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什么是QRA？

QRA是Quantitative Risk Assessment的縮寫，直譯為定量風(fēng)險評估，顧名思義，使用量化的風(fēng)險值決定風(fēng)險是否可接受。如同HAZOP/LOPA/SIL，QRA也是風(fēng)險評估的一種方法，但不同于LOPA的半定量分析，它與SIL計算有些相似之處，QRA屬于量化風(fēng)險分析，是一項復(fù)雜而廣泛的研究，也是一項對軟件依賴比較強(qiáng)的工作。

02

QRA用來解決哪些問題？

QRA技術(shù)大量應(yīng)用于安全設(shè)計、安全評價、安全現(xiàn)狀評估、土地規(guī)劃、工程項目總體規(guī)劃、應(yīng)急預(yù)案輔助及事故后果模擬等領(lǐng)域，能對石油、化工等涉及危險化學(xué)品生產(chǎn)、儲存的區(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)險進(jìn)行可視化模擬分析，集特定地點爆炸沖擊波、火災(zāi)熱輻射、毒性濃度影響、個人風(fēng)險、社會風(fēng)險、PLL、多米諾評估等多種功能于一體。具體來說，有如下的應(yīng)用場景：

? 建筑物抗爆評估 GB/T50779-2022

? 防火間距評估 GB 55037-2022

? 土地規(guī)劃（如周邊居民的拆遷范圍的評估）

? 工廠選址和工廠平面布置的優(yōu)化

? 污染的控制與應(yīng)急計劃

? 構(gòu)建筑物的影響分析

? 廠內(nèi)危險化學(xué)品的儲存量的評估

? 設(shè)計方案的優(yōu)化

? 成本效益的分析

? 風(fēng)險降低措施有效性的評估

? 工廠并購對工業(yè)安全風(fēng)險的盡職調(diào)查等

03 QRA的相關(guān)法規(guī)有哪些？

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

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

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

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

? 安委辦 2020-3號文《危險化學(xué)品安全專項整治三年行動實施方案》

? SH/T ****《石油化工過程風(fēng)險定量分析標(biāo)準(zhǔn)》報批稿

? AQ/T 3034-2022 《化工過程安全管理導(dǎo)則》

? GB 55037-2022《建筑防火通用規(guī)范》

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

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

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

04 誰參與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、安全評價行業(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)是確定分析對象，比如針對目前熱門的抗爆評估，需要分析甲、乙類裝置、操作溫度超過閃點的丙類裝置。針對外部防護(hù)距離評估，需要分析涉及甲、乙、丙類裝置，有毒物料裝置。

其他情況分析對象包括了其他涉及危險化學(xué)品的生產(chǎn)單元、生產(chǎn)活動和設(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，大體來說包含如下表格的數(shù)據(jù)。

三、危險辨識分析。這一步是對可能發(fā)生的可能事故的定性評論，基于以往的事故經(jīng)驗或必要的判斷。常用的方法有：危險度評價法、設(shè)備選擇數(shù)法、HAZOP、HAZID、LOPA、SCL、FMEA、WI、FTA等等。

四、泄露單元劃分。石油化工過程定量風(fēng)險評估應(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象劃分為不同的泄漏單元。

來自RiskCloud-QRA軟件泄露單元劃分截圖

五、泄漏單元泄漏場景確定

? 國標(biāo)37243要求模擬不同泄漏孔徑的泄漏場景：小孔、中孔、大孔、破裂等；

? 基于后果模擬，可以選擇泄漏場景進(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)險一般需要模擬所有可能的場景；

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景，基于風(fēng)險模擬的話需要所有泄漏單元的所有泄漏場景

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

來自RiskCloud-LFC泄露頻率計算軟件截圖

七、天氣場景選擇

后果模擬時不需要分白天晚上，風(fēng)險模擬需要分白天晚上的天氣場景。

來自RiskCloud-QRA天氣場景截圖

八、爆炸阻塞區(qū)（障礙區(qū)）

VCE 計算應(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)量法計算氣體爆炸。常用TNO多能法，TNO多能法需要識別爆炸阻塞區(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，則劃為一個障礙區(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)；

? 兩個裝置單元距離很近時需要作為一個阻塞區(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（觀測點的選擇）、點火源、人口數(shù)據(jù)。

06 QRA結(jié)果

QRA的計算結(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

包含單個場景的泄漏、蒸發(fā)、擴(kuò)散側(cè)視圖、擴(kuò)散俯視圖、擴(kuò)散濃度對應(yīng)距離、火災(zāi)熱輻射半徑、火災(zāi)熱輻射對應(yīng)距離、超壓對應(yīng)距離、超壓影響半徑、傷亡半徑、超壓超量曲線，F(xiàn)-N社會風(fēng)險等。

來自RiskCloud-QRA圖表結(jié)果

2、表格結(jié)果

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

來自RiskCloud-QRA表格結(jié)果

3、GIS地圖結(jié)果

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

來自RiskCloud-QRA-GIS地圖結(jié)果-熱輻射

4、等值線結(jié)果

包含所有場景合并計算后的超壓等值線、熱輻射等值線、個人風(fēng)險等值線、超壓頻率等值線、熱輻射頻率等值線。

來自RiskCloud-QRA-所有場景合并后超壓等值線

來自RiskCloud-QRA-個人風(fēng)險等值線

5、分析報告

軟件可輸出一份完整的QRA報告。

來自RiskCloud-QRA一鍵輸出的QRA報告

07 QRA軟件工具

QRA是極其項復(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)險模型等。

工程師們早就意識到借助于軟件工具的幫助才能更加有效便捷準(zhǔn)確應(yīng)對繁瑣的模型。

輔助定量風(fēng)險分析軟件，通過內(nèi)嵌的模型模塊，化學(xué)物質(zhì)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊等，可準(zhǔn)確、高效的進(jìn)行計算及結(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、物理守恒過程、微分和積分的聯(lián)立求解、過程安全理論。比如剛性微分方程、隨時間變化的空氣傳熱、對流傳熱、太陽輻射、液池溫度等重要過程、模型水平垂直動量、射流卷吸、近場卷吸、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、觸地等過程的數(shù)學(xué)與物理知識結(jié)合的求解?？傊?，需要數(shù)學(xué)、物理學(xué)、過程安全、熱力學(xué)與軟件專家共同長期研究。