城市CNG汽车加气站安全评价模型初探

摘要：CNG站的安全状况和国家财产、站场员工以及周边人民的生命安全紧密相关，因此，对CNG站的安全现状做出科学评价具有重大意义。本文提出了将改进的层次分析法和模糊综合评价相结合，建立一种评价CNG站安全现状的新模型：即用改进层次分析法分析影响CNG站安全的主要因素并确定其权重，用模糊综合评判对CNG站的安全状况进行综合评价。采用此模型对某CNG站的安全现状进行评价，从人、物、管理和环境四个方面考虑了影响CNG站安全的16个主要因素，建立了CNG站安全评价层次结构模型，对安全现状建立了“优、良、中、及格、差”5个评价等级，最终评价该CNG站的安全现状为“中”，同时提出了相应的改进措施和建议。从评价实例可以看出此方法有一定的实用价值，能为CNG站管理者提供新的评价方法，从而提高CNG站安全管理水平。

关键词：改进层次分析法、模糊综合评判、CNG站安全、因素、评价模型、建议

1 综合评判法

CNG汽车加气站是易燃易爆场所，四川省是天然气大省，目前CNG站以有上百座。城市加气站的安全性直接关系到国家财产和人民生命安全。自1995年以来，我国已先后发生了5起加气站火灾或爆炸事故，造成直接经济损失18万余元。城市CNG加气站是高压CNG的储存地，CNG是一种易燃易爆气体，且在发生事故时其扩散能力强、火势蔓延快，加之生产中需将它加压到25MPa，并以20～25MPa的压力储存，故CNG储存装置是目前我国可燃气体的最高压力储存容器[1，2]。加气站生产的特点决定了其危险是客观存在的，这些潜在危险因素可能给加气站工作人员、用户和周围环境造成一定风险和危害，如何消除和减轻这些风险和危害，如何建立科学的加气站安全评判，历来是加气站安全研究和管理的重要工作。本文采用综合评判法和改进的层次分析法来评判CNG站的安全度。

2 改进的层次分析方法

层次分析法(Analytic Hierarchy Process常简记为AHP)原理是通过分析复杂系统所包含的因素及相关关系，将系统分解为不同的要素，将这些因素按支配关系分组，以形成有序的递阶层次结构。通过两两比较判断，确定每一层中因素的相对重要性，建立判断矩阵。通过计算判断矩阵的最大特征值及其相应的特征向量，得到各层次要素对上层次某要素的重要性次序，从而建立权重向量。层次分析法常用的模型结构如图1[4]。与经典层次分析法不同的改进的层次分析法[5，6]能够更加准确的构造判断矩阵，而且无须对判断矩阵做一致性检验，使得权重计算结果更加合理，由于篇幅限制，详细的求解过程可参考文献[5]。

3 CNG站安全度的评价

3.1 安全因素层次结构模型

由于CNG场所及其钢瓶易于燃烧爆炸的主要因素有[1，2，7，8]：

(1)甲烷本身属于一级可燃气体，甲类火灾危险，爆炸极限为5%-15%，最低点火能量仅为0.28MJ，扩散系数为0.196，所以易燃易爆，且扩散能力强，火势蔓延快。

(2)CNG储存装置钢瓶是目前我国可燃气体的最高压力储存容器，如果加压设备或钢瓶质量不能满足技术要求，稍有疏忽，便会引起爆炸。

(3)操作人员由于素质，工作经验原因，违反操作规程，违章作业等，都可以引起事故。

(4)管理不善，没有认真落实安全组织，规章制度以及各项安全管理措施造成的事故。

(5)生产状况(加气站生产工艺流程是否设有脱硫、脱水工艺以及采用的方式，直接关系到CNG的质量，构成对储气装置的安全影响。同时是否采用在线CNG质量检测、控制装置的安全性等都会影响到加气站的安全生产)、产气规模(通常加气站的储气装置容积与其生产规模是呈正比的，即生产规模越大，高压容器的体积就越大，发生事故时的危害也就越大)、消防设施设备等都可以影响CNG站的安全。

(6)隔离间距是规范加气站建设的重要消防技术之一，除去专门的隔离防爆装置外，隔离间距也是减少危害，保护人员、设施安全的重要措施。间距大，保护效果就好，同时加气站对周围环境的潜在威胁就小。

(7)其他因素，例如所处地理位置，自然环境，卫生状况等。

综上所述，我们建立CNG站的安全评价层次结构，如图2。

用改进层次分析法确定各因素的权重，并排出各因素与CNG站安全相关程度的顺序，如表1所示。 表1 各因素权重及排序 目标层

准则层

指标层

排序

分层

权重

CNG

站

安

全

人员

(0.41)

身体状况和业务素质

0.261

1

安全意识

0.106

4

政治思想素质

0.0431

7

设施设备

(0.41)

储气系统

0.209

2

生产系统与产气规模

0.0135

13

加气作业系统

0.0261

10

消防系统

0.108

3

安全距离

0.0531

6

安全管理

(0.122)

安全培训教育

0.0322

9

安全组织

0.0157

11

安全规章制度

0.0622

5

安全预案演练

0.00403

16

安全检查

0.0078

14

环境卫生

(0.058)

工作环境

0.0369

18

站区布局

0.0061

15

工业卫生

0.015

12

3.2 安全度评价

根据上表和上述理论我们便可以判断CNG站的安全度。本文建立的评语集 {优，良，中，及格，差}，根据本文应建立评判因素集 ，我们可以请专家通过考评，现场调研给各单因素打分，然后算出各自等级中所占人数的比例[9]。

对于CNG站来讲，虽然各因素对CNG站安全的影响重要程度存在一定的差异，其权重值大小不同，但它们对安全系统管理的评价与优化都是缺一不可的。这就要求在模糊矩阵复合运算中，必须对所有因素依权重大小均衡兼顾，全盘考虑其安全性能，因此在对CNG站安全度的评价时宜采用“加权平均型”。当然也可以用前面介绍的另外几种综合型进行评判，必要时可以同时用多种进行评判，然后再进行二次评判。假设专家组对某CNG站的评价如表2，按照上述方法对该CNG站进行安全等级评价。 表2 各因素等级隶属度 准则层

指标层

优

良

中

及格

差

分层

人员(0.41)

身体状况和业务素质

0.081

0.358

0.347

0.106

0.108

安全意识

0.657

0.311

0.021

0.009

0.002

政治思想素质

0.137

0.401

0.315

0.129

0.018

设施设备(0.41)

储气系统

0.146

0.310

0.343

0.182

0.019

生产系统与产气规模

0.132

0.417

0.306

0.111

0.034

加气作业系统

0.279

0.308

0.211

0.198

0.004

消防系统

0.115

0.325

0.297

0.183

0.080

安全距离

0.087

0.335

0.327

0.131

0.120

安全管理(0.122)

安全培训教育

0.071

0.271

0.489

0.153

0.016

安全组织

0.083

0.357

0.376

0.163

0.040

安全规章制度

0.379

0.333

0.214

0.073

0.001

安全预案演练

0.101

0.275

0.384

0.201

0.039

安全检查

0.262

0.283

0.340

0.111

0.004

环境卫生(0.058)

工作环境

0.211

0.337

0.343

0.102

0.007

站区布局

0.088

0.321

0.331

0.215

0.005

工业卫生

0.257

0.301

0.223

0.202

0.017

同样可以知道各因素获的隶属度最高的评语，设施设备是“及格”，其他都是“良”。而对于整个CNG站安全等级的评价仍采用此方法可以得到，评价结果为：

获得隶属度最高的评语都是“中”，故该CNG站的安全等级可以评价为“中”。因为该CNG站的设施设备管理已经处于“及格”，所以严重影响了整个CNG站的总体安全性，这也是符合实际的，所以该方法可以用来指导性的评价CNG站的安全。

4 结束语

通过表1可以看出身体状况和业务素质，安全意识，安全规章制度，储气系统，消防系统在CNG站安全因素中占有重要的地位，因此为保证CNG站的安全我们必须作到[1，2，7，8]：

强化人员的素质培训和技能培训，提高员工安全意识，强化经营管理，健全安全管理体制，与消防、技监部门高效配合，定期进行安全检查。对每个操作单位都要制定出岗位操作规程和岗位消防安全规程，操作人员必须经岗位培训专业考试，合格后持证上岗。对设备勤维护、勤检修，杜绝设备带病工作和超负荷运行。编制切实可行的消防事故紧急处理预案、天然气经营企业的调度抢险中心与119、110、120等联网，以便在最短的时间内彻底排除消防事故。

利用改进层次分析法和综合评价法对CNG站安全状况进行评价，减少了评价工作中的随意性，对实际工作有一定参考价值。从计算结果可以清楚的了解影响CNG站安全的主要因素与次要因素，同时通过综合评价可以较为符合实际的确定CNG站现在的安全状况，便于我们抓住主要矛盾，及时解决问题。但是，由于CNG站安全评价的复杂性与多样性，对CNG站安全评价并不局限于此一种方法，往往是多种方法并用，以便对CNG站安全做出更合理有效的评价。

参考文献

[1] 杨云伦．CNG技术发展的前景及消防措施的探讨[J]．消防科技，1998；(2)：50-51

[2] 李芳，傅云飞.CNG站的消防安全对策[J].消防科学与技术，2003，22(增刊)：61-63

[3] 刘普寅，吴孟达．模糊理论及其应用[M]．长沙：国防科技大学出版杜，1998：194-200

[4] 黄晓英，张剑芳．层次分析法在仓库安全评价中的应用[J]．商品储运与养护，2004；(3)：40-42，44

[5] 苏欣，熊波，黄坤等.一种评价管道土壤腐蚀的新模型[J].石油工程建设，2005；31(5)：1-4

[6] 谢进伸，于惠源．“改进的层次分析法”在事故分析中的应用[J]．工业安全与防尘，1994；(2)：24-27

[7] 冯蕾.加气站发展若干问题的探讨[J].石油商技，2000；18(5)：36-38

[8] 童岱，黄海波，龙其云．城市CNG汽车加气站选址安全性评价方法[J]．天然气工业，2004；24(3)：120-123

[9] 于贤福，杨艺．模糊综合评价在油库安全中的应用[J]．工业安全与防尘，2000；(5):37-39