最近深海资源开始被人瞩目因为比较容易生产的陆上能源资源已经到了枯竭的状态。因此像FPSO(漂泊,生产,保存及卸料)这样的海洋平台有了很大的需求。海洋平台运营条件相比陆地平台比较困难。在海洋平台上严酷的环境条件可能会发生很严重的事故。为了预防这样的事故需要进行风险评估。风险评估的一种办法是定量风险评估(QRA),其在很多产业方面适用。但是QRA的发展对FPSO还不能完全适用。本文使用QRA对FPSO上部结构物进行评估,内容包括：点火概率计算、泄漏与火灾频率分析、风险后果分析、风险管理以及风险分析软件的验证。第一章介绍了研究背景与以前国内外的相关的研究,然后解释了本文的目的与展望：1)FPSO上部结构物点火概率计算、2)FPSO上部结构物泄漏频率计算与火灾频率计算、3)通过在FPSO上部结构物用FDS软件模拟风洞热流实验、4)在FPSO上对结构物上用Bowtie办法管理风险评估。第二章解释了考虑时间的点火概率计算方法。为了点火计算概率,先介绍了类似于Historical Accident Frequency Data、Fault Tree Analysis与Event Tree Analysis等基本办法。用这三种基本办法,可以计算泄露概率,离散点火概率与连续点火概率。但是这些方法中会需要一些经验参数。比如,Paik et al.在计算泄漏概率时也是用了经验参数。但是经验参数会提高结果的不确定性,因为经验参数是主观的,并没有一个定量的公式可以计算。所以为提高点火概率的确定性,本文计算点火概率时减少了经验参数的使用。然后将这种改进的点火概率计算方法应用于VLCC FPSO上部结构物。在计算VLCC FPSO上部结构物的点火概率之前,需要通过泄露模拟,确定两个时间变异系数。为了进行泄露模拟,假设了一个简单的泄露场景,并使用FLACS软件进行泄露模拟。最后得到用改进的点火概率计算方法的结果,和之前的基本方法相比差异不大,但是计算办法得到了简化而且结果的确定性也提高了。第三章主要介绍在FPSO上部结构物使用数据库计算泄漏频率。首先简单地介绍海洋平台上事故的数据库。有的数据库是收费的,有的数据库是免费的。免费的数据库没有相关的数据只有简单的介绍,收费的数据库除了相应的介绍还有一些数据在附录。本章的最后一部分阐述了更新泄露频率的必要性。为了解释必要性本文重新使用HCR system(碳氢化合物泄漏系统)进行了泄漏频率分析,然后比较了本文的泄漏结果和Paik教授的结果。HCR system提供了FPSO上部结构物上从1993年到现在的泄漏统计。系统里有两种主要的分类：FPSO系统与FPSO装备。考虑这两种分类,对比Paik教授的泄漏频率与本文重新计算的泄漏频率。Paik教授在2010年使用HCR system进行了泄漏频率分析,那时候他们使用的期间是从1994年到2008年。本文进行了泄漏频率分析使用期间从1993年到2015年,结果有很明显的区别。对FPSO上部结构物进行两种泄漏频率的计算并进行了对比,虽然对比的结果很有区别,FPSO上部结构物上的总泄漏频率差异没那么大,而且用本章的泄漏频率和在第二章的点火概率计算了火灾频率,重新算得的火灾频率和Paik教授算过的火灾频率的结果差异也不大。虽然两种计算有8年的期间差,结果差异不大的原因是假设的结构物上只用了泄漏频率差异比较小的装备与系统进行计算。所以虽然8年前的结果和现在的结果差异不大,还是推荐使用最新结果重新算一遍,因为其他的FPSO上部结构物可能会有差异较大的泄漏概率。在第四章验证了FDS(火灾动力模拟器)软件。QRA软件可以分别六个类别。有很多公司在做各种常用软件,而且每个软件都有火灾、爆炸、冲击与管理部门等很多种分析模块。因为软件的模块很多,本文无法完全涵盖所有的软件。在附录B介绍了几种软件。FDS(火灾动力模拟器)是用CFD(计算流体动力学)的软件。通过FDS验证能不能在FPSO上部结构物模拟火灾。Kim BJ et al[1]对FPSO上部结构物进行过实验。本文以Kim BJ的实验为依据并同时考虑风的影响,进行FDS火灾模拟验证。使用1/14大小的VLCC等级FPSO上部结构物进行了实验。实验里有3种风的速度和方向。FDS里几何模拟和实验里面的1/14模型的大小是一样。仿照实验,也对热点进行了模拟。温度上升曲线和实验一致,初始试验温度是297K、最高温度是1026K。模拟里有3种风的方向与速度,每个方向有4个检测点,总共有12个检测点。使用12个检测点检测随时间的温度变化。使用FDS的时候模型越复杂计算时间越长。本文使用的模型算800秒大概需要7天左右。为了提高计算效率,本文只计算实验最后50秒的情况,并取21秒到50秒时候温度的平均温度与实验771秒到800秒的结果对比首先考虑了风的速度,然后考虑了风的方向,最后FDS模拟的结果和实验的结果进行了对比。由模拟结果可知,风的速度和方向对FPSO上部结构物模型温度分布很有影响。在大部分检测点风的速度高了检测点的温度也变高了。其次热点的几何模型也对温度的变化有影响。实验结果和FDS结果相比较可以说吗FDS的模拟结果和实验结果有比较好的相似性。然后建模时候的技术也有影响。因为网格划分的原因,热点不是原来圆形管道的样子,最后结果和实在结果有点差异。为了减缩这种差异,需要进行更多研究。第五章对FPSO使用了Bowtie办法。THSIS BOWTIE风险管理软件采用Bowtie方法。Bowtie方法也叫Butterfly Diagram。Piper Alpha事故后Bowtie方法开始开始海洋平台上使用。Bowtie方法的结果在图表里面。该方法在检测的基础上通过评估风险后果以及危险因子来给出决策。Bowtie方法有11个阶段：1)风险检测、2)顶事件、3)威胁、4)影响力、5)障碍控制、6)恢复、7)升级因素、8)升级因素控制、9)任务、10)风险等级评定、11)评论。有两种Bowtie方法,一种是1阶段到8阶段,另外一种是1阶段到11阶段。本文使用THESIS BOWTIE软件对海洋结构物作用11阶段。在风险检测阶段证明风险是主要工作。风险来自于很多方面,比如机器,电子装备,物理,化学,火灾与爆炸。顶事件指初始事件发展到关键事件之间一系列事件的第一个事件。顶事件也可以判断单位事件是发生还是变化。本文选择主关断阀门的关闭事件作为顶事件。威胁阶段的意思是可能会触发初始事故还有直接出发风险的直接原因。在本阶段专家的意见有很多影响。第四阶段影响力对表结果因为损失还是伤害等事故发生。障碍调整阶段是初始事故发生之前能隔开初始原因还是直接隔开初始事故的办法。一定要对每个危险因素进行障碍分析。一个危险因素可以由多种原因。但是太多的障碍因素将导致认证时间太长。恢复阶段是为了预防主事件之后发生不正常状况。有的Bowtie办法为上部两个障碍调整和恢复阶段考虑一个阶段因为Bowtie办法是对称图标、那两个阶段其实一样的分工。升级因素阶段是证明会做危险的因素。升级因素控制是检查增加因素会不会做自己的任务的阶段。大部分预防风险阶段计划在升级因素控制阶段完成。任务阶段是检查每个障碍与恢复计划是否得到合理的安排。在风险等级划分阶段使用ALARP(As Low As Reasonably Practical)概念把顶事件和影响力进行划分。一般情况下海洋结构物有连续过程。所以需要分类风险为了过程的效率、还有工作应该进行在图标上从上部到下部。公司的风险等级划分一般通过公司自己的安全规定执行。在评论阶段检查每个风险部门是否按照风险评价结果执行自己关于障碍与恢复的预防计划。通过以上11个步骤,Bowtie方法有如下优点：1)包括单个平台的全风险管理因素；2)给管理部门和业务执行部门安排全部障碍与恢复；3)可以管理推广计划与容忽略的部分；4)对包括管理人员、操作人员以及相关人员在内的所有人员都易于操作；5)广泛的文件输出选择。