng)景進(jìn)行確認(rèn)。
[0027]進(jìn)一步地，假設(shè)報(bào)警儀不可用的概率均為q，且各報(bào)警儀相對(duì)獨(dú)立，則在k〇〇(R+l) 表決邏輯下，報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)的概率為：
[0028] ；P^ q'^' q)i· ,re[k~X,R^·,
[0029] 其中，<表示在k〇〇(R+l)表決邏輯下，報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)的概率;q表示報(bào)警儀 不可用的概率;C'廠~表示r中選r-k+Ι的組合數(shù)。
[0030]進(jìn)一步地，所述步驟(6)中，確定考慮報(bào)警儀表決邏輯以及懲罰值的單個(gè)泄漏場(chǎng)景 實(shí)時(shí)后果嚴(yán)重程度具體為：
[0032]其中，t1>r為在場(chǎng)景i下第r級(jí)備選點(diǎn)達(dá)到報(bào)警閾值的時(shí)間;Ddty)為t1>r時(shí)刻場(chǎng)景 i的后果；< 表示在k〇〇(R+l)表決邏輯下，報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)的概率;Dmax,A懲罰值，取 場(chǎng)景泄漏擴(kuò)散穩(wěn)態(tài)時(shí)刻的后果。
[0033]進(jìn)一步地，建立的氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置優(yōu)化模型具體為：
[0035] 其中，i為泄漏場(chǎng)景編號(hào)；I為泄漏場(chǎng)景總數(shù);P,為第i個(gè)場(chǎng)景的發(fā)生概率；j為報(bào)警 儀布置備選點(diǎn)編號(hào);1^為在場(chǎng)景i下達(dá)到報(bào)警閾值的布置備選點(diǎn)集合;為在場(chǎng)景i下第j 個(gè)備選點(diǎn)達(dá)到報(bào)警閾值的時(shí)間AKtu)為時(shí)刻場(chǎng)景i的各級(jí)后果。
[0036] 進(jìn)一步地，建立的氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置優(yōu)化模型約束條件具體為：
[0040] X , 6 ;
[0041 ] Γ 6 {0.1}.V1 - 1,1 - j - J,〇 - /· - ? ;：
[0042]其中，r表示備選點(diǎn)j在r級(jí)檢測(cè)場(chǎng)景i時(shí)為1，否則為0;p為報(bào)警儀布置數(shù)量約 束;xj為布置方案的二元決策向量，取1表示該備選點(diǎn)布置報(bào)警儀，取0則表示該備選點(diǎn)不布 置報(bào)警儀；i為泄漏場(chǎng)景編號(hào)；I為泄漏場(chǎng)景總數(shù)；j為報(bào)警儀布置備選點(diǎn)編號(hào)；1^為在場(chǎng)景i 下達(dá)到報(bào)警閾值的布置備選點(diǎn)集合。
[0043]本發(fā)明的有益效果是：
[0044] (1)通過(guò)本方法，可實(shí)現(xiàn)在煉油裝置泄漏檢測(cè)報(bào)警儀的布置設(shè)計(jì)時(shí)，科學(xué)準(zhǔn)確地從 眾多備選點(diǎn)中給出哪些點(diǎn)放置檢測(cè)報(bào)警儀，哪些點(diǎn)不放置檢測(cè)報(bào)警儀，解決了布置方案選 擇時(shí)的盲目性，極大地提高檢測(cè)報(bào)警儀檢測(cè)效率；
[0045] (2)綜合考慮煉油裝置可能發(fā)生的危險(xiǎn)氣體泄漏的諸多不確定因素，科學(xué)預(yù)測(cè)并 模擬未來(lái)可能發(fā)生的所有重要泄漏場(chǎng)景，使得氣體檢測(cè)報(bào)警儀的布置方案更貼近煉油裝置 的實(shí)際情況；
[0046] (3)本發(fā)明在進(jìn)行方案優(yōu)化時(shí)，充分考慮到檢測(cè)報(bào)警儀的不可用以及失效情況，將 檢測(cè)報(bào)警儀成功檢測(cè)概率納入考慮范圍之內(nèi)，使得優(yōu)化結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0047] (4)相比簡(jiǎn)單地采用檢測(cè)時(shí)間代表場(chǎng)景后果進(jìn)行氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置，本發(fā) 明基于風(fēng)險(xiǎn)三元組理論和泄漏場(chǎng)景集實(shí)現(xiàn)煉油裝置實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)定量表征，以布置決策風(fēng)險(xiǎn)最 小為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置，可綜合考慮泄漏場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)大小，重點(diǎn)檢測(cè)泄 漏風(fēng)險(xiǎn)大的泄漏場(chǎng)景，兼顧泄漏風(fēng)險(xiǎn)較小的泄漏場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)總體風(fēng)險(xiǎn)削減最大化。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面結(jié)合實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0049] 本發(fā)明綜合考慮煉油裝置可能發(fā)生的危險(xiǎn)氣體泄漏的諸多不確定因素，基于風(fēng)險(xiǎn) 三元組理論和泄漏場(chǎng)景集實(shí)現(xiàn)煉油裝置實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)定量表征，并以此為布置決策風(fēng)險(xiǎn)量化指 標(biāo)。然后以布置決策風(fēng)險(xiǎn)最小化為優(yōu)化目標(biāo)，以檢測(cè)報(bào)警儀數(shù)量為約束條件，以報(bào)警儀布置 備選點(diǎn)的選擇與否作為二元決策變量，定義優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)以及約束函數(shù)，建立了考慮 可靠性、表決邏輯的決策風(fēng)險(xiǎn)最小化的P -中值模型(Minimal Risk P-Median Problems Including Unavailability and Voting Effects，MRPMP_UV)。具體步驟如下：
[0050] (1)以泄漏源工況、風(fēng)場(chǎng)條件為隨機(jī)性因素，定量構(gòu)建煉油裝置危險(xiǎn)氣體泄漏場(chǎng)景 集，場(chǎng)景集每個(gè)場(chǎng)景用i表示，i e [ 1，I ]。采用歷史氣象數(shù)據(jù)獲得風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布 概率，獲取設(shè)備泄漏發(fā)生概率，從而獲得泄漏場(chǎng)景發(fā)生的近似概率；
[0051 ] (2)建立該煉油裝置的最優(yōu)精細(xì)三維CH)模型，依據(jù)相關(guān)氣體檢測(cè)報(bào)警儀高度和間 距設(shè)置規(guī)定，在預(yù)設(shè)高度平鋪設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，作為泄漏檢測(cè)報(bào)警儀的布置的備選點(diǎn)；
[0052] (3)采用該三維CFD模型，對(duì)泄漏場(chǎng)景集各場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)值模擬，記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣體擴(kuò) 散濃度。然后根據(jù)危險(xiǎn)氣體報(bào)警濃度閾值，計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在給場(chǎng)景下的檢測(cè)報(bào)警時(shí)間； [0053] (4)針對(duì)可燃?xì)怏w，依據(jù)可燃濃度范圍劃定可燃?xì)庠品秶?，以可燃?xì)庠企w積表征可 燃?xì)怏w泄漏場(chǎng)景i的實(shí)時(shí)后果嚴(yán)重程度Ddt)。針對(duì)有毒氣體泄漏，結(jié)合毒物劑量-反應(yīng)模型 采用式定義有毒氣體泄漏場(chǎng)景i的實(shí)時(shí)后果嚴(yán)重程度Ddt)。由于CH)三維模擬獲得各泄漏 場(chǎng)景的實(shí)時(shí)濃度場(chǎng)在空間與時(shí)間上均為離散化的。因此需將毒物劑量-反應(yīng)模型公式近似 表示為：
[0055]其中，以為備選點(diǎn)j在泄漏t時(shí)刻的概率變量;t為暴露時(shí)間，min; △ T為時(shí)間間隔， min; A，B為毒物的性質(zhì)常數(shù);η為濃度指數(shù);C為備選點(diǎn)j在泄漏τ時(shí)刻的濃度。
[0057]其中，義,為備選點(diǎn)j在泄漏t時(shí)刻的死亡概率;w是一個(gè)積分變量。
[0059] 其中，Ddt)為第i個(gè)場(chǎng)景在泄漏t時(shí)刻的后果嚴(yán)重程度;J為備選點(diǎn)總數(shù)；AS為網(wǎng) 格點(diǎn)代表單位面積。
[0060] (5)針對(duì)每個(gè)泄漏場(chǎng)景，根據(jù)報(bào)警儀達(dá)到報(bào)警閾值的時(shí)間先后順序，最多在R個(gè)梯 級(jí)上各分派一個(gè)報(bào)警儀檢測(cè)泄漏氣體。分派報(bào)警儀所處的級(jí)用re [0，R]表示，r = 〇表示第 一個(gè)達(dá)到報(bào)警閾值的位置，r=l表示第二個(gè)達(dá)到報(bào)警閾值的位置，以此類推。只有在最先達(dá) 到報(bào)警閾值的r個(gè)報(bào)警儀均發(fā)生危險(xiǎn)失效的情況下，才取第r級(jí)報(bào)警儀達(dá)到報(bào)警閾值的時(shí)間 為場(chǎng)景泄漏時(shí)間t。為降低報(bào)警儀的安全失效概率，設(shè)定在R個(gè)報(bào)警儀梯級(jí)中只有k個(gè)報(bào)警儀 均報(bào)警才能對(duì)一個(gè)泄漏場(chǎng)景進(jìn)行確認(rèn)。假設(shè)報(bào)警儀不可用的概率均為q，且各報(bào)警儀相對(duì)獨(dú) 立，則在k 〇〇(R+l)表決邏輯下，報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)的概率為：
[0062] 其中，< 表示在k〇〇(R+l)表決邏輯下，報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)的概率;q表示報(bào)警儀 不可用的概率;< 表示r中選r-k+Ι的組合數(shù)。
[0063] 說(shuō)明：
[0064] ①報(bào)警儀所處的級(jí)r的說(shuō)明：第一個(gè)達(dá)到報(bào)警閾值的報(bào)警儀所處的級(jí)r = 0,第二個(gè) 達(dá)到報(bào)警閾值的報(bào)警儀所處的級(jí)r= 1。以此類推，第R+1個(gè)達(dá)到報(bào)警閾值的報(bào)警儀所處的級(jí) r = R。因此，R個(gè)報(bào)警儀梯級(jí)需要R+1個(gè)報(bào)警儀才能實(shí)現(xiàn)。
[0065] ②表決邏輯k〇〇(R+l)(設(shè)定在R個(gè)報(bào)警儀梯級(jí)中只有k個(gè)報(bào)警儀均報(bào)警才能對(duì)一個(gè) 泄漏場(chǎng)景進(jìn)行確認(rèn)。）實(shí)際上是在R+1個(gè)報(bào)警儀中有k個(gè)報(bào)警儀報(bào)警。
[0066] ③Prk表示在k〇〇(R+l)表決邏輯下，報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)的概率。其計(jì)算說(shuō)明為：
[0067] 在表決邏輯下，報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)，即在r+Ι個(gè)報(bào)警儀中有k個(gè)報(bào)警儀報(bào)警。這 就意味著，在r+Ι個(gè)報(bào)警儀中有r+1-k個(gè)報(bào)警儀不可用。并且必須的，第r+Ι個(gè)報(bào)警儀是成功 報(bào)警的。因此，實(shí)際上，在r個(gè)報(bào)警儀中有r+1-k個(gè)報(bào)警儀不可用。 + 1表示r中選r-k+Ι的組 合數(shù)，即在r個(gè)報(bào)警儀中有r+1-k個(gè)報(bào)警儀不可用的組合數(shù)。
[0068] ④<Tk+1表示r+1-k個(gè)報(bào)警儀不可用的概率;（l_q)k表示k個(gè)報(bào)警儀可用的概率。
[0069] (6)此外，實(shí)際存在某些備選點(diǎn)在某場(chǎng)景下始終未達(dá)到報(bào)警閾值或者各級(jí)報(bào)警儀 均發(fā)生失效的情況，從而導(dǎo)致優(yōu)化方案出現(xiàn)場(chǎng)景檢測(cè)失敗的情況。為此，對(duì)該情況下的泄漏 后果賦予一個(gè)懲罰值D max>1，取場(chǎng)景泄漏擴(kuò)散穩(wěn)態(tài)時(shí)刻的后果。
[0070] (7)綜上所述，考慮可靠性和表決邏輯的單個(gè)泄漏場(chǎng)景實(shí)時(shí)后果可表示為：
[0072]其中，t1>r為在場(chǎng)景i下第r級(jí)備選點(diǎn)達(dá)到報(bào)警閾值的時(shí)間;Ddty)為t1>r時(shí)刻場(chǎng)景 i的后果;Dmax>1S懲罰值，取場(chǎng)景泄漏擴(kuò)散穩(wěn)態(tài)時(shí)刻的后果。
[0073] (8)考慮可靠性和表決邏輯的風(fēng)險(xiǎn)最小化的P-中值模型。模型如下：

[0082] 其中，i為泄漏場(chǎng)景編號(hào)；I為泄漏場(chǎng)景總數(shù);h為第,個(gè)場(chǎng)景的發(fā)生概率;j為報(bào)警儀 布置備選點(diǎn)編號(hào);1^為在場(chǎng)景i下達(dá)到報(bào)警閾值的布置備選點(diǎn)集合;為在場(chǎng)景i下第j個(gè) 備選點(diǎn)達(dá)到報(bào)警閾值的時(shí)間Adtu)為時(shí)刻場(chǎng)景i的各級(jí)后果;X偽布置方案的二元決 策向量，取1表示該備選點(diǎn)布置報(bào)警儀，取〇則表示該備選點(diǎn)不布置報(bào)警儀;Yi,j,r表示備選點(diǎn) j在r級(jí)檢測(cè)場(chǎng)景i時(shí)為1，否則為0;p為報(bào)警儀布置數(shù)量約束。
[0083] 約束條件(0-8)保證只有備選點(diǎn)j布置報(bào)警儀時(shí)，才能夠在r級(jí)檢測(cè)場(chǎng)景i。約束條 件(0-10)表示針對(duì)每個(gè)場(chǎng)景在R個(gè)梯級(jí)上各分派一個(gè)檢測(cè)報(bào)警儀。
[0084] (9)采用啟發(fā)式算法中的粒子群算法對(duì)上述優(yōu)化模型進(jìn)行求解，在備選檢測(cè)點(diǎn)中 選出最優(yōu)布置方案。
[0085] 上述雖然對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限 制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付 出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法，其特征是，包括W下步 驟： (1) W泄漏源工況、風(fēng)場(chǎng)條件為隨機(jī)性因素，定量構(gòu)建煉油裝置危險(xiǎn)氣體泄漏場(chǎng)景集， 采用歷史氣象數(shù)據(jù)獲得風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布概率，獲取設(shè)備泄漏發(fā)生概率，從而獲得 泄漏場(chǎng)景發(fā)生的近似概率； (2) 建立該煉油裝置的最優(yōu)精細(xì)Ξ維CH)模型，依據(jù)相關(guān)氣體檢測(cè)報(bào)警儀高度和間距設(shè) 置規(guī)定，在預(yù)設(shè)高度平鋪設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，作為泄漏檢測(cè)報(bào)警儀的布置的備選點(diǎn)； (3) 利用所述Ξ維CFD模型，對(duì)泄漏場(chǎng)景集各場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)值模擬，記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣體擴(kuò)散 濃度，根據(jù)危險(xiǎn)氣體報(bào)警濃度闊值，計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在各場(chǎng)景下的檢測(cè)報(bào)警時(shí)間； (4) 根據(jù)不同泄漏場(chǎng)景的泄漏氣體化學(xué)性質(zhì)的不同，分別確定泄漏氣體在泄漏場(chǎng)景i下 的實(shí)時(shí)后果嚴(yán)重程度； (5) 針對(duì)每個(gè)泄漏場(chǎng)景，根據(jù)報(bào)警儀達(dá)到報(bào)警闊值的時(shí)間先后順序，最多在R個(gè)梯級(jí)上 各分派一個(gè)報(bào)警儀檢測(cè)泄漏氣體;確定在koo(R+l)表決邏輯下的報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)的 概率;其中，r為報(bào)警儀所處的級(jí)，r e [ 0，R]; (6) 對(duì)于某場(chǎng)景下始終未達(dá)到報(bào)警闊值或者各級(jí)報(bào)警儀均發(fā)生失效的情況，賦予一個(gè) 懲罰值； 確定考慮報(bào)警儀表決邏輯W及懲罰值的單個(gè)泄漏場(chǎng)景實(shí)時(shí)后果嚴(yán)重程度； (7) W布置決策風(fēng)險(xiǎn)最小為優(yōu)化目標(biāo)，W報(bào)警儀布置數(shù)量為約束條件，W報(bào)警儀布置備 選點(diǎn)的選擇與否作為二元決策變量，建立氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置優(yōu)化模型； 對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，在備選檢測(cè)點(diǎn)中選出最優(yōu)布置方案。2. 如權(quán)利要求1所述的一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法，其 特征是，所述步驟（1)中，每個(gè)泄漏場(chǎng)景包括泄漏源位置、泄漏源孔徑、泄漏流速、風(fēng)速、風(fēng)向 和該場(chǎng)景的發(fā)生頻率。3. 如權(quán)利要求1所述的一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法，其 特征是，所述步驟(4)中， 針對(duì)可燃?xì)怏w，依據(jù)可燃濃度范圍劃定可燃?xì)庠品秶?，W可燃?xì)庠企w積表征可燃?xì)怏w 泄漏場(chǎng)景i的實(shí)時(shí)后果嚴(yán)重程度化(t); 針對(duì)有毒氣體泄漏，結(jié)合毒物劑量-反應(yīng)模型采用式定義有毒氣體泄漏場(chǎng)景i的實(shí)時(shí)后 果嚴(yán)重程度化(t);針對(duì)有毒氣體泄漏，Di(t)的計(jì)算方法：其中節(jié)為備選點(diǎn)j在泄漏t時(shí)刻的概率變量;t為暴露時(shí)間，min; A T為時(shí)間間隔，min; A， B為毒物的性質(zhì)常數(shù);η為濃度指數(shù);C為備選點(diǎn)j在泄漏τ時(shí)刻的濃度；其中，為備選點(diǎn)j在泄漏t時(shí)刻的死亡概率;W是一個(gè)積分變量；其中，Di(t)為第i個(gè)場(chǎng)景在泄漏t時(shí)刻的后果嚴(yán)重程度;J為備選點(diǎn)總數(shù)；As為網(wǎng)格點(diǎn)代 表單位面積。4. 如權(quán)利要求1所述的一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法，其 特征是，所述步驟巧）中，設(shè)定在R個(gè)報(bào)警儀梯級(jí)中只有k個(gè)報(bào)警儀均報(bào)警才能對(duì)一個(gè)泄漏場(chǎng) 景進(jìn)行確認(rèn)。5. 如權(quán)利要求1所述的一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法，其 特征是，假設(shè)報(bào)警儀不可用的概率均為q，且各報(bào)警儀相對(duì)獨(dú)立，則在koo(R+l)表決邏輯下， 報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)的概率為：其中，Prk表示在koo(R+l)表決邏輯下，報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)的概率;q表示報(bào)警儀不可 用的概率; < 表示r中選r-k+1的組合數(shù)。6. 如權(quán)利要求1所述的一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法，其 特征是，所述步驟(6)中，確定考慮報(bào)警儀表決邏輯W及懲罰值的單個(gè)泄漏場(chǎng)景實(shí)時(shí)后果嚴(yán) 重程度具體為：其中，ti,r為在場(chǎng)景i下第r級(jí)備選點(diǎn)達(dá)到報(bào)警闊值的時(shí)間;Di(ti,r)為ti,r時(shí)刻場(chǎng)景i的后 果;Pfk表示在k〇0(R+l)表決邏輯下，報(bào)警儀在r級(jí)成功檢測(cè)的概率;Dmax,i為懲罰值，取場(chǎng)景 泄漏擴(kuò)散穩(wěn)態(tài)時(shí)刻的后果。7. 如權(quán)利要求1所述的一種考慮多因素的煉油裝置氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置方法，其 特征是，建立的氣體檢測(cè)報(bào)警儀選址布置優(yōu)化模型具體為：其中，i為泄漏場(chǎng)景編號(hào)；I為泄漏場(chǎng)景總數(shù);Pi為第i個(gè)場(chǎng)景的發(fā)生概率;j為報(bào)警儀布置 備選點(diǎn)編號(hào);Li為在場(chǎng)景i下達(dá)到報(bào)警闊值的布置備選點(diǎn)集合;為在場(chǎng)景i下第j個(gè)備選 點(diǎn)達(dá)到報(bào)警闊值的時(shí)間;Di(tij)為ti,擁刻場(chǎng)景i的各級(jí)后果;刮為布置方案的二元決策向 量，取1表示該備選點(diǎn)布置報(bào)警儀，取0則表示該備選點(diǎn)不布置報(bào)警儀;Yi, W表示備選點(diǎn)j在r 級(jí)檢測(cè)場(chǎng)景i時(shí)為1，否則為〇;P為報(bào)警儀布置數(shù)量約束。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK106096104SQ201610389149
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日 公開(kāi)號(hào)201610389149.2, CN 106096104 A, CN 106096104A, CN 201610389149, CN-A-106096104, CN106096104 A, CN106096104A, CN201610389149, CN201610389149.2
【發(fā)明人】章博, 王志剛, 慕超, 董立超, 劉悅
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)