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(AnalyticHierarchyProcess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]。
3CNG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。
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
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
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(AnalyticHierarchyProcess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]。
3CNG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
|
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 |
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 |
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 |
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