一种用于加氢站储氢装置的安全评价方法

本发明涉及了一种安全评价方法，具体涉及一种用于加氢站储氢装置的安全评价方法。

背景技术：

1、氢能成为未来能源发展的重要方向，各个国家开始重视氢能行业的发展。加氢站是燃料电池汽车推广应用的必备基础设施，也是氢能产业的重要组成部分。一旦加氢站储氢装置发生氢气泄漏，极易导致严重的火灾爆炸事故，严重威胁到工作区域及周边人员的安全。由于高压储氢容器具有潜在泄漏和爆炸的危险，因而需要对其进行安全可靠性分析。

2、目前加氢站储氢装置安全性评价的研究较少，因此从材料、设计、制造和使用全链条出发，结合4m理论构建储氢装置安全评价指标体系，从而能够得到一个全面客观的评价结果，以更加精确判断加氢站的氢安全风险，保护人身和财产安全，具有重要的工程应用价值。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种用于加氢站储氢装置的安全评价方法。

2、本发明采用的技术方案是：

3、本发明用于加氢站储氢装置的安全评价方法包括如下步骤：

4、步骤1)从材料、设计、制造和使用全链条出发，分析加氢站储氢装置安全性的关键影响因素，根据人-机-环-管4m理论建立加氢站储氢装置的安全评价指标系统，进行层级划分，获取指标所需数据，安全评价指标系统内包括若干关键安全指标。

5、步骤2)根据德尔菲法获得各项关键安全指标的评价数值；根据各项关键安全指标的评价数值，分别使用层次分析ahp法和偏移化熵权法获得主观权值向量w和客观权值向量w′；根据主观权值向量w和客观权值向量w′，使用组合赋权cwm法获得安全评价综合量，根据安全评价综合量对加氢站储氢装置进行安全评价。

6、基于层次分析法进行主管赋权，基于偏移化熵权法进行客观赋权，基于组合赋权cwm法进行组合赋权，最终得到定性的储氢装置安全评价结果，即安全评价综合量。

7、所述的步骤1)中，建立的加氢站储氢装置的安全评价指标系统划分为三层层次结构，依次为目标层、准则层和指标层，目标层指出了提出本发明的目的，也即本发明希望解决的问题—加氢站储氢装置的安全评价；准则层包括四个准则，分别为材料性能u1、设计结构u2、制造与检验u3和使用管理u4；指标层包括17项关键安全指标，分别为抗拉强度u11、屈强比u12、断后伸长率u13、冲击功u14、筒体u21、半球形封头u22、加强箍u23、开孔补强u24、成形加工u31、内筒组装u32、热处理u33、钢带缠绕u34、无损检测u35、综合素质u41、安全配置u42、操作参数监测u43和定期检验u44。

8、所述的步骤2)中，根据各项关键安全指标的评价数值，使用层次分析ahp法获得主观权值向量，具体如下：

9、2.1)使用1-9标度法建立关键安全指标的判断矩阵d，根据判断矩阵d获得指标层相对目标层的权重向量w。

10、2.2)对判断矩阵d进行一致性检验，若检验结果符合要求，则判断矩阵d通过一致性检验，将步骤2.1)中获得的权重向量w作为主观权值向量；若检验结果不符合要求，则重复步骤2.1)-2.2)，直至判断矩阵d通过一致性检验。

11、所述的步骤2.1)中，使用1-9标度法建立关键安全指标的判断矩阵d，具体如下：

12、d＝(dij)m×m

13、其中，dij为第i个和第j个关键安全指标的评价数值的相对重要性标度，dij>0；dii＝1；dij＝1/dji，dji为表示第j个和第i个关键安全指标的评价数值的相对重要性标度；m为关键安全指标的数量。1-9标度法用来对关键安全指标进行两两比较。

14、所述的步骤2.1)中，根据判断矩阵d获得归一化处理的指标层相对目标层的权重向量w，具体如下：

15、w＝(w1,w2,w3,…,wm)t

16、dw＝λmaxw

17、其中，λmax为判断矩阵d的最大特征值；w为λmax的特征向量归一化处理后的结果，即指标层相对目标层的权重向量；w1,w2,w3,…,wm分别为权重向量w的第一、第二、第三、…、第m项。

18、所述的步骤2.2)中，对判断矩阵d进行一致性检验，具体为通过一致性对比率cr对判断矩阵d进行一致性检验，具体如下：

19、

20、

21、其中，ci为一致性指标；ri为平均随机一致性指标；λmax为判断矩阵d的最大特征值；m为关键安全指标的数量。

22、当一致性对比率cr＜0.1时，则判断矩阵d通过一致性检验，否则不通过一致性检验。

23、所述的步骤2)中，使用偏移化熵权法获得客观权值向量w′，具体如下：

24、w′＝(w′1,w′2,w′3,…,wj′,…,w′m)t

25、其中，w′1,w′2,w′3,…,wj′,…,w′m分别为客观权值向量w′的第一、第二、第三、…、第j、…、第m项。

26、客观权值向量w′的第j项具体如下：

27、

28、0≤wj′≤1

29、其中，hj为第j个关键安全指标的熵值；m为关键安全指标的数量。

30、所述的第j个关键安全指标的评价数值的熵值hj具体如下：

31、

32、p＝(pij)n*m

33、

34、y＝(yij)n*m

35、yij＝2vij+1

36、v＝(vij)n*m

37、其中，k为波尔兹曼常数；p为第一评价指标数据矩阵y进行归一化处理后得到的第二评价指标数据矩阵，pij为第二评价指标数据矩阵p中第i行第j列的数据，pij∈(0，1]，n为第j个关键安全指标获得的评价数值个数，即指评分专家人数，m为关键安全指标的数量；y为初始评价指标数据矩阵v偏移处理后得到的第一评价指标数据矩阵，yij为第一评价指标数据矩阵y中第i行第j列的数据；v为初始评价指标数据矩阵，vij为初始评价指标数据矩阵v中第i行第j列的数据。

38、首先获取原始储氢装置评价指标数据矩阵v，对指标数据进行偏移处理后的值为yij，则得到新的储氢装置评价指标数据矩阵y，对得到的数据矩阵y进行归一化处理，得到新的储氢装置评价指标数据矩阵p，对归一化处理后的数据进行各项指标信息熵hj的计算。

39、所述的步骤2)中，根据主观权值向量w和客观权值向量w′，使用组合赋权cwm法获得安全评价综合量，具体如下：

40、

41、其中，a为安全评价综合量；ωj为第j个关键安全指标的综合权值；vj为第j个关键安全指标的评价数值。

42、安全评价综合量a越高，加氢站储氢装置的安全评价越高。

43、所述的第j个关键安全指标的综合权值ωj具体如下：

44、

45、wk＝(ω1,ω2,ω3,…,ωm)t

46、

47、w′k＝(ω′1,ω′2,ω′3,…,ω′m)t

48、

49、其中，wc为权值向量矩阵，w′k为计算权值向量矩阵wc的每个列向量的2-范数后的范数向量，wk为对范数向量w′k进行归一化处理后的综合权值向量；ω1,ω2,ω3,…,ωm分别为范数向量w′k中的第一、第二、第三、…、第m项的综合权值，ω′1,ω′2,ω′3,…,ω′m分别为范数向量w′k中的第一、第二、第三、…、第m项；w1w2…wj…wm分别为权值向量矩阵wc中第一行的第一、第二、第三、…、第j、…、第m项，w′1w′2…w′j…w′m别为权值向量矩阵wc中第二行的第一、第二、第三、…、第j、…、第m项。

50、本发明的有益效果是：

51、本发明结合人-机-环-管4m(men-machinery-medium-management)理论，综合考虑了材料、设计、制造和使用全链条的安全问题，构建加氢站储氢装置安全评价体系；基于层次分析法计算出主观权值向量，基于偏移化熵权法计算出客观权值向量，由组合赋权cwm法(combination weighting method)计算确定指标综合权值，既考虑主观情况又结合客观赋权，从而使得储氢装置的安全评价结果更全面客观准确。