China Safety Science Journal ›› 2026, Vol. 36 ›› Issue (1): 146-156.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.01.0810
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WANG Jie1,2(
), ZHANG Mingguang1,2,**(
), CHENG Jinqiang1,2, JIANG Juncheng1,2, WANG Shuang1,2,3, JIANG Jiayi1,2
Received:2025-08-21
Revised:2025-11-03
Online:2026-01-28
Published:2026-07-28
Contact:
ZHANG Mingguang
CLC Number:
WANG Jie, ZHANG Mingguang, CHENG Jinqiang, JIANG Juncheng, WANG Shuang, JIANG Jiayi. Research progress on safety risk prevention and control system for major hazard installations in chemical parks[J]. China Safety Science Journal, 2026, 36(1): 146-156.
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Table 1
Methods for analyzing safety risks of storage tanks in chemical parks
| 分析方法 | 特征 | 局限性对园区风险防控的影响 |
|---|---|---|
| 危险与可操作性分析[ (危害辨识) | 系统全面地识别潜在风险、可实现事前预防 动态适应性不足、定性依赖经验 | 特殊作业动态风险预见不足使预警资源配置失准 |
| 安全检查表分析[ (危害辨识) | 灵活性强、适用性广、助于发现一些非典型的风险 静态清单与动态现场脱节、易致风险疏漏 | 企业安全状态评估失真使园区监管资源配置失准 |
| 故障模式与影响分析[ (危害辨识) | 分析全面、易于量化排序、可用于事前预防性分析 工作量大、用于硬件故障分析、系统级联性缺乏 | 复杂事故链预见性不足使园区应急准备薄弱与阻断失效 |
| 保护层分析[ (危害辨识) | 结构清晰、识别关键保护层、聚焦SIL定级 理想假设存在偏差、且高度依赖初始事件与数据 | 高估园区实际安全裕度使应急预案与真实风险失配 |
| 工作安全分析[ (危害辨识) | 直观聚焦操作、可提升安全意识并支撑规程制定 分析视野受限、存在系统性风险疏漏与人为偏差 | 交叉作业与承包商风险管控薄弱使园区预警干预能力不足 |
| 故障树[ (风险评估) | 兼容数据缺失与模糊、随机及认知不确定性分析 静态逻辑与动态耦合失配、准则模糊 | 低估人因管理等系统性风险使园区监管难触及结构性隐患 |
| 事件树[ (风险评估) | 事故逻辑清晰、兼具动态风险定量捕捉能力 数据依赖性及路径固化与不确定性失配问题 | 初期事故路径覆盖不足使园区准备缺失而响应滞后 |
| 贝叶斯网络[ (风险评估) | 数据需求兼容随机、时序及不确定性 计算复杂、存储需求激增、先验主观性与数据匮乏 | 监测系统存在系统性偏差使园区数据稀缺风险响应滞后 |
| 蒙特卡罗[ (风险评估) | 不确定性分析可视化、关键因素辨识优化 对数据及极端事件高敏感性、且计算成本高昂 | 人为因素致风险分析失真使园区风险识别能力不足 |
| Petri网[ (风险评估) | 动态建模能力突出、兼具扩展性与不确定性分析 计算复杂度高且对数据敏感 | 难以支撑园区宏观实时风险态势研判与多要素动态关联分析 |
| 蝴蝶结图[ (风险评估) | 风险沟通直观、数据驱动不确定性量化能力增强 主观性强与屏障理想化共因失效制约评估可靠性 | 高估企业风险防控水平使园区应急资源过载与事故升级 |
| 风险矩阵[ (风险评估) | 系统性增强、不确定性量化能力提升 权重主观性强、且存在计算瓶颈与冗余不足 | 风险优先级失准导致资源错配使园区忽视高影响低概率事件 |
| 基于仿真模拟、智能化 算法等,或者上述方法 组合形式等[ | 场景适配精准度提高、智能驱动风险维度拓展 标准缺失、通用性不足制约结果可比性 | 多为特定事故情景使园区层面使用范围受限 |
Table 2
Analysis methods for accident chain evolution for storage tanks in chemical parks
| 分析方法 | 特征 | 缺陷 |
|---|---|---|
| 典型事故案例分析[ | 火灾、冲击波与碎片等能量形式驱动事故升级,其链长取决于效应管理的时效与效能 | 历史数据的非完备性与路径依赖性 |
| 事故统计+事件树[ | 储罐区多米诺事故高发(35%以上),可量化其多情景演化路径与概率 | 静态逻辑结构与简化的独立性假设 |
| 事故统计+故障树[ | 储罐区70%事故引发多米诺效应,43%导致蒸气云爆炸,可识别主导事故链路径 | |
| 事故统计+贝叶 斯网络[ | 解决不确定性问题,可量化火灾、爆炸等多米诺事故链的演化路径与概率 | 高度依赖于条件概率表先验知识的准确性 |
| 动态图模拟方法[ | 可量化时空耦合效应下的事故链传播机制 | 难以精确量化评估风险水平 |
| 蝴蝶结图[ | 实现多米诺效应定量分析与可视化 | 难以量化评估多屏障在耦合事故下系统性失效的概率 |
| 蒙特卡罗[ | 研究储罐多米诺事故链动态演化路径和发生概率 | 准确性受限于输入参数的概率分布 |
| 地理信息系统[ | 自动识别可能升级效应目标,直接计算可能的多米诺骨牌情景和对应的风险指标 | 无法独立推演事故链动态演化过程,必须与其他动态模型耦合 |
| 事故统计+概率 模型[ | 预测可能发生的多米诺事故链及影响 | 数据匮乏与模型简化的“瓶颈” |
| 结构响应+Probit 模型[ | 提高储罐火灾升级Probit模型的准确性 | 缺乏成熟、通用的多灾种耦合模型与简化的工程判据 |
| 数值模拟方法[ | 全面地模拟储罐池火后果,并且准确地评估协同效应下多米诺效应和事故链演化路径规律 | 计算成本高昂,无法直接用于需要成千上万次模拟的概率风险评估 |
| 机器学习[ | 评估储罐火灾多米诺效应,预测其屈服强度与动态故障 | 严重依赖数据集的数量与质量,易导致模型过拟合或外推预测不可靠 |
Table 6
Four types of efficacy assessment models for safety barriers
| 安全屏障类型 | 效能评估模型 |
|---|---|
| 物理设施 | 特征:在消防单元,关联安全屏障完整性等级与事故概率,评估其充分性并量化屏障失效风险[ 输入(出):安全屏障故障概率等作为输入,设施发生火灾概率作为输出,作为评价安全屏障是否满足防控需求的依据 |
| 特征:在储罐区,基于ABAQUS软件建立安全屏障下储罐失效时间判据模型,偏差降低11.74%[ 输入(出):防火涂层和水喷淋系统下储罐失效过程参数等作为输入,储罐失效时间作为输出,为控制多米诺效应的传播提供判据 | |
| 自动技术 | 特征:在浮式装卸油区,基于马尔可夫和Petri网构建安全屏障效能评估模型,用于安全屏障动态效能分析和气体泄漏事故升级概率计算[ 输入(出):安全屏障动静态参数等作为输入,平均故障概率(可用性)和事故升级概率(有效性)作为输出,相比下数量级相同且数值略高 |
| 特征:在化工生产过程,基于模糊贝叶斯网络与保护层分析评估安全仪表系统效能,并实现故障概率动态更新,划分安全完整性等级,相比下偏差降低了14.6%[ 输入(出):安全仪表系统故障概率等作为输入、频率和风险等级作为输出,完成安全完整性分级 | |
| 操作程序 | 特征:在储罐区,利用火灾升级概率和人因失误概率构建多米诺-人为干预模型,动态贝叶斯网络分析初始事故场景和安全屏障下事故场景,发现人为干预会降低储罐安全性[ 输入(出):人因失误概率和安全屏障性能可靠性概率量值等作为输入,储罐火灾发生(升级)概率为输出,发现考虑人为可靠性时,防护设施延迟启动,加剧储罐火灾风险 |
| 特征:在化工园区应急救援环节,结合改进层次分析与熵权法,构建人因可靠性定量模型,评估应急行为失误概率与严重程度[ 输入(出):人为错误概率等作为输入,化工园区综合应急能力量值为输出,有效识别关键应急行为,提升园区应急救援能力 | |
| 特征:在化工厂,基于技术操作和组织因素的频率和弹性,评估安全屏障效能,以降低事故概率[ 输入(出):安全屏障的置信水平、技术、运营和组织因素量值等作为输入,安全屏障效能量值作为输出,评估工艺区域的安全风险 | |
| 特征:在加油站,基于人因可靠性分析、模糊综合评价、可靠性等级、专家评分法建立多维结构下安全屏障半定量评估框架,确定屏障评估指标,并对评估结果归一化处理[ 输入(出):人因可靠性概率、技术、组织管理、应急效能系数等作为输入,整体安全屏障效能评价结果作为输出,相比下考虑更全面 | |
| 物理设施 自动技术 操作程序 | 特征:在石化企业,明确安全屏障效能评估指标,基于事件树考虑不同安全屏障的效能概率,在多米诺效应风险评估中更详细地预测次生事故发生概率[ 输入(出):安全屏障的可用性、有效性量值等作为输入,火灾事故升级概率作为输出,可对多米诺事故情景进行更全面的评估,确定未缓解、缓解情景,抑制多米诺事故链的概率和频率 |
| 特征:在化工生产过程,基于动态仿真技术,量化独立保护层中人因失误概率,将动态仿真与人为可靠性分析结合,实现对人因失误全面分析[ 输入(出):事故情景、人因失误概率量值等作为输入,人为可靠性概率作为输出,在保护层评估过程考虑人为干预因素的影响 | |
| 物理技术 自动技术 组织管理 | 特征:在石化企业,利用蝴蝶结图识别关键安全屏障,并评估其效能(响应时间、置信度等),判断安全屏障数量和可靠性是否满足风险控制需求[ 输入(出):安全屏障可靠性量化值、安全管理权重等作为输入,安全风险评估结果作为输出,侧重于安全管理评估,为工厂检查提供了更加明确的参考 |
| 特征:在石油开采平台,通过贝叶斯网络实现对潜在事故情景精确建模,进而评估安全屏障效能,通过处理偏差和弹性反应策略,定期迭代动态风险评估效果[ 输入(出):安全屏障失效概率等作为输入,安全措施整体性能评估结果作为输出,实现了动态风险评估和管理 | |
| 物理技术 自动技术 操作程序 组织管理 | 特征:在石化企业,贝叶斯网络节点代表物理技术类和自动技术类安全屏障健康状态,通过人因可靠性分析评估操作程序和组织管理类安全屏障[ 输入(出):安全屏障正常/异常/时间序列数据、权重系数等作为输入,事故后果概率作为输出,继而进行风险量化评估 |
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