以开敞空间气体泄漏扩散形成的可燃气云对主要研究对象,系统开展气云爆炸事故风险评价及防控技术研究。在等价气云模型、基于气云爆炸风险以及探测器场景覆盖率的危险区域定量划分、针对探测阈值进行优化的柔性触发机理、基于受控设备载荷的探测阈值分析、基于过程变量不确定性的安全系数分析以及开敞空间气云爆炸事故情景演化的双向连通网络等方面取得重要研究进展。基于风险评价理论,针对开敞空间气体泄漏及爆炸事故,形成一套完整的分析体系,为气体探测器等防控设施的布设提供理论依据。主要研究进展总结如下:1.基于气体扩散模型的等价气云方法开敞空间可燃气云爆炸属于体积爆炸,受到多种因素影响,具有复杂性和多变性,是许多事故发生的诱因,因此将其等效为等价气云,利用气体探测系统进行探测、分析并采取防控措施。针对开敞空间气体泄漏扩散速度快、范围广、气云形状不规则等特点,应用等价气云计算模型得到等价气云的尺寸及位置,用理想的均相气云代替非均相的分散气云对泄漏场景进行分析。选取典型装置进行工程应用,可定量得到气云的尺寸并追踪其位置变化,为气体探测系统设计指标的建立提供量化依据,并可对探测器优化布局以及开敞空间气体泄漏及爆炸的防控措施提供理论支持。2.基于等价气云爆炸风险评估的危险区域定量划分方法气体探测系统是防控开敞空间气体泄漏灾害的重要安全屏障,对于识别和抑制偶然泄漏的可燃气体或者其他有害气体至关重要,对泄漏场景进行危险区域划分是探测器布设的关键步骤。在等价气云模型的基础上,基于爆炸事故后果风险评估,提出一种定量划分危险区域的方法。综合考虑气体泄漏概率、风速风向联合分布概率等现场特征要素,得到开敞空间气体泄漏扩散风险集合,并进行泄漏场景筛选。针对扩散风险较大的场景进行点火概率分析,结合爆炸影响范围,得到爆炸事故后果风险集合。在ALARP标准与气体探测系统场景覆盖率的指导下,依据不同装置区域的风险值确定危险区域等级定量划分标准。应用于LNG接收站,得到各个装置区域的危险等级定量划分结果,可为气体探测系统探测器布设奠定理论基础。3.气体探测系统探测阈值优化研究方法基于等价气云模型提出阈值尺寸计算方法,是实现气体探测系统探测器网络量化布设的关键输入指标。选取控制室为受控设备,以爆炸载荷作为爆炸冲击波超压的临界值,运用多能法倒序计算,逆推得到对应的等价气云尺寸作为探测阈值,进而利用等价气云方法与高斯扩散模型得到气体探测系统探测临界时间。案例应用表明,等价气云尺寸阈值不仅可以作为气体探测系统探测设计的量化输入指标依据,并可对探测时间设置以及开敞空间气体泄漏及爆炸的防控措施的布设提供理论依据。可燃气体扩散具有高度不确定性,但是目前布设的GDS通常是基于固定阈值报警,因此可能导致气体探测的大幅延迟。为了降低开敞空间气体泄漏的风险,提出了一种适用于GDS的柔性触发机理,根据其探测值达到或接近预设阈值的数量,来决定是否发生报警。等价气云模型对GDS的柔性触发机机理提供了设计输入参考。研究结果表明,柔性触发机理能够有效优化报警阈值,而且相比传统的固定报警机制,可以实现系统对泄漏场景的早期报警,为降低气体爆炸事故风险提供早期防控。4.基于控制室载荷的气云爆炸事故安全系数研究对气体泄漏爆炸事故风险分析过程中,并未充分考虑输入参数与计算模型的不确定度对输出结果的影响,采用GDS对气云进行探测时,难以保证设计指标的保守性,可能会导致受控设备载荷的设计误差。因此本文基于不确定度理论,通过分析开敞空间气体泄漏扩散以及气云爆炸过程,提出基于控制室等受控设备爆炸载荷的气体爆炸事故安全系数计算分析方法。选取对爆炸后果影响较大的参数作为输入变量,通过不确定度与参数敏感度分析,得到安全系数。对LNG储罐区气体扩散-爆炸的过程进行不确定度分析,得到其不同场景对应的安全系数,可增强受控设备爆炸载荷分析的保守性,为GDS系统探测提供依据,并有效提高事故的防控能力。5.基于气云爆炸事故扩展情景演化的双向连通图开敞空间气云爆炸发生事故扩展时,其后果严重程度取决于事故的传播场景。为了表征事故的传播,提出双向连通图（BDCD）模型将危险源之间的相互作用可视化。气体探测系统作为安全屏障,可切断危险单元之间的相互连接,并且可以最大程度的减少双向连通图的节点之间的影响,降低事故扩展概率,达到降低全局风险的目的。上述方法应用于LNG接收站进行实例研究,针对事故扩展得到双向连通网络,以评估气体泄漏爆炸场景的潜在后果并作为安全屏障布设的依据,与贝叶斯网络的模拟结果对比,双向连通图更加高效且兼顾全局风险。