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2020-04-24 15:55:56 admin 15

HAZOP(Hazard and Operability Study,危险与可操作性分析),是一种用于辨识工艺过程危害、设计缺陷、操作性问题的分析方法。方法的本质就是通过HAZOP分析专家与所要分析的工艺相关企业各岗位人员的一系列分析会议,结合以往事故,利用相关图纸、规程等,发现工艺、设备、操作规程、相关危化品等已存在和可能发生的危险性,所进行头脑风暴式的分析方法。

随着《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见》(安监总管三〔2013〕88号)发布,其要求对涉及“两重点一重大”的生产储存装置进行风险辨识分析,要采用危险与可操作性分析(HAZOP)技术,一般每3年进行一次。对其他生产储存装置的风险辨识分析,针对装置不同的复杂程度,选用安全检查表、工作危害分析、预危险性分析、故障类型和影响分析(FMEA)、HAZOP技术等方法或多种方法组合,可每5年进行一次。使得HAZOP分析方法逐渐成为主流分析方法。

由于HAZOP分析对人的经验的依赖性非常强,从而造成各个企业分析报告质量参差不齐。对于效益好的企业可以通过聘请相关咨询公司的资深专家对工艺系统开展HAZOP分析。但是更多的企业选择了派遣自己的员工参加培训班的形式来学习HAZOP分析。由于HAZOP分析过程中更多的是需要分析人员具备深厚的风险管理功底,而不是HAZOP方法的简单应用,因此,造成HAZOP推行过程中的变样。在使用HAZOP 分析方法时,对相关概念、分析步骤、参数与引导词、风险矩阵应用等的理解存在不少误区。本文是笔者结合曾参与的数个项目实例理解、相关专家建议,旨在对HAZOP分析的一些所要关注的细节及存在的误区进行纠正,促使大家正确、合理的使用HAZOP 分析,提高HAZOP 分析的客观性、准确性和科学性,对于文中存在的错误等还希望各位同行批评指正。

1、适用范围?

HAZOP分析不仅适用于现有的生产装置,对于工程设计阶段同样适用。在工程设计阶段通过HAZOP分析,能够识别工程设计中存在的问题,尽可能消除项目中可能存在的隐患,进一步完善设计方案,提高建设项目的本质安全水平。

2、适用操作过程?

HAZOP分析既适用连续操作,也适用间歇操作。但分析过程却略有差异,对于连续的工艺操作过程,HAZOP分析的节点为工艺单元;而对于间歇操作程,HAZOP分析的节点则为顺序不同的关键操作步骤。

    3、参与人员?

一些公司对项目进行HAZOP分析,但仅仅只是该项目的几个企业负责人开会,却没有完全理解HAZOP分析的意义。这样导致一些HAZOP项目的分析结果不理想,HAZOP理解偏差,所揭示的危险信息未能很好地体现HAZOP系统性、结构性好的独有特点,降低了分析成果的价值。并且使得企业误认为HAZOP并没有什么特别的优势或重要的作用,对应用HAZOP方法没有信心。而另一些HAZOP分析则完全由一些咨询公司人员足不出户、纸上谈兵的分析,完全脱离实际情况,这样不但会出现大量错误,而且企业在整改的时候也是一头雾水。

所以企业须提高对HAZOP应用重要性的认识,HAZOP分析会议不仅需要知识面宽、拥有丰富经验的HAZOP主席、安全、仪表、工艺工程师等高级应用人才,同样也需要企业管理人员、重要岗位上的车间班组长、操作人员等的积极参与、配合这样才能最大化发挥HAZOP分析的优势

4、节点划分如何划分?是否重要?

①.对于连续的生产工艺操作过程,HAZOP分析的节点为按照生产过程划分的工艺单元;

按照管线划分节点:定义为物料流动通过且不发生组分和相态变化的、具有共同设计意图的一件或多件工艺设备(如过滤器、泵等)

按照工艺设备划分节点:定义为储存反应或处理物料的容器,在其中材料可发生或不发生物理/化学变化

而对于间歇操作过程来说,分析的节点为不同时间顺序的关键操作步骤。

一般按照工艺流程序贯进行,从进入的生产系统的物料管线开始,按照时间延伸次序纵向分析,直至设计意图的改变,或工艺条件的改变,或直至下一个设备。

②.有人误以为划分节点是HAZOP分析工作最核心、最重要的内容,在划分节点时花费很多精力和时间。

实际上,开展HAZOP分析的核心是识别工艺系统中可能存在的危害(广义上讲是工艺系统中值得关注的可信的事故情形),并及时采取预防和/或控制措施。划分节点的目的主要是便于分析小组集中精力分析和讨论。在HAZOP方法发明之初,开展分析工作时并不划分节点,划分节点是后续进化出来的。

对于同一工艺系统,不同的分析小组划分节点的方式很可能是不同的,但是,如果都识别了可信的事故情形,其结果都是可以接受的,只是报告的形式不同而已。还有些其它的误解,例如,节点必须在同一张P&ID图上,这也是不正确的想法,例如,有一串换热器,被加热的介质穿过这一系列的换热器并分布在多张P&ID图纸上,划分节点时,被加热介质所在的节点的设备就会分布多张P&ID图纸上。

5、偏差=引导词+工艺参数?

常用引导词:NONE(无)、LESS(少、低、小)、MORE(多、高、大)、PART OF(部分)、AS WELL AS(伴随)、REVERS(相反)、OTHER THAN(异常)。

常用工艺参数:液位、流量、温度、压力、组分、搅拌。

对于流量、温度、压力、液位等数值型偏差,针对具体的分析节点,可以设定一个参考值。以分析节点储罐为例,对于偏差“温度高”,在实际生产过程中,温度高多少称得上构成“温度高”呢?假设储罐的控制温度是27℃,但是27±3℃都属于正常可控制范围,当指示器温度显示29℃时是否构成偏差“温度高”呢?显然是否定的。对于数值型工艺参数的控制范围具体设定多少,根据具体的工艺,由工艺设计、控制人员及安全检查员共同设定。这样设定了标准,我们就能按照量化指标确定偏差的构成,然后分析小组按确定的程序对每个节点的偏差进行分析,得到一系列偏差的原因、后果、保护装置、建议措施等,分析结果更为科学、准确。

6、偏离≠偏差

偏差在前面已经详细说明,偏差=引导词+工艺参数。而偏离不同于偏差,偏离是指根据节点划分,节点中的设备或管线产生的偏差,即偏离=工艺设备/管线+偏差=工艺设备/管线+引导词+工艺参数。二者不可混淆。

7、风险等级确定?

①. 事故后果等级

关于事故后果严重程度等级的划分,不同的行业根据各自的工作性质有着各自不同的划分标准。由于中石化在HAZOP分析方法的应用中相比其他国内企业时间较超前,标准更加严密,审查也更严格,那么下面笔者以中石化实行的7*8矩阵,详细加以说明:

中石化应用的HAZOP分析中,我们从人员(职工、公众)伤害、环境破坏、财产损失(设备,财产)个方面进行分析,把后果等级划分为:ABCDEFG以人员伤害为例:

后果严重度A表示:轻微影响的健康/安全事故:1. 急救处理或医疗处理,但不需住院,不会因事故伤害损失工作日;2. 短时间暴露超标,引起身体不适,但不会造成长期健康影响。

后果严重度B表示:中等影响的健康/安全事故:1. 因事故伤害损失工作日;2. 1~2人轻伤。

笔者限于篇幅,便不一一列举,企业在做HAZOP分析时,对于某个后果严重度的定级一定要结合企业自身以往事故情况、危险物质储存量、范围内人员暴露率等确定,也同样可以经过定量计算确定;而同时对于财产损失影响,也应考虑到发生事故时所最大可能的造成的装置设备、设施、物料损失情况等直接经济损失;对于社会影响,应考虑对于周围居民的影响,大气环境的影响等,具体可参照行业内同类事故发生时的影响情况。万不可为了逃避整改,将后果严重度等级故意降低。

②. 事故频率等级

常见的事故的频率分为两种,一种是不考虑保护措施的事故频率另一种是计及保护措施后的事故频率

HAZOP分析中的事故频率的定级不同于事件树原理计算方式,应为不考虑保护措施的事故频率,也就是我们常说的“裸分析”,前面后果严重度的定级也是如此。这一点一定不能犯错!

事故频率的定级应运用行业内统计数据、专家小组经验、工厂设施设备老化程度等方面综合确定同时应综合考虑企业的风险可接受范围,例如,对于一般小企业来说,100万的财产损失可能就是重大事故,而相对于大型企业来讲,这一数字可能就是1000万。所以,也不能一味机械的套用。

同样的这里把事故频率等级分为8。如下表所示:

可能性分级

定性描述

定量描述

发生的频率F(/)

1

类似的事件没有在化工行业发生过,且发生的可能性极低

<10-6

2

类似的事件没有在化工行业发生过

10-5F≥10-6

3

类似事件在化工行业发生过

10-4F≥10-5

4

类似的事件在国内同类型企业曾经发生过

10-3F≥10-4

5

类似的事件发生过或者可能在多个相似设备设施的使用寿命中发生

10-2F≥10-3

6

在设备设施的使用寿命内可能发生12

10-1F≥10-2

7

在设备设施的使用寿命内可能发生多次

1F≥10-1

8

在设备设施中经常发生(至少每年发生)

≥1

③. 事故风险等级

通常来说风险是事故后果严重程度与事故发生频率共同决定的。这里我们定义的潜在事故风险等级由事故后果等级和不考虑安全保护措施的事故频率等级决定。随着风险评价技术的发展,风险矩阵法才是最适合HAZOP分析的方法。对任一节点的任一偏差,分别确定事故的后果等级和事故原因的频率等级,然后通过风险矩阵图就能确定该事故的风险等级,也就是该事故的原始风险(RR),其中红色区域为重大风险,应该引起企业绝对重视;橙色为较大风险区域,企业必须高度警惕;黄色为一般风险区域,企业应设法避免;蓝色为低风险区域,企业应综合考虑减小。如下图所示:


然后根据企业现有的安全措施,采用避免事故发生的安全措施降低事故发生可能性,减缓事故发生的措施降低事故发生后果严重性的原则,重新定位在风险矩阵中的位置,即剩余最高风险等级(RR1),若定位在蓝色区域内,表示企业可接受,企业应努力保持现状,加强安全管理,强化三级安全教育等。若定位在蓝色区域以外,分析小组应该综合考虑,提出相应的建议措施,增设相应的独立保护层等,直至剩余最高风险等级(RR2)定位在蓝色区域(即低风险区域)。

8、“洋葱图”应用的时候应该注意的问题:

对于“洋葱图”的应用,主要是在于考虑其中的保护措施对于风险的干预作用,例如:工艺设计方面,也就是通常所说的本质安全,比如安全阀,如果经常清扫,在风险矩阵应用时,消减因子就可以高一些。同时还应注意,由于所有的与事故相关的过程控制回路在作用时结果只有一个,即防止事故发生,所以基本过程控制系统(BPCS)中的所有控制回路集合只可以作为一个消减因子。关键报警+人员干预同理。

9、安全措施?

安全措施可以细分为防止措施与减缓措施。

对于防止措施,降低的是事故发生的频率,例如某装有可燃液体的储罐液位降低,泵抽空,可能会造成空气渗入储罐,就有可能储罐内发生闪爆,此时安全仪表系统(SIS)作用,液位低低联锁关闭出口泵,成功避免了此次事故的发生。而对于减缓措施,事故依然发生,只有尽可能的降低事故造成的后果的严重程度,例如某可燃液体储罐泄露,围堰的作用就是为了防止此液体流至界外,但泄露事故已然发生。此安全措施的分类在风险矩阵应用时需要特别注意。

10、hazop分析工作的一些常见误解总结

①.开展HAZOP分析的动因不完全正确,有些企业误认为开展HAZOP分析仅仅是为了满足国家相关政策的要求。没有真正理解这项工作的基本出发点是识别危害以防止事故。

有些企业之所以开展HAZOP分析工作,纯粹是因为国家有要求(如88号令的要求)。因此,在开展分析过程中就以通过评审为唯一的目标。选择咨询单位也以价格最低为标准,完全不考虑分析工作的质量。

满足法规的要求当然是应该的,但是,法规提出这项要求的基本出发点是希望企业应用好HAZOP分析的工具,系统地识别工艺过程中的危害并及时采取措施,从工程和管理上消除或控制事故的源头(即危害)。

如果唯通过评审为目的,企业就会失去事前消除隐患、避免事故的良机。一些开展HAZOP分析很多年的公司,已经体会到这个工具的价值,即使不是法规要求的工艺装置,他们也会根据装置的危险程度,自发开展HAZOP分析工作,他们的根本出发点是事故预防,而非简单地满足法规要求。

②.使用文件图纸的疑问?

在开展HAZOP分析时,没有适当的文件图纸,误以为采DCSPLC的屏幕流程图就可以开展HAZOP分析工作。

开展HAZOP分析的前提条件是有足够的工艺安全信息资料。对于在役的装置,应该采用反映现场实际安装状况的带控制点的管道仪表流程图(即P&ID图纸)。因为现场多或少了一个阀门,有时也可能导致灾难性的事故和后果。除了P&ID图纸,HAZOP分析还需要更多其它的文件资料,例如安全技术说明书(MSDS)、工厂平面布置图、设备规格文件、控制联锁的因果图、粉尘物料的关键参数(如最小点火能MIE)、安全阀计算书等等。

一些多年前建造的工厂,因为历史的原因,缺乏足够的、准确的P&ID图纸(甚至没有这些图纸)。在开展HAZOP分析时,是否可以采用DCSPLC的平面画面来开展分析工作呢?显然是不可以的!这些画面或许可以作为其他危害识别的参考资料,但是它们却不具备开展HAZOP分析的条件。在开展HAZOP分析之前,还是需要花时间把P&ID等文件图纸准备好,磨刀不误砍柴工!

③.HAZOP分析的建议项的接纳

有些误解,认为HAZOP分析质量好不好,关键看有多少建议项被用户(如工厂的生产团队)采纳,采纳的比例(%)高,说明分析质量好,采纳得少,说明分析质量差。

这是最有害的一种误解之一!HAZOP分析的目的是识别危害并预防事故。提出多少建议项取决于两个方面,一是当前设计或安装的现状,如果设计完善,需要的建议项就很少,反之,可能有很多甚至数百条改进设计的建议项;一是分析小组的能力,一个称职的分析小组会根据风险控制的需要,提出适当的建议项。

如果负责落实建议项的部门自身安全意识不强,可以找出许多理由拒绝执行建议项(其后果可能是灾难性的)。假如将建议项的接纳率作为衡量HAZOP分析的工作质量,就会给分析小组带来巨大的压力,出现该提建议项不提,特别是会回避落实时需要较多努力和资源的建议项,因为它们很容易被“拒绝落实”,恰恰这些建议项对于某些灾难性事故的预防是至关重要的。

 

结语:安全第一,预防为主,综合治理。

 

参考文献:

1、《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见》(安监总管三〔201388号)

2、安监总管三[2014]116号,《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》

3、HAZOP百度百科词条,百度百科

4、AQT3049-2013,危险与可操作性分析(HAZOP分析)应用导则

5、HAZOP风险评价方法的改进总结,赛为安全

6、张力. 概率安全评价中人因可靠性分析技术研究[D].湖南大学,2004.





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