内容简介
本书聚焦于天然气输气站场非常规作业的风险迁移演化特性与动态评估方法，旨在为读者提供全面、系统的输气站场非常规作业风险理论知识和评估指导。本书深入分析了非常规作业的内涵，利用事故致因模型对输气站场非常规作业事故进行了原因分析。在此基础上，提出了作业过程的风险动态累积理论，用于表征非常规作业的风险特性，并进一步探究了基于作业危害分析的非常规作业动态累积风险评估方法。同时，本书还挖掘了非常规作业风险的时序关联特性，提出了融合作业危害分析与改进的Petri网络模型的风险评估方法，以及风险多层流交叉理论，用于揭示非常规作业风险的多层流交叉特性，并构建了多层级模糊着色Petri网风险评估模型；此外，基于韧性工程理论，本书还提出了融合作业危害分析与韧性工程的风险评估模型，以应对非常规作业风险的随机性能。通过将所提出的理论、方法应用于输气站场的具体实例，有效提高了输气站场非常规作业的安全性，为输气站场的安全、有序运行提供了有力保障。
本书不仅适合天然气输送安全管理领域的研究人员、学生、从业者作为学习和研究的参考书籍，也适合对行为安全领域感兴趣的广大读者阅读。
目录
1绪论1
1.1研究背景与研究意义1
1.2国内外研究综述3
1.3研究内容、思路及方法5
1.4主要创新点6
2非常规作业事故致因分析7
2.1非常规作业的范畴7
2.2事故致因模型8
2.3输气站场非常规作业事故致因分析实例25
2.4本章小结28
3非常规作业风险动态累积演化特性与动态评估29
3.1作业过程风险动态累积理论29
3.2非常规作业动态累积风险评估方法30
3.3输气站场非常规作业过程风险演化评估实例34
3.4本章小结38
4非常规作业时序关联特性与动态评估39
4.1非常规作业过程图形化表征39
4.2JHA-改进Petri网融合风险分析模型42
4.3非常规作业时序风险演化评估实例——以开气过程为例45
4.4本章小结48
5非常规作业风险偏离特性与2GW-HAZOP评估49
5.12GW-HAZOP49
5.2偏离度风险计算方法及其在排污过程的应用50
5.3JHA-2GW-HAZOP-偏离度综合方法及其在加热器启动风险评估中的应用54
5.4本章小结62
6非常规作业风险多层流交叉特性与动态评估63
6.1风险多层流交叉理论63
6.2多层级模糊着色Petri网风险评估方法及应用66
6.3云模型-多层贝叶斯网络风险评估方法及应用86
6.4本章小结97
7非常规作业风险韧性演变与主动评估98
7.1韧性工程理论背景98
7.2JHA-韧性工程风险评估模型101
7.3输气站场非常规作业风险韧性演化评估实例103
7.4本章小结107
8非常规作业风险随机性能建模与动态评估108
8.1输气站场应急处置非常规作业过程分析108
8.2传统基于指标体系的应急处置作业风险评估109
8.3模糊随机Petri网-马尔可夫链评估方法115
8.4输气站场泄漏应急处置作业过程随机性能建模与评估实例118
8.5本章小结127
9非常规作业风险不确定性及其去模糊化定量计算128
9.1ABT-Petri风险建模方法128
9.2改进三角模糊数与数据拟合量化计算方法134
9.3输气站场动火作业过程风险评估去模糊化实例138
9.4本章小结152
10主要研究结论与展望154
附录156
附录A变迁触发可能性专家评级表156
附录B工业动火作业事故数据库158
附录C初始库所与变迁专家评分表162
附录D数据拟合代码178
参考文献179
前言/序言
天然气是一种高效、低耗、低碳环保的能源，在保障我国能源安全、推动“双碳”目标实现过程中发挥着不可替代的作用。输气站场是天然气长距离输送的“心脏”，但由于输气介质的高压性、操作的频繁性、工艺流程的复杂性等因素，输气站场一旦发生事故，易造成燃气泄漏、火灾爆炸等事故，甚至引起大范围的供气中断。
输气站场的安全运行依赖其工艺过程的正常进行。相比于增压、分输、计量等常规作业，开气、停气、检维修等非常规作业过程工况的动态性和不确定性程度更高，是事故的多发环节。通过调研工业事故统计数据发现，发生在非常规过程中的事故占比较高。据统计，非常规作业过程耗时仅占所有工业过程耗时的10%，但其事故发生比例却高达53%。历史上国内外发生的多起重大石油化工事故也源于非常规作业，比如，美国得克萨斯州炼油厂爆炸事故和英国北海派珀·阿尔法（Piper Alpha）钻井平台爆炸事故分别发生在启动和维修过程。
现有的非常规作业风险控制方式以过程前的静态风险分析和管理手段为主，未能有效地表征非常规过程中的实际风险。非常规过程受人员、设备、物料、信息等要素变化的影响，不同时空节点的风险状态空间存在差异性，导致其风险的动态性与不确定性较大。如何表征非常规作业风险演变并对其进行动态评估，是制约非常规过程风险研究的瓶颈问题。
本书以输气站场非常规作业风险特性与评估方法为主线开展一系列研究，首次对非常规作业的内涵进行了深入分析和界定，利用事故致因模型对输气站场非常规作业事故进行原因分析；提出了作业过程的风险动态累积理论用于表征非常规作业风险特性，进一步探究了基于作业危害分析的非常规作业动态累积风险评估方法；挖掘了非常规作业风险的时序关联特性，提出融合作业危害分析与改进的佩特里（Petri）网络模型的风险评估方法；构建了风险多层流交叉理论用于揭示非常规作业风险的多层流交叉特性，提出了多层级模糊着色Petri网风险评估模型；基于韧性工程理论，提出融合作业危害分析与韧性工程的风险评估模型；针对非常规作业风险的随机性能，提出了模糊随机Petri网马尔可夫链（Markov chain）评估方法。通过将所提出的理论、方法应用于输气站场具体实例，提高了输气站场非常规作业的安全性，保证了输气站场安全、有序运行。
本书涵盖了李威君博士在中国石油大学（北京）攻读博士学位期间师从张来斌院士的科研成果，以及就职于山东科技大学后的研究成果。部分研究内容在国家自然科学基金青年基金项目（51904169）与山东省自然科学基金博士基金项目（ZR2019BEE018）资助下完成。在上述的研究过程中，得到了中国石油大学（北京）故障诊断与监测实验室梁伟教授、董绍华教授、胡瑾秋教授、段礼祥教授、郑文培教授，山东科技大学程卫民教授、胡相明教授、刘音教授，以及美国哥伦比亚大学化学工程系Venkat Venkatasubramanian教授及Complex Resilient Intelligent Systems实验室成员，课题组刘双磊、高鹏、王秋鹤、孙奇琪等研究生和本科生的帮助和支持，在此表示感谢。本书引用了国内外诸多专家、学者的相关研究成果，使得本书能够较为系统地呈现在读者面前，在此一并表示感谢。
限于编者水平，书中不足之处在所难免，敬请读者指正。
编者
