HAZOP分析方法介绍.doc
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1、HAZOP分析方法介绍-系统安全分析方法(危险和可操作性研究)系统安全分析方法也就是事故预测和分析的方法,主要有三种形式:一种是从已知的中间事件(或工艺参数的变动),推测可能导致的后果,并找出其原因;第二种是对既定的灾害事故,按系统的构成逐项分解展开,以探明发生灾害事故的原因;第三种是从基本故障类型或各种失误(原因)推测可能导致的灾害事故(结果)。常用的系统分析方法有危险性与可操作性研究、事故树分析、故障类型分析、初步的危险分析和事件树分析。石油化学工业曾经进行过系统安全分析,并经实践证明,能保证安全操作运行的工艺生产流程,不需重复进行系统安全分析。如在成熟可靠的工艺生产流程中进行部分修改,则
2、与修改部分有关的环节和修改的环节应进行系统的安全分析。新的工艺生产过程和新的工艺生产流程应进行全流程或局部流程的系统安全性分析。全流程的系统安全分析应采用危险和可操作性研究方法(Hazop)。对有爆炸、火灾危险性或泄漏大量高毒或剧毒物料,可能导致多人中毒伤亡事故的环节,除进行危险性和可操作性研究外,尚应采用故障树分析(FTA)方法进行局部生产流程的系统安全分析。对于缺乏可靠的概率数据的情况,系统安全分析可只进行定性分析,而不作定量分析。危险和可操作性研究(Hazop)用于探明生产装置和工艺过程中的危险及其原因,寻求必要对策。这种方法从生产运行过程中工艺(状态)参数的变动,操作控制中可能出现的偏
3、差分析,以及这些变动与偏差对系统的影响及可能导致的后果,出现变动或偏差的原因,并针对变动与偏差的后果提出应采取的措施。这种分析方法的特点是由中间状态参数的偏差开始,分别找出原因,判明后果,是属于从中间向两头分析的方法。 Hazop一词是由ICI于20世纪70年代早期创始的。第一本关于如何使用Hazop方法的书在1977年出版。Hazop现在已经广泛应用于工艺生产过程,通过对整个工厂的因果分析来确定新的或已有工厂的工程方案、设备操作和功能实现的危险。虽然Hazop最初起源于安全审查,但实际上它是来自危险与可操作性审查,因此这种方法对于检查可操作性的问题也是有价值的,经常可以通过检查可操作性问题,
4、发现工艺装置中的潜在的危险。第一节Hazop的目标及基本概念 一、Hazop的目标 1、尽可能将危险消灭在项目实施早期 识别设计、操作程序和设备中的潜在危险,将项目中的危险尽可能消灭在项目实施的早期阶段,节省投资。Hazop审查组应包括设计者和操作员,采用系统分析的研究方法,以便审查组能够识别设计中存在的潜在危险。虽然最初的Hazop研究是针对连续生产的工厂的,但是该技术通过部分的修改,也可应用于批量的工艺过程及工厂的操作程序和设备。同样Hazop既可用于新项目,也适用于老项目。安全审查的全过程有时也可以采用Hazop,虽然最初发表的Hazop技术,是用于项目开发的指定阶段,但是在许多企业中,
5、现在定义词HSE用于工艺设计完成阶段。Hazop生成的记录,提供企业的危险分析证明,并应用于项目实施过程。对许多操作,Hazop研究提供全部的必须满足法规要求的安全保证。Hazop提供期望的行动与实际采取行动偏差之间的因果关系,以消除或降低风险。但是必须记住,Hazop只是识别技术,不是解决问题的方法。Hazop实质上是定性的技术,但通过采用简单排序系统,它也能用于复杂定量分析的领域,当作定量的技术采用。Hazop不能看作纯粹的设计功难检查,正常的设计应确保质量而不考虑是否采用Hazop,也就是说即使用采用Hazop,对于流程工业的安全,做好基础设计和应用适当的设计规范是非常重要的。Hazop
6、的优点是系统检查整个小组的工作,相应地每个设计人员一般只检查他们感兴趣的区域。在项目的修改阶段采用Hazop,意味着能够识别基础设计中存在的问题,并能在详细设计阶段得到纠正,这样做可以节省投资,因为工厂建成后的修改比设计阶段的修改昂贵得多。2、为操作指导提供有用的参考资料Hazop也能为包括操作指导在内的文件提供大量有用的可参考资料。因此应将Hazop的结果全部告诉操作人员和安全管理人员。图1-1-1所示是一个机械保护的Hazop分析对设计及操作的直接原因的影响及其他因素影响的比较。从图中可以看出,Hazop可以减少29设计原因的事故和6操作原因的事故,比任务检查、可靠性检查等分析技术更有效。
7、二、Hazop研究小组Hazop研究小组一般由4-8人组成,每个人员都能为所研究的项目提供知识和经验,小组应尽可能小但应足够有效的,并让小组的每个成员发挥作用。Hazop研究小组的知识、技术与经验应能够覆盖所研究的领域。Hazop研究小组成员一般不应少于4名,以提供必须的专家级的经验。如果小组成员多于8名,则管理比较困难。Hazop研究小组成员必须有足够的技术知识及其负责工作范围内的决策权。Hazop小组可以从下面两类人员中选取:(1)对工艺过程有较详细的技术知识;(2)有丰富的Hazop技术经验和知识,并能够主持技术会议和将会议结果形成报告。例如典型的新项目Hazop小组成员构成可以为:(1
8、)专家;(2)秘书;(3)工艺设计工程师;(4)仪表工程师;(5)操作专家;(6)项目工程师;(7)电气工程师;(8)安全工程师;(9)土建工程师;(10)维修工程师;其他有关专门的问题可以向专家咨询。所选的领导应有能力有效地组织起Hazop研究,他对研究工作应有足够的敏感性,并能恰当地给小组的每个成员授权。如果能,Hazop研究工作宜独立于项目本身。为了能够恰当地记录研究结果,秘书应对项目技术有一定的了解,并熟悉Hazop技术,为进一下将其培养成为Hazop小组领导而进行基础培训。Hazop小组中的技术人员通常是项目设计组中的部分成员,他们能够直接回答问题,操作人员和开车人员提供的信息也很关
9、键,因为这关系到Hazop是否能将所有的操作问题包括在Hazop研究内。项目经理或负责人参加Hazop研究非常有意义,因为这样就可以将Hazop研究纳入项目计划中,同时项目能够对Hazop所采取的行动和推荐做出快速响应。一些企业要求有关安全专家参加,但是这个位置也可由于Hazop小组领导代替。三、Hazop研究要求的文件Hazop研究最重要的文件是工艺仪表程图(P&ID),但是下面的文件在Hazop研究时也非常重要:(1)工程流程图(PFD);(2)平面布置图;(3)安全排放原则;(4)化学危险数据;(5)管道数据表;(6)工艺数据表;(7)以前的安全报告。其他需要的文件包括:(1)操作与维护
10、指导手册;(2)安全程序文件;(3)管道单线图;每种研究需要的文件是不同的,项目与项目信息组成的方式也是不同的,尽管如此,对于Hazop研究始终应有足够的将设计意图表达清楚的文件,并有详细的工艺参数。批量过程还需要更多的其他资料,将在后面讨论。四、Hazop的基本概念Hazop的概念包括将工厂分成若干个单位,并对每个单元系统地提出一系列问题,研究小组能够揭示设计意图与实际发生的偏差,并从处理危险和可操作性的角度来决定偏差的结果。下面的术语是Hazop研究的基础:(1)设计意图,工厂的操作方法;(2)偏差,操作中不同于设计意图的偏差;(3)原因,偏差的原因;(4)后果,偏差的后果;(5)安全保护
11、,已有的降低偏差后果或可能的保护设施,并通知操作员发生事故;(6)行动,为提高工厂的安全或可操作性,由研究小组作出的推荐与要求的行动;(7)准则词,用于修饰意图、揭示偏差的简单词;(8)参数,基本工艺要求,包括流量、温度、压力等。1、单元分区为了逻辑地、有效地分析P&ID,首先将其分成单元。如果单元分得太小或太多,会加大工作负荷,导致大量的重复工作,如果P&ID分区或单元非常大,会使Hazop的结果产生重大的偏差,甚至会遗漏部分结果。通常分成较多的单元比分成较少的单位要好,最重要的是对于分成的每一个单元统一采用一套准则词。将工厂分成单元时应注意下面的因素:(1)单元的目的与功能;(2)单元的物
12、料(体积或质量);(3)合理的隔离切断点;(4)划分方法的一致性。单元分区总的导则可以归结如下:(1)将每一个主要工艺部分作为一个单元,一般一个设备号可作为一个主要部件;(2)在每个主要部分间定义单线单元;(3)对主工艺流程的分支部分定义其他单线单元;(4)在连接到已有设备的地方定义工艺单元。2、准则词使用用准则词来描述要研究的问题可能确保Hazop方法的一致性,同时能够将要研究的问题进行结构化,适用一套完整的准则词,可以用于每个可认识的偏差,而不致被遗漏。准则词通常与一系列的工艺参数结合起来使用,以使偏差表达的意义准确。Hazop研究可采用头脑风暴会议将问题结构化。用准则词来研究工艺状态的偏
13、差,可采用两种方法:(1)选用准则词,如没有(NONE),将工艺参数(例如流量、压力、温度)转换成准则词描述,生成如下有意义的偏差,如没有流量,没有压力等;(2)选择一个工艺参数,如流量,用准则词转换描述有关的偏差,如无流量、较大的流量等。两种技术可能得到相同的结果,但许多使用准则词技术的人认为每二种方法具有更好的逻辑性。表1-1-1给出有关参数的准则词,表1-1-2、表1-1-3给出通用的准则词,在较大的工厂单元安全卫生可操作性分析中,通用的准则词比有关参数的准则词更有使用价值。许多公司已经生成自有专门工业的准则词。表1-1-1工艺参数相关的准则词准则词说明无流量错误的路线,堵塞,盲板位置不
14、正确,NRV不合适,管道爆破,大量的泄漏,设备故障,不正确的压力,隔离错误,无物料,汽锁。流量少管线小,过滤器堵塞,泵损坏,淤塞,密度或粘度问题,工艺物料规格不正确。反向流量NRV坏,弯管影响,不正确的差压,双向流,紧急排放,不正确的路线流量多泵的能力提高,提高的吸入压力,降低的输送压头,更大的介质密度,换热器的泄漏,未安装限流孔板,系统交叉连接,控制波动,阀故障开压力低真空条件,冷凝,液体中的气体解溶,泵或压缩吸入管线限制,不可检测的泄漏,容器泄漏压力高浪勇问题,不正确的高压系统泄漏,气体突破,安全阀坏的隔离程序,热过压,齿轮泵,故障开PCV,反应失控温度低环境条件,压力降低,换热器管程淤塞
15、或故障,热损失温度高环境条件,压力降低,换热器管程淤塞或故障,火灾,冷却水故障,控制失灵,加热炉控制故障,内部着火,反应器控制失灵粘度低物料规格或温度不正确粘度高物料规格或温度不正确组分变化隔离阀泄漏,换热器管泄漏,相变,不正确的进料不正确的物料规格,不恰当的质量控制,流程控制更多含有换热器管或隔离阀泄漏,系统的操作不正确,系统的内部连接,腐蚀的影响,错误的添加剂,空气进入系统,杂质,特殊阶段。表1-1-2一般准则词其他活动工厂的开车停车,测试与检查,试车,解除试车,拆除,天气,地震,物理影响,含量少及结果,多米诺影响,吹扫,冲洗,有毒安全排放安全排放原理,安全排放设备及可靠性,安全阀排放位置
16、,污染的含义控制控制原理,仪表位置,响应时间,报警与跳车设定点,操作员可用于操作的时间间隔,报警与跳车测试,火灾保护,电子跳车控制器,表盘布置与位置,自动手动装备人的错误采样采样程序,得到分析结果的时间,自动采样器的校正可靠性,代表性采样的精度腐蚀/侵蚀阴极保护布置,内部外部腐蚀保护,工程规格书,裂解应力腐蚀,介质速度,飞溅区服务故障仪表空气蒸汽氨气冷却水,液压动力,电源,通信,加热和排放系统,计算机维护隔离、导淋、吹扫、清洁、干燥、盲板、操作、救援计划、培训、压力测试、工作许可系统、条件监测、催化剂更换和再生备用设备安装非安装的备用设备,可用,修改规格,储存备件安全火灾和气体检测报警系统,紧
17、急停车,消防响应时间,紧急事故处理培训,不可预见计划,TLV及检测方法,噪声水平,安全保护,工艺物料危险性的知识,第一帮助医疗资源,溢源处理,其他危险(适当的储存区流程工厂等),紧急事故保护设备测试,执行地方国家法规,环境保护表1-1-3化学工业准则词表准则词含义备注不或没有完成这些意图是不可能的任何意图都实现不了,但也没有任何事情发生更多/更少数量增加或数量减少这参考数量加物理量如流量,温度以及加热和反应活动以及定性增加所有的设计与操作意图均与其他的活动一起获得部分定性减少仅仅有一部分意图能够实现,一些不能反向逻辑上与意图是相反的这多数用于活动,例如相反的流量或反应,也能用于物质,如用毒物代
18、替解毒剂或D代替L光学异构体除了完全替换没有任何原来的意图可以实现,某些事情非常不可能发生3、量化Hazop技术最初是用作纯粹定性审查的方法,但是通过使用一些简单的可能性(频率或概率)和严重程度(或后果)来排序的方法,可在一定程度上实现量化。典型的排序如下:(1) 可能性排序:(a)很不可能;(b)不可能;(c)已经发生一次;(d);已经发生几次(e)十分频繁发生。(2)严重性排序: (a)污染;(b)小的伤亡/损坏;(c)严重的伤亡/损坏;(d)致命的/主要的损坏;(e)设备的损坏。两种因素能够结合成一个矩阵给出一个综合排序,以用于优先顺序排列,并按顺序采取相应的行动,随着计算机的使用,这种
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