[发明专利]一种气体探测器优化布置方案的实验验证方法

说明书

本发明公开了一种气体探测器优化布置方案的实验验证方法，建立石油化工装置危险气体泄漏后果预测的CFD模型，结合拟建实验平台大小得到缩小CFD模型，并搭建实验室验证平台，通过CFD软件对气体泄漏场景集进行模拟，得到所有监测点的浓度数据，利用随机规划方法得到探测器数量不同的优化布置方案；在实验平台中铺满探测器并进行所有泄漏场景的实验，采集探测器实验浓度数据；在一定实验误差范围内，计算优化布置方案检测效果优于同等探测器数量下的其它布置方案，验证优化布置方案的有效性。本发明通过实验验证减少了算法求解模型得到探测器布置方案的不确定性，验证了布置优化方案的有效性，使求解结果更加贴近装置气体泄漏实际情况。

技术领域

本发明涉及危险气体检测报警仪布置方案验证领域，尤其涉及一种气体探测器优化布置方案的实验验证方法。

背景技术

在石油化工领域，通常传统的气体检测报警仪布置是基于经验及相关技术标准(如SH3063-1999《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》、GB50493-2009《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》、SY6503-2016《石油天然气工程可燃气体检测报警系统安全规范》等)来确定的。据英国HSE(Health and Safety Executive，UK)碳氢化合物泄漏事故的统计数据表明，气体探测器准确检测泄漏工况的成功率并不理想，如1992-2014年发生的气体泄漏事故中由气体探测器成功检测出的仅占52％。近年来，我国石油化工企业由于危险性气体泄漏发生的事故数量及严重程度均呈现上升态势，这对气体探测系统的可靠程度提出更高的要求。

发明人发现，在气体探测系统使用过程中，只有气体探测系统成功检测到气体泄漏，才能起到事故预防和风险减缓的效果。而石化装置可能发生的危险气体泄漏事故具有泄漏源、泄漏概率、泄漏流速、气象环境等诸多不确定因素，针对上述不确定条件，在探测器优化布置时常引入随机规划方法，以泄漏风险最小化为优化目标，以探测器数量为约束条件得出优化布置方案。然而该方案是基于优化模型与求解算法所得出的结论，其在真实泄漏条件下的检测效率尚未得到有效验证；难以对探测器优化方案的有效性进行合理有效的实验验证。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种气体探测器优化布置方案的实验验证方法，该方法通过搭建与石油化工装置布局一致的气体泄漏扩散模拟实验室比例缩小模型，进行气体泄漏模拟实验；采集探测器检测到的浓度数据，分析通过随机规划方法得到的探测器布置方案在实验中的检测效率，从而验证探测器布置优化方案的有效性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种气体探测器优化布置方案的实验验证方法，包括以下步骤：

步骤一：建立石油化工装置危险气体泄漏后果预测的三维CFD模型；结合拟建设的验证实验平台大小，对CFD模型按比例进行缩小，得到实验验证装置尺寸，根据实验探测器的高度在CFD模型中预设监测点；以泄漏工况和风场为随机性因素组建危险气体泄漏场景集，利用CFD软件对实验装置中的危险气体泄漏场景进行数值模拟，获得所有泄漏场景中各监测点气体泄漏扩散实时浓度数据；

步骤二：设定气体报警浓度阈值C'，以探测器数量为约束条件，构建考虑场景概率加权的累积检测时间最小化模型，通过求解分别得到包含n个探测器的布置方案集合分别选取集合中累积检测时间最小的方案作为该数量下的探测器优选布置方案

步骤三：根据步骤一中得到的实验室模型装置尺寸，搭建与气体泄漏CFD模型大小一致的实验验证装置，且在实验装置中确定CFD模型所设置的N个监测点位置，并布置探测器；实验中改变风场和泄漏工况，遍历步骤一中的所有气体泄漏场景；