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什么是QRA？

QRA是Quantitative Risk Assessment的縮寫，直譯為定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，顧名思義，使用量化的風(fēng)險(xiǎn)值決定風(fēng)險(xiǎn)是否可接受。如同HAZOP/LOPA/SIL，QRA也是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的一種方法，但不同于LOPA的半定量分析，它與SIL計(jì)算有些相似之處，QRA屬于量化風(fēng)險(xiǎn)分析，是一項(xiàng)復(fù)雜而廣泛的研究，也是一項(xiàng)對(duì)軟件依賴比較強(qiáng)的工作。

02

QRA用來(lái)解決哪些問(wèn)題？

QRA技術(shù)大量應(yīng)用于安全設(shè)計(jì)、安全評(píng)價(jià)、安全現(xiàn)狀評(píng)估、土地規(guī)劃、工程項(xiàng)目總體規(guī)劃、應(yīng)急預(yù)案輔助及事故后果模擬等領(lǐng)域，能對(duì)石油、化工等涉及危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存的區(qū)域進(jìn)行火災(zāi)、爆炸、泄漏、中毒等多種災(zāi)難事故后果和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行可視化模擬分析，集特定地點(diǎn)爆炸沖擊波、火災(zāi)熱輻射、毒性濃度影響、個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)、PLL、多米諾評(píng)估等多種功能于一體。具體來(lái)說(shuō)，有如下的應(yīng)用場(chǎng)景：

? 建筑物抗爆評(píng)估 GB/T50779-2022

? 防火間距評(píng)估 GB 55037-2022

? 土地規(guī)劃（如周邊居民的拆遷范圍的評(píng)估）

? 工廠選址和工廠平面布置的優(yōu)化

? 污染的控制與應(yīng)急計(jì)劃

? 構(gòu)建筑物的影響分析

? 廠內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品的儲(chǔ)存量的評(píng)估

? 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

? 成本效益的分析

? 風(fēng)險(xiǎn)降低措施有效性的評(píng)估

? 工廠并購(gòu)對(duì)工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)的盡職調(diào)查等

03 QRA的相關(guān)法規(guī)有哪些？

根據(jù)法規(guī)的發(fā)布時(shí)間，執(zhí)法檢查頻次及專家檢查力度等多個(gè)維度，列出近年來(lái)的相關(guān)QRA法律法規(guī)：

? GB/T 50779-2022《石油化工建筑物抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》

? GB 36894-2018 《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)》

? GB/T37243-2019《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防護(hù)距離確定方法》

? 安委辦 2020-3號(hào)文《危險(xiǎn)化學(xué)品安全專項(xiàng)整治三年行動(dòng)實(shí)施方案》

? SH/T ****《石油化工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)定量分析標(biāo)準(zhǔn)》報(bào)批稿

? AQ/T 3034-2022 《化工過(guò)程安全管理導(dǎo)則》

? GB 55037-2022《建筑防火通用規(guī)范》

? GB 50016-2014（2018 版）《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》

? GB50183-2004 《石油和天然氣工程防火設(shè)計(jì)規(guī)范》

? GB 50160-2008（2018 年版）《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》

04 誰(shuí)參與QRA？

目前開展QRA的主要專業(yè)人員主要有：

1、化工設(shè)計(jì)院的工藝、安全、自控、結(jié)構(gòu)專業(yè)人員

2、化工安全咨詢、安全評(píng)價(jià)行業(yè)專家

3、化工企業(yè)安全管理人員，安全技術(shù)人員

4、科研機(jī)構(gòu)專家，應(yīng)急管理局監(jiān)管人員等

05 QRA是什么樣的分析流程？

執(zhí)行QRA的典型過(guò)程包括以下步驟：

一、確定分析范圍。這一步的主要目標(biāo)是確定分析對(duì)象，比如針對(duì)目前熱門的抗爆評(píng)估，需要分析甲、乙類裝置、操作溫度超過(guò)閃點(diǎn)的丙類裝置。針對(duì)外部防護(hù)距離評(píng)估，需要分析涉及甲、乙、丙類裝置，有毒物料裝置。

其他情況分析對(duì)象包括了其他涉及危險(xiǎn)化學(xué)品的生產(chǎn)單元、生產(chǎn)活動(dòng)和設(shè)備設(shè)施。

二、分析資料收集

不同的QRA分析用途，以及不同的階段，收集的資料是不同的，大體來(lái)說(shuō)包含如下表格的數(shù)據(jù)。

三、危險(xiǎn)辨識(shí)分析。這一步是對(duì)可能發(fā)生的可能事故的定性評(píng)論，基于以往的事故經(jīng)驗(yàn)或必要的判斷。常用的方法有：危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)法、設(shè)備選擇數(shù)法、HAZOP、HAZID、LOPA、SCL、FMEA、WI、FTA等等。

四、泄露單元?jiǎng)澐?。石油化工過(guò)程定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)根據(jù)工藝流程圖、工藝管道儀表流程圖、系統(tǒng)隔離設(shè)施的設(shè)置情況和操作工況將分析對(duì)象劃分為不同的泄漏單元。

來(lái)自RiskCloud-QRA軟件泄露單元?jiǎng)澐纸貓D

五、泄漏單元泄漏場(chǎng)景確定

? 國(guó)標(biāo)37243要求模擬不同泄漏孔徑的泄漏場(chǎng)景：小孔、中孔、大孔、破裂等；

? 基于后果模擬，可以選擇泄漏場(chǎng)景進(jìn)行建模，嚴(yán)謹(jǐn)一些還要進(jìn)行可信事件的判斷；

? 基于風(fēng)險(xiǎn)一般需要模擬所有可能的場(chǎng)景；

六、泄露頻率和可信事件

? 基于后果可以有選擇的模擬可信事件場(chǎng)景，基于風(fēng)險(xiǎn)模擬的話需要所有泄漏單元的所有泄漏場(chǎng)景

? 基于后果進(jìn)行可信事故判斷和基于風(fēng)險(xiǎn)方法，都需要進(jìn)行不同孔徑泄漏失效頻率的計(jì)算（可查相關(guān)資料手工計(jì)算，也可采用專門的泄漏頻率計(jì)算軟件計(jì)算）

來(lái)自RiskCloud-LFC泄露頻率計(jì)算軟件截圖

七、天氣場(chǎng)景選擇

后果模擬時(shí)不需要分白天晚上，風(fēng)險(xiǎn)模擬需要分白天晚上的天氣場(chǎng)景。

來(lái)自RiskCloud-QRA天氣場(chǎng)景截圖

八、爆炸阻塞區(qū)（障礙區(qū)）

VCE 計(jì)算應(yīng)分析氣云的受約束和受阻礙狀況，可采用 TNO 多能法、BST模型、Shell- CAM 或者 CFD 方法等，不應(yīng)采用 TNT 當(dāng)量法計(jì)算氣體爆炸。常用TNO多能法，TNO多能法需要識(shí)別爆炸阻塞區(qū)：

? 阻塞區(qū)按裝置單元的框架邊界劃分；密閉車間按車間整體劃分；

? 多層車間如果各層直接氣云能流動(dòng)，則劃為一個(gè)障礙區(qū)；各層獨(dú)立單層作為障礙區(qū)；

? 原則上廠內(nèi)所有敞開/半敞開的建筑物都需要建立障礙區(qū)；

? 兩個(gè)裝置單元距離很近時(shí)需要作為一個(gè)阻塞區(qū)。

九、其他步驟

其他剩余流程還有阻塞區(qū)阻塞比確定、重要建筑物的確定（觀測(cè)點(diǎn)的選擇）、點(diǎn)火源、人口數(shù)據(jù)。

06 QRA結(jié)果

QRA的計(jì)算結(jié)果主要有火災(zāi)（熱輻射）、爆炸（超壓）、毒性（濃度）如下圖。

以RiskCloud-QRA軟件輸出結(jié)果為例，主要有：

1、圖表結(jié)果

包含單個(gè)場(chǎng)景的泄漏、蒸發(fā)、擴(kuò)散側(cè)視圖、擴(kuò)散俯視圖、擴(kuò)散濃度對(duì)應(yīng)距離、火災(zāi)熱輻射半徑、火災(zāi)熱輻射對(duì)應(yīng)距離、超壓對(duì)應(yīng)距離、超壓影響半徑、傷亡半徑、超壓超量曲線，F(xiàn)-N社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)等。

來(lái)自RiskCloud-QRA圖表結(jié)果

2、表格結(jié)果

包含不同場(chǎng)景的泄露速率、超壓影響距離、爆炸超壓對(duì)應(yīng)后果、爆炸超壓對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)頻率、熱輻射影響距離、熱輻射風(fēng)險(xiǎn)、建筑物爆炸安全評(píng)估表、多米諾半徑、潛在生命損失PLL等。

來(lái)自RiskCloud-QRA表格結(jié)果

3、GIS地圖結(jié)果

包含單個(gè)場(chǎng)景的側(cè)視圖、俯視圖、超壓影響半徑，熱輻射半徑，傷亡半徑等。

來(lái)自RiskCloud-QRA-GIS地圖結(jié)果-熱輻射

4、等值線結(jié)果

包含所有場(chǎng)景合并計(jì)算后的超壓等值線、熱輻射等值線、個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線、超壓頻率等值線、熱輻射頻率等值線。

來(lái)自RiskCloud-QRA-所有場(chǎng)景合并后超壓等值線

來(lái)自RiskCloud-QRA-個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線

5、分析報(bào)告

軟件可輸出一份完整的QRA報(bào)告。

來(lái)自RiskCloud-QRA一鍵輸出的QRA報(bào)告

07 QRA軟件工具

QRA是極其項(xiàng)復(fù)雜且需要依賴眾多模型的系統(tǒng)性工作，比如物料模型、泄露模型、擴(kuò)散模型、爆炸模型、蒸發(fā)模型、火災(zāi)模型、風(fēng)險(xiǎn)模型等。

工程師們?cè)缇鸵庾R(shí)到借助于軟件工具的幫助才能更加有效便捷準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)繁瑣的模型。

輔助定量風(fēng)險(xiǎn)分析軟件，通過(guò)內(nèi)嵌的模型模塊，化學(xué)物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析模塊等，可準(zhǔn)確、高效的進(jìn)行計(jì)算及結(jié)果輸出。

高端的QRA軟件之所以難以研發(fā)，主要在于其大量運(yùn)用了化學(xué)、熱力學(xué)模型、物理守恒過(guò)程、微分和積分的聯(lián)立求解、過(guò)程安全理論。比如剛性微分方程、隨時(shí)間變化的空氣傳熱、對(duì)流傳熱、太陽(yáng)輻射、液池溫度等重要過(guò)程、模型水平垂直動(dòng)量、射流卷吸、近場(chǎng)卷吸、重氣卷吸、遠(yuǎn)程卷吸、云團(tuán)溫度變化，云團(tuán)密度變化、云團(tuán)速度變化、中心線上升下降、觸地等過(guò)程的數(shù)學(xué)與物理知識(shí)結(jié)合的求解。總之，需要數(shù)學(xué)、物理學(xué)、過(guò)程安全、熱力學(xué)與軟件專家共同長(zhǎng)期研究。