（工商管理专业论文）定性与定量相结合的风险分析技术在lng接收站项目的应用.pdf

摘要 本论文主要结合广东大鹏l n g ( 或g d l n g ) 公司案例，研究了石化能源行 业中使用的h a z o p ( 操作危险性研究) 、q r a ( 定量风险分析) 和r b i ( 基于 风险的检测) 技术风险评估的方法和手段。这些方法本身在国际项目技术风险研 究领域是比较先进的理念，但在中国企业有效地联合应用并不多，建立技术风 险管理体制的企业或公司就更屈指可数。本论文在理解和消化这些方法的基础 上，指出项目建设和运营全生命周期适用的阶段环境和应用条件，并推荐在项 目管理程序上予以规范的具体操作方法，同时指出了 l 忆o p 、q i 认和r b i 风险 分析技术应结合项目全周期这一概念进行持续管理的必要性和可操作性。 本论文研究过程采取理论结合实际的方式，通过研究h a z o p 、q l 认和l 也i 技术的形成机制理论和实施方法，进行了三种方法的适用条件、应用环境、适 合解决问题的方面和侧重点、方法可靠性方面都做了详尽的对比，同时借助于 g d l n g 公司的应用案例分析，阐述了如何在项目管理中，启动和实施这三种技 术风险分析方法。 本论文主要的研究成果还体现在对实施技术风险管理企业和国内技术风险 咨询企业的借鉴意义。对实施技术风险管理企业来说，通过风险分析结果去促 进项目各专业的程序等级标准化，提升管理的针对性；对国内技术风险咨询商 则指出了在风险评估数据库、分析模型及分析软件等方面的建设上的不足，还 需要值得我们去努力研究。 关键词： h a z o pq r ar b i 技术风险分析l n g a bs t r a c t u p o ng d l n gc o m p a n yp m c t i c e ，t h i st h e s i ss t ：u d i e sh 【a z o p ( h a z a r da n d o p e r a b i l i t ya n a i y s i s ) ，q r a ( q u a n t i t a t i v er i s ka s s e s s m e n t ) a n dr b l ( r i s kb a s e d i n s p e c t i o n ) i nt h ep c t n d c h e m i c a l 锄de n e r g yi n d u s t d ，t h e s em e t h o d sa 糟a d v 锄c e di n i n t e m a t i o n a lp r o j e c t st e c h n o l o g yr i s kr e s e a r c hf i e l d ，b u t 廿1 e ya 他m r c l ya p p l i e di n d o m e s t i ce n t e 叩r i s ee 何e c t i v e l y t h ec o m p a n yw i t ht e c h n i c a lr i s km a n a g e m e n ts y s t e m i se v 钮r a 他l yf o u n di nc h i n a b 邪e do nu n d e r s t 卸d i n g 锄dd i g e s to ft h e s em e t h o d s ， t h em e t h o d sa p p l i c a t i o np h a 锄dc o n d i t i o nd u r i n gp r o j e c tc o n 蛐m c t i o na n dl i f cc y c l e o p e r a t i o n a r ep o i n t e do u t m e a n w h i l e ，t h es p e c i f i co p e r a t i o nm e t h o di sr e c o m m e n d e d f o rp r o j e c tm a n a g e m e n tp r o c e d u 旭h a z o p ，q r a 鲫dr b ir i s k 锄a l y s i ss h a b e i n t e g r a t e di r i t ot t l ec o n c e p to fp r o j e c tc y c l ef o rs u s t a i n a b l em 肌a g e m e n to fn e c e s s 时 柚df e a s i b i l i 哆 i nv i e wo ft h e o 叮锄dp 胁c t i c ec o m b i n a t i o n ，凡啵：o p ，q r a 锄dr b it e c h n o l o g y f o m l i n gm e c h a n i s m 锄dp r t i c em e t h o da 他s t u d i e dt 0c o m p a 他t h e3m e 曲o d si n 印p l i c a b l ec o n d i t i o n ，印p l i c a t i o ne n v i r o n m e n t s u i t a b i l i t ) ，a 他af o rp r o b l e ms o l v i n g ， e m p h a s i s 锄dm e t h o dr e l i a b i l 时m e 觚，h i l e ，b yg d l n gc a s t u d y ，t l l ew a yt 0 i n i t i a t e 柚dc 甜t yo u tt h e3m e t h o d si np r o j e c tm 舳a g e m e n ti s 柚a l y z e d t h et h e s i si sa l s oo fr c f e 陀n c es i g n i f i c 锄c ef o re n t c 巾r i e x c c u t i n gt e c h n o l o g y r i s km 锄a g e m e n t 锄dd o m e s t i ct e c h n o l o g yr i s km 锄a g e m e n tc o n s u l t i n ge n t e 叩r i s e f 0 re n t e 叩r i s ee x e c u t i n gt e c h n o l o g yr i s km a n a g e m e n t t h er i s ka n a l y s i sp u s h e s f o r w a r dp r o j e c td i s c i p l i n ep r o c e d u r es 咖d a r d i z a t i o n 锄dp r o m o t c sp e r t i n e n c e f o r d o m e s t i ct e c h n o l o g yr i s km 觚a g e m e n tc o n s u l t i n ge n t e 叩r i s e ，t h ew e a l ( n e s so ft h er i s k 髂s e s s m e n td a t a b a ，t l l e 锄a l y s i sm o d e l 锄d 觚a i y s i ss o r w a 陀a 他p o i n t e do u ti nt h e t h e s i sf o r 如r t h e re f f 0 r ti nt h er e s e 锄c h k e yw o r d s ：h a z o p q r a ，r b l ，砌s ka n a l y s i s ，l n g 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 h a z o p 、q r a 和r b i 风险分析技术自从其诞生来，已经在很多石油化工能 源企业进行了应用，特别是在国外企业，甚至通过行业规范约束和国家立法的 方式进行半强制或强制进行，但是在国内，这些技术还没有得到很好的理解和 应用，主要有两个方面的原因：第一，这些分析技术方法来自于国外，方法的 提出时间相对较晚，即便是相对较早的q r a 风险分析技术也不过起源于上世纪 的6 0 年代，现在有些数据库和灾害后果模型以及修正适用方法还在不断的发展 中，除了一些石化及能源行业的著名外企或中外合资企业能够有能力应用到这 些风险分析技术外，中国很少有企业能够独立完全从体系上消化这些理论，更 谈不上创新和发展理论：第二，h a z o p 、q r a 和l 也l 风险分析技术从实质上讲 是一种基于化工工艺专业和安全检测专业的技术类分析活动，许要很扎实的工 艺理论和技术做为支持，但是正是这一点。使很多研究这个领域的专家学者会 更关注这些方法里技术革新的进步而忽略整体研究方法体系的发展。这里提到 的研究方法体系发展是指从管理角度来讲，分为三个部分：一是如何将这些技 术风险分析技术更好地引用到国内企业，即：国内适用性条件的变化研究；二 是从这些分析技术本身的应用环境和实施过程技巧的研究；第三是从项目全生 命周期角度论述这三种技术风险分析方法在项目不同运行阶段中的应用。 本论文在对这三种先进的技术风险分析的原理、形成机制以及实施过程的 技术关键点、程序等的介绍基础上，提出这三种分析方法的管理体系应用的新 思路和措施，其意义在于两点：首先，为国内企业在进行类似风险技术分析选 择上的建议，其次对风险分析结果的理解和反应建议；第二，为进行这些技术 风险分析的专业评估单位提供实施时更有针对性和可操作性的建议。 1 2 国内外研究综述 1 2 1 乩坦o p 分析技术 h a z o p ( h 蛇a r d 锄d o p e 豫b i l i t ) ，a n a l y s i s ，危险及可操作性分析) 方法最早由 英国的帝国化学公司( 1 c i ) 于上世纪七十年代提出并应用于石油该公司的生产 第章绪论 工艺过程【4 】。该方法特别强调风险源的系统性识别和集思广益的管理哲学思 想，即从体系上最大可能使风险条理化、解决了风险遗漏的问题。自从h a z o p 方法诞生以来，就受到石油化工、能源等行业的推崇和迅速普及，现在国外各 大石化能源企业在项目建设和运营阶段不做h a z o p 审查简直不可想象，随着 2 l 世纪初外资大规模项目被引进中国，h a z o p 方法也逐步推广到中国的大型和 特大石化能源企业，取得了管理上的进步和突破。 目前国外已经是半强制或强制要求新建项目或运营装置进行h a z o p 风险分 析。例如：国际电工协会规范一一危险与可操性分析标准应用指南( 1 e c 6 1 8 8 2 ) 、美国职业安全与健康管理局( 0 s h a ) 联邦法案2 9c f rs e c t i o n1 9 1 0 1 1 9 工艺安全管理标准、欧盟关于规定在危险场所需要提供h a z o p 分析结果的相关 信息的指令【9 6 8 2 e c ( s e v e s 0i i ) 】、英国国家标准b s i e c6 1 8 8 2 ：2 0 0 0 l 规定的 h a z o p 执行标准等。国内目前与国外h a z o p 行为配套的依然是项目立项或可 研阶段的安全评价和环境评价，除了少数的中央企业。例如：国务院安全生产 委员会2 0 0 8 年2 6 号文要求，组织有条件的央企应用h a z o p 分析技术，提高化 工生产装置潜在风险的辨识能力。国家安监总局在( ( 危险化学品建设项目安全 评价细则) ) 中提出，对国内首次采用新技术、新工艺的建设项目，除选择其它 安全评价方法，要尽可能选择h a z o p 研究分析方法【4 1 1 。 国外很多著名能源企业，例如：道化学( d o w ) 、英国b p 、法国罗迪亚、 德国拜尔、荷兰帝斯曼等，国内央企，例如：中石油、中石化、中海油，及其 合资企业等基本都实现了新建项目设计阶段进行 l 忆o p 技术风险分析，特别有 些企业在运营后，仍然针对运营后的技术改造、维修而进行h a z o p 分析升级， 其中就以作者所在单位中海油和英国b p 为主要股东的广东大鹏l n g 公司为代 表。 h a z o p 研究方法面世以来，国外学者的主要研究方向是放在了h a z o p 软 件的开发上，其主要方向是解决两类问题：其一，对于大型和特大型装置来 说，h a z o p 分析过程是一个艰苦而机械重复的过程，难免对专家的精力和时间 是一种考验，使用h a z o p 软件的优势在于，通过大量的数据库数据及其自动提 供过程分析的偏差和常见故障等文件，可以缩短专家组成员一一识别的过程， 减少工作强度使得h a z o p 执行更有序，更有系统保证：其二，从h a z o p 评 估技术风险源的识别上，相关软件的应用也会使得过程更加系统，查找偏差原 因会更加全面【1 8 】。但是从本质上讲，h a z o p 分析软件也只是一个辅助性工具， 对装置工艺过程危害性性分析还是取决于h a z o p 分析专家组的人员经验、专业 知识和智慧1 4 1 。其中最典型的代表是美国普渡大学在1 9 9 6 2 0 0 0 年开发完成了基 于s d g 模型的智能化安全评价软件系统h a z o p e x p e r t ，即s d g ( s i g n e dd i r e c t e d 2 第一章绪论 g r a p h ) 辅助分析软件技术【2 7 1 。国内专家学者或机构的研究方向也有相关软件的 开发，例如：青岛安全工程研究院的p e s h a z o p 软件、北京化工大学开发的 s d g h a z o p 软件等，但更多的研究还是放在了在不同工艺装置的应用上，例 如h a z o p 技术风险分析方法在乙烯装置、炼油装置、基本负荷性l n g 接收站 等装置的应用。 1 2 2q r a 分析技术 q r a 定量风险评价技术始于化工行业2 0 世纪6 0 年代。1 9 6 4 年由首先由美 国d o w 化学公司开发出火灾和爆炸指数法，后经过了几次修改升级，在1 9 9 4 年提出经典的第7 版中指出对其指数法的基本思想的描述，即以物质系数为基 础，在考虑工艺过程中其他因素，如操作方式、工艺条件、设备状况等的影 响，靠计算每个单元的危险度数值，然后按数值的大小进行危险度级别的划 分。随后英国l c i 公司蒙德分部1 9 7 4 年在d o w 化学指数评估法的基础上，根 据化学工业的特点，扩充了毒性指标，并对所采取的安全措施引进补偿系数的 概念，从而将指数法向前推进一大步：美国在2 0 世纪6 0 年代末7 0 年代初开发 了概率风险评价方法，并成功运用在美国的核电企业。1 9 7 4 年美国r a s m u s s e n 教授发表的“商用核电站轻水反应堆的风险评价“的报告。该报告第一次提出 了美国商用核电站潜在风险事故对社会造成的风险，也第一次成功运用事件树 和故障树分析分析方法，对核电设施进行了定量分析和计算，并和已经存在的 社会风险做了比较。这在安全定量分析史上是一个重要的里程碑，对世界各国 产生了广泛而深入的影响。 随着2 0 世纪7 0 年代以来，随着技术的进步、石化等企业的生产规模越来越 大，火灾、爆炸和有毒有害气体泄漏等重大事故的发生频率增加、事故损失后 果增大，对定量风险分析的规范化，标准化对提出了非常高的要求。据此英 国、美国、欧盟及国际相关组织( 例如：i l o 国际劳工组织) 对在不惜花费大 量的人力、物力和财力来开展火灾、爆炸和有毒有害物质等重大风险源控制技 术研究、颁布相关重大危险源管理法规，加强对重大危险源的管理和控制。【3 1 q r a 定量分析技术目前国内外的研究主要集中在两个方面：第一是集中在 d n v 定量分析软件的开发上，这是通过建立各种不同的后果模型来实现的。例 如：挪威船级社( d n v ) 的l e a k 软件、s a f e t i 软件、e n p t u n e 海上专用定 量风险评估软件；英荷壳牌的s h e p h e r dd e s k t o p 软件以及荷兰应用技术研 究所的t n o 软件，青岛安全工程研究院的q d 刚s e 软件。第二集中在失效数据 库的建设上，所谓失效数据库的建立就是要考虑不同的设备种类和不同的工艺 装置为分类单位的数据积累。目前这方面d n v 、壳牌都是处于世界领先地位， 第一章绪论 而国内这方面则是刚刚起步，还没有建立事故数据库计算机管理系统，不可能 对各类事故的发生频率作出准确的估计，对大型石化能源行业项目来讲，q r a 定量分析工作仍然需要国外同行主导进行，例如：d n v ( 挪威船级社) 、s h e l l ( 英荷壳牌) 等【3 1 。 1 2 3i m l 分析技术 基于风险的检测技术是采用定性或定量的分析方法，根据运行过程中有目 的有系统的检测数据及其在此基础上的风险事件分析，确定装置中各设备的风 险级别，根据风险级别编制检测计划。r b i 是设备技术整体化管理技术的新发 展，目前国际协会组织对该技术已经颁布相关实施推荐标准，例如a p i ( 美国石 油学会) 颁布的a p l 5 8 l 基于风险的检测基本方法【2 9 】、a p l 5 8 0 基于风险检测的推 荐实施方法等标准【2 引。其基本思路就是采用系统工程的原理和方法，对系统中 可能存在的潜在危险及其后果程度进行评估，找出其薄弱环节，优化检测方法 和检测频率，降低停机及日常检测和维修费用，提出保障可靠生产的对策。 j r b l 分析检测方法同样可以应用于项目建设的初步设计阶段，通过对r b l 分析 后的风险发生的概率和后果程度的认知，采取相应的设计防护措施，从而更好 增加项目设施的技术安全性和未来操作运行的可靠性。 r b i 技术起源于上世纪9 0 年代。除了上述提到的国际行业协会已经建立了 推荐的实施方法标准和检测标准，很多风险评估领域有所建树的大公司或行业 协会都陆续开发了自己的r b l 分析软件，比如d n v 公司的o r b i t o n s h o 托软 件、法国b v 公司的i m e y e 软件、英国焊接协会t w i 的r i s k w i s e 软件等。其 中d n v 这些商用软件已为国际上的2 0 0 多家石油化工企业开展了r b i 项目，法 国的b v 也为世界上近百套炼油厂进行了i 也i 项引1 1 。在中国很多化工能源企业 进行了l 氇i 项目。 但在中国l 氇i 技术现在仍旧停留在理论的研究阶段，仅对某些小范围内的 专业性课题进行类似的风险分析。 1 3 本论文研究内容 技术风险作为工程风险重要的组成部分，存在于工程项目从前期规划起 经初步设计或f e e d ( f r o mt oe n de n g i n e e r i n gd e s i g n ) 、详细设计、实施、调 试，直到开车和正式运营的各个阶段，根据每个阶段的性质和关注的问题的层 次不同，实施时间选择的不同，不同的技术风险评估手段和方法也不一样，本 论文将结合作者所在单位广东g d l n g 接收站改扩建项目技术风险管理经验， 4 第一章绪论 在阐述这三种分析方法的基本概念和执行程序后，重点介绍石油化工能源行业 项目建设中，对操作危害性风险分析( h a z o p ) 方法、定量风险评估方法( q r a ) 和基于检测的风险评估方法( r b i ) 适用环境、应用特点及其风险管理理念予以 研究和论证。主要研究成果有： ( 1 ) h a z o p 分析方法中“引导词 在试车专业领域的首次扩充，并以实 例进行佐证；同时强调h a z o p 分析的持续性，并不仅仅局限性项目建设期的设 计阶段； ( 2 ) q r a 分析方法介绍中，特别指出国外q r a 风险评估商在利用国外同 行数据库对中国企业评估的时候，需要进行修正的意义和修正原理，同时特别 强调q r a 分析准备工作中的模式分类的重要性； ( 3 ) 伴随目前的科技进步，l 璩i 在腐蚀研究领域将不仅仅局限在传统的检 测手段上，首次提出在l n g 装置智能通球检测管道腐蚀技术实际上也达到了 l m i 检测技术的最高可靠性，同时设备阀门智能功能的研发，使得检测的准确 度，信息量均大幅提高，并指出r b l 分析技术的机制实际上也催发了化工能源 行业的智能技术的大发展； ( 4 ) 针对这三种不同的风险分析方法，结合管理学的原理，分别阐述这三 种分析方法折射出的管理理论，这些理论的阐述为这三种技术分析方法的使用 领域和适用条件在理论上奠定了基础，必将对这三种研究方法管理体系的扩展 和研究起到重要的参考价值。 5 第二章技术风险评估机制 第二章技术风险评估机制 2 1 技术风险评估的意义 技术风险的含义体现在以下5 个方面： 首先体现在多个专业的整合上，这些专业主要包括工艺、设备与材料，施 工技术、仪表电气控制、安全评估、环境分析、人机学、社会公共管理学等 等； 其次技术风险同其他风险一样，需要知道风险发生的可能性或失效概率及 一旦发生后果严重程度与损失的大小，这就需要在实际考虑技术风险时候，其 范围不仅包括安全工程中失效分析、事故预测、缺陷安全评定、可靠性预测等 内容，还包括健康、安全和环保( h s e ) 等方面的预测，反映问题全面、系统； 第三，风险是相对的，没有绝对的技术零风险，风险也不是越低越好，降 低风险要付出代价，无论是降低风险发生的概率，还是采取措施使发生风险造 成的后果降到最小，都和资金、技术和人力等投入有直接关系。风险和利益间 要取得平衡，必须接受合理的风险； 第四，无论是定性技术风险评估还是定量技术风险评估，都是建立于控制 风险的管理思想之上的，这种思想既依靠象定性分析中强有力并且完整的分析 体系，而并非完全寄希望与主动性随意的个人，例如h a z o p 分析体系，也在特 定环境中依靠类似项目风险分析数据库和概率知识，这有别于传统的风险分析 管理方法，而是一种全新的管理策略；传统的风险分析例如使用c h e c k l i s t ，专家评定打分法，鱼骨图法或事件树分析方法，更适合于相对独立的课 题分析和应用，在解决个案和溯源方面具有优势。 第五，经过实践证明，风险分析技术的实施，更看重于风险的识别能力和 处理程序化理念，从而采取控制、隔离、缓解等释放性手段，真正起到了减少 事故的发生，符合安全生产和资源与环境保护、可持续发展战略实施，符合科 学发展观的方针i l 】。 6 第二章技术风险评估机制 2 2 风险形成机理 2 2 1 知识结构水平 由于实际和认识之间的差别是风险被感知的重要原因，技术风险首先来自 于管理者的知识结构水平。由于个人的经验和具有的知识是有限的、不统一 的，正式由于这种有限的认知水平，才限制了管理者对项目的技术风险源的识 别以及分析风险能力的水平【1 0 】。 2 2 2 信息完整性 人对未来事物的认知具有三种状态，即充分掌握信息、信息不对称( 或不完 全) 和完全没有信息，其中在掌握充分的信息时，知道事件一定发生或一定不发 生，或进一步得知发生或不发生的后果时，这种是确定事件。如果在信息不对称 ( 或不完全) 的时候，人们知道事件可能在一定概率下会发生并遇见到事件发生 后可能的后果，但是不能确切知道该事件是否发生和发生时的结果发展与变化程 度，这种事件就是不确定事件或风险事件。另外一种就是完全不确定事件，不知 道事件发生的条件因素和概率。不确定事件和完全不确定事件是工程风险分析的 根源。 2 2 3 项目实施的特定环境 环境因素的不确定性和变化也是产生工程技术风险的原因，是风险分析不可 缺少的部分，在q r a 和f u 3 i 定量分析技术中非常强调环境的修正系数概念，就 是解决类似项目在不同的环境下实施时的环境差别影响。只有认真研究项目、环 境以及两者之间的关系，才能全面、充分的识别项目面临的技术风险。 2 2 4 项目执行效果 即便是采取了先进的技术风险分析方法，准确得到了潜在风险的发生频率和 后果的严重程度，形成风险评估结果，如果不能很好地将这种风险的控制转移到 项目管理的各个阶段和环节控制部门，如果沟通和解决渠道出现问题，这风险的 发生概率将显著提高，因此风险评估结果按照合理的程序进行关闭，才能真正很 好的控制了项目的风险。 7 第二章技术风险评估机制 2 3 技术风险评估方法 技术风险作为项目风险的重要组成部分。上述风险形成机理自然也是于技 术风险形成机理，技术风险的评估方法的建立就是要去一一破解这些形成风险 的机制。评估方法有定性的、其中以h a z o p 方法为代表，也有定量的，其中以 q r a 技术为代表，还有以半定性半定量分析方法r b i 技术等。不论哪一种分析 技术，主要共同点有以下三点。 2 3 1 对危险源进行识别 所谓“风险源”，简单地讲就是发生问题的方面来自于哪里。系统的寻找风 险源是h a z o p 风险技术的主要工作，同时这项工作是全面性的、系统性的，而 q r a 和r b i 虽然也强调风险源的识别，但风险识别技术更适用于某些专项方面， 例如q r a 对火灾和爆炸模式下的风险源研究和r b i 技术的腐蚀风险源问题。 2 3 2 对危害的等级程度 任何事故的危害等级都取决于两个重要的方面：一是，可能事故发生的频率； 二是事故一旦发生造成后果的严重程度。这两种纬度进行矩阵选择，就构成了最 终的事故危害等级程度。 2 3 3 评价分析过程的持续更新要求 h a z o p 和q r a 更在意设施和操作程序的改变带来的重新评估要求，即启 动更新的依据，r b i 则更在乎从本次结果给出下次启动的依据，整体体现持续改 进的管理思想。 但是这三种方法的不同点也是相当明显的，这恰恰也就体现出这三种分析方 法的优势和所应用领域的不同( 不同方法的这些优势和适用条件将在第三、四、 五章进行详细描述) ，如何在正确的时间采用相对正确的技术风险分析方法是我 们需要特别清楚的，这将在后续第六章进行详细说明。 8 第三章h a z o p 分析方法 第三章h a z o p 分析方法 3 1 操作危害性分析( h a z o p ) 核心技术 h a z o p 分析方法的核心技术主要可以归纳为三类，风险水平的识别原理、 系统性识别风险的方法和h a z o p 风险分析组织技术。 3 1 1 风险水平的识别原理 3 1 1 1h a z o p 分析风险矩阵 h a z o p 识别和定义风险水平是通过建立风险矩阵来实现的，每一个通过 h a z o p 技术进行评估风险的项目必须建立适合的风险矩阵，如表3 1 ，d l n g 公司h a z o p 分析风险矩阵。 表3 1 风险矩阵中，红色区域表示为高风险区，必须立即采取重大行动以阻 血减轻危害；黄色区域表示为中等程度风险，应尽快采取认真行动以阻血减轻 危害；绿色区域为低危险区，可以接受的危险，无需采取行动。 表中颜色区域内的数字称为加权指数，也称为风险评价指数。风险评价指 数是综合危险事件的可能性和严重性确定的。最高风险指数定为l ，表示对应的 偏差很可能发生，并有灾难性后果。最低风险指数定为2 0 ，表示对应的偏差几 乎不可能发生，其后果是轻微的。中间风险指数按风险等级赋值；风险评价指 数小、风险大的偏差应给予特别关注，其对应的建议措施在落实响应时的优先 级别较高，在风险登记册中属于重点关注风险。反之，风险评价指数大、风险 小的偏差及其对应的建议措施关注度和优先级别则较低。 3 1 1 2 确定事故后果等级 表3 1 中的横向维度一严重性等级，也称为事故后果等级。严重性等级参见 表3 2 后果等级表，该等级表定性说明了偏差所产生的后果的严重度等级。对后 果等级中偏差产生的后果定义及对应的严重程度等级取决于业主都后果的接受 能力，目前国际知名风险评估机构推荐判定标准列入表3 2 。 本中关于风险严重性等级的划分并非绝对，一般企业较大风险和轻微风险 在一定条件下会转化为特别的致命风险尤其是经过一段时期的积累之后会发 生质的变化。因此我们不但要针对风险严重度等级较高的技术风险后果进行识 9 第三章h a z o p 分析方法 别、分析或控制，同是还耍对一般的企业技术风险也要做到同等级要求，这些 都足矛盾主要方面，是风险管理的主要使命所在【2 2 1 。 另一方面，事故后果等级有时根据分析层次的要求，可以分为分别对每一 个层次里的个人( 或职员) 、公众、环境和设施分别进行损失的界定【3 8 1 。 表3 一lg d l n g 公司h a z o p 分析风险矩阵 1 0 第三章h a z o p 分析方法 表3 2 后果等级表 严重度等级 偏差产生的后果说明 等级说明 3 人以上死亡、或经济损失超过5 0 0 万元人民币、或对区域环境 s 1特大 造成不可修复性的严重破坏后果 1 3 人死亡、或经济损失1 0 0 5 0 0 万元人民币、或对区域环境造 s 2 重大 成严重破坏后果 无死亡但造成人员永久性致残、或经济损失1 0 1 0 0 万元人民 s 3 严重 币、或对周边区域环境造成有限影响后果 s 4一般人员受伤需要卧床休息一段时间、或经济损失l 1 0 万元人民 币、或对临近区域环境造成临时性影响后果 s 5轻微人员受伤仅需急救处理、或经济损失小于l 万元人民币、或对 临近环境仅有轻微影响、泄漏液体有围堰或收集池收集 3 1 1 3 确定事故频率等级 表3 1 中的纵向维度一可能性等级，也称为事故频率等级。参见表3 3 频率 等级，该表定性说明偏差发生的可能性等级。 表3 3 频率等级 可能性等级说明评判标准 l 1可能性很大每年发生1 次以上 l 2 很可能每年发生1 次 l 3 有可能每5 年发生1 次 l 4很少每1 0 年发生1 次 l 5 极少在同行业内从未发生但并不是完全不可能 第三章h a z o p 分析方法 关于频率等级表中评判标准的来源是基于频率发生计算和被分析项目所采 取设备性能指标，特别是失效频率指标，下面对事故频率发生计算原理予以说明。 事故的频率分为两种，一种是不考虑保护措施( 即n os a f c t yg u a r d ) 的事故 发生频率( f u ) ；另一种是考虑了保护措施( 即w 曲s a f c 妙g u a r d ) 的事故发生 频率( f m ) ，也称为残余风险考虑的事故频率【4 1 。所谓保护措施是指对识别出的 有可能发生的各种风险进行系统或设备的增加及操作流程和方式的改变，以期望 达到降低风险一旦发生所造成的后果或风险发生的概率的安全措施。保护措施一 般包括如下内容： 安全连锁系统( e s d ) ； 体现在基于d c s 、s c a d a 或p l c 技术的监控和控制、报警系统； 安全仪表系统( s i s ) ，该部分是游离在正常工艺控制以外的安全保护系纠6 】； 机械或固有安全设计机构( 例如：安全阀的超压起跳、热继开关动作等) ； 操作人员的干预( 主要体现在操作s o p 程序上) ： 公众社会或企业的紧急响应( e m e r g e n c yp l a n ) 仅就事故频率而言，有： ( 1 ) 不考虑有保护措施的事故频率f u ( n os a f e t yg u a r d ) 任何事故的发生，都有其原始事件或直接事件频率和促使事件发展的条件事 件或间接事件发生的概率所决定，则有 f u = f p 1 p 2 式中f u 一事故发生的频率； f 一初始原因事件概率； p 1 、p 2 一条件事件发生的概率。 ( 2 ) 考虑有保护措施的事故频率f m ( w i t hs a 佬钟g u a 一) 在有保护措施条件下，失效概概率为已有各保护措施失效概率的乘积。即： t p f d = p f dl p f d 2 式中t p f d ( t 0 t a lp f d ) 一保护措施总失效概率 p f d 一单一独立保护措施失效频率，参见表3 4 石油化工能源系统常用的保 护措施及失效概率统计数据衰【4 j 而最终在有保护措施条件下的风险发生概率为： f m = f u t p f df m 数值即为风险分析矩阵表( 表3 1 ) 及频率等级表( 表3 3 ) 中概率分布的计算来源。 1 2 第三章h a z o p 分析方法 表3 4石油化工能源系统常用的保护措施及失效概率统计数据表 失效概率 单一独立的保护措施种类( p f d ，p r o b a b i l i t y0 ff a i l u r eo n d e m a n d ) 阀门 0 1 止回阀 0 0 0 l 安全阀 0 0 0 1 静电保护 0 0 0 1 减压阀 0 0 0 1 爆破片 0 0 0 l 电源系统 0 0 0 1 报警 0 0 0 1 呼吸阀 0 0 0 1 说明：上述数据来源于各专业咨询公司( 此处为青岛安全院) 对行业及世界 同类企业的数据积累，具有专一性。这也就说明不同的h a z o p 风险评估机构对 同一风险源的定义标准有时不同的根本原因。 3 1 1 4 风险识别实操 由于风险识别方法实际是h a z o p 分析最为重要的评估依据，是整个评估结 果标准的建立过程，在实际操作中，应当认识到以下几点： ( 1 ) h a z o p 分析小组成员在h a z o p 分析开始前，可以对风险矩阵、频率 和后果等级表所在评估的项目适用性进行确认，必要时可以根据分析小组的共 同意见更新风险矩阵、后果和频率等级表： ( 2 ) 在石化能源项目评估过程中，在对防护措施进行失效计算的时候，需 要应用到世界范围内和几十年的同行业或同类装置的累计统计经验，例如类似 表3 - 4 中的经验，在这种经验基础上计算得来的频率f m ，再依据失效后果频率 加权规则得出最终的风险水平值。这种计算方法就决定了h a z o p 评估必须由专 1 3 第三章h a z o p 分析方法 业的第三方评估机构进行，根据笔者的经验，目前针对l n g 行业，b v 、 d n v 、青岛安全院都有类似评估经验。项目业主方应当在这些有经验的评估方 建议和领导下进行h a z o p 的积极配合参与工作； ( 3 ) 在选择h a z o p 评估方时，应多考虑该评估方经验数据的丰富完整性， 这主要从其历史同类装置的评估数量和所被评估装置的规模上。同时还要考虑 评估方的组织技巧以及被评估装置或项目的循环升级情况，即评估历史沿袭 性。 3 1 2 系统性识别风险的方法 3 1 2 1h a z o p 引导词+ 工艺参数方式 h a z o p 风险分析技术非常注重识别风险的系统性，确保被分析对象的各个 层次、各个专业的可能存在风险都能够被发现，为此h a z o p 分析技术多采用 “引导词”+ “工艺参数 进行发问的方式进行，例如：例如“无”这个引导词通 常和“流量”组合在一起，表示“无流量”这个偏离，其他引导词“偏大”“反向”“偏 小”等和“流量”组合在一起，则表示“流量偏大”、“反向流”、“流量偏小”等偏 差。根据这种偏差，去评估可能出现的风险概率，随后审查设计文件是否针对 某一特定偏差进行了相应的安全措施设计( 即：s a 脚g a r d ) ，随后再次评估在 采取相应安全应对措施下的风险发生频率，随后在最终评定这一特定偏差下的 矩阵风险等级，常用引导词及其含义见表3 5 。 表3 5 常用引导词及其含义 引导词含义 n o n e ，n o ， n o t设计或操作意图的完全否定，即：设计或操作要求的指标事 ( 无)件完全不发生 m o r e ( 过多)同设计值相比，相关参数的量化增加 l e s s ( 过少)同设计值相比，相关参数的量化减少 a sw e l la s ( 伴 相关参数的定性增加。在完成既定功能的同时，伴随多余时 随、以及)间发生，如物料在输送过程中发生相变、产生杂质、产生静 电等 p a r to f ( 部分)相关性能的定性减少。只完成既定功能的一部分，如组分的 比例发生变化、无某些组分等 1 4 第三章h a z o p 分析方法 r e v e r s e ( 逆向出现和设计意图完全相反的事或物，如液体反向流动、加热 反向)而不是冷却、反应向相反的方向进行等 o t h e rt h a n ( 除 出现和设计意图不相同的事或物，完全替代；如发生异常事 此以外)件或状态、开停车、维修、改变操作模式等 表3 6 典型偏差及导致其发生的可能原因 偏差 可能原因 引导词参数 阀门关闭、错误路径、堵塞、盲板法兰遗留、错误的隔离( 阀 无流量隔板) 、爆管、气锁、流量变送器控制阀误操作、泵或容 器失效故障、泄漏等 泵能力增加( 泵运转台数错误增加) 、需要的输送压力降低、 流量入口压力增高、控制阀持续开、流量控制器( 限流孔板) 误 操作等 压力控制失效、安全阀等故障、高压连接处泄漏( 管线和法 压力兰) 、压力管道过热、环境辐射热、液封失效导致高压气体 冲入、气体放空不足等 过多 高环境温度、火灾、加热器控制失效、加热介质泄漏入工艺 温度 侧等 进入容器物料超出溢流能力、高静压头、液位控制失效、液 液位位测量失效、控制阀持续关闭、下游受阻、出口隔断或堵塞 等 粘度材料、规格、温度变化 部分堵塞、容器阀门流量控制器故障或污染、泄漏、泵效 过少流量 率低、密度粘度变化等 压力控制失效、释放阀开启等没回座、容器抽出泵造成真空、 压力气体溶于液体、泵或压缩机入口管线堵塞、放空时容器排放 受阻、泄漏、排放等 第三章h a z o p 分析方法 偏差 可能原因 引导词参数 温度结冰、压力降低、热交换不足、换热器故障、低环境温度等 相界面破坏、气体窜漏、泵气蚀、液位控制失效、液位测量 液位失效、控制阀持续开、排放阀持续开、入口受阻、出料大于 进料等 过少粘度材料、规格、温度变化、溶剂冲洗等 参照无流量，以及：下游压力高、上游压力低、虹吸、错误 逆向流量路径、阀门故障、事故排放( 紧急放空) 、泵或容器失效、 双向流管道、误操作、在线备用设备等 部分组分换热器内漏、进料不当、相位改变、原料规格改变等 突然压力释放导致两相混合、过热导致气液混合、换热器破 流量裂导致被换热介质污染、分离效果差、空气水进入、残留 伴随水压试验液体、物料隔离失效等 污染物空气进入、隔离阀泄漏、过滤失效、夹带等 ( 杂质) 除此维修隔离、排放、清洗、吹扫、干燥等 以外 开、停车 3 1 2 2 头脑风暴分析法( b r a j n s t o 肌) 在引导词的提示下，针对每一个工艺节点，参加h a z o p 会议的所有人员采 取集思广益，“头脑风暴”的方式进行从而激发每一个人的思考力，尽最大 可能对所讨论的每个节点列出可能出现的所有风险事故和相应安全措施。 “头脑风暴”的分析方法，是h a z o p 系统达到其分析目的最为有效的方 式，正是这种分析方法，对与会人员和专家的专业素质和经验要求就比较高， 他们在分析过程的表现也影响着h a z o p 分析结果的实用性。这也是h a z o p 分 析方法同定量分析相比表现出来的局限性之一。 1 6 第三章h a z o p 分析方法 3 1 3 l 坦o p 风险评估组织技术 3 1 3 1h a z o p 分析人员组成 ( 1 ) h a z o p 分析由一组具有不同专业背景的人员，以会议的形式，经头脑 风暴，对工艺过程中危险源和可操作性等问题进行分析研究。分析小组成员应 具有足够的知识和经验。成员来自设计方、公司方、承包商；包括设计人员、 工程师和有运行经验的操作人员。 ( 2 ) 工作组人员经仔细挑选确定，并赋予向设计提出问题和建议的权力。 小组至少包括如下人员： a ) h a z o p 主席； b ) 会议推动者( f a c i l i t a t o r ) c ) h a z o p 秘书或记录员( s c m e r ) ； d ) 工艺工程师； e ) 仪表工程师： f ) 安全工程师； g ) 操作开车人员代表； h ) 项目业主代表。 根据工作需要，设备工程师、电气工程师、管道工程师、总图工程师、项 目经理或关键承包商、供应商应在必要时参会解答相关问题，协助会议顺利开 展。 所有上述小组内的成员应当进行必要的h a z o p 分析技巧培训，其中要包括 分析原则和分析方法或用一些简单的案例进行经验式的说明，指出在执行 h a z o p 分析过程的关键要素。当然，对h a z o p 主席的经验要求、评估会议掌 控能力有特殊的更高的要求【2 4 1 。 3 1 3 2 分析文件要求 ( 1 ) h a z o p 风险分析会前，需要根据被分析的项目准备所需技术文件，包 括但不限于： a ) 管道及仪表流程图( p & l d ) ； b ) 工艺流程图； c ) 设计说明： d ) 平面布置图； e ) 设备、管道数据表、规格书： f ) 开车及紧急关停操作程序； 1 7 第三章h a z o p 分析方法 g ) 连锁及其因果图( l o c ka n de & fd i a g r 锄) 。 上述这些文件都是有项目设计理念的核心文件，对这些文件的任何审查意 见，都可能会对下游详细设计阶段文件构成重大变化，换句话说，h a z o p 风险 分析目标瞄准的都是各专业设计工作中的纲领性文件。 ( 2 ) 按工艺流程拆分节点 为保证h a z o p 分析技术的系统完整性、全面性，有时在面对工艺复杂的生 产流程，需要将管道及仪表流程图按系统或子系统进行分解，以便于分析的条理 性，正式由于这一点，一般的h a z o p 分析过程需要1 2 周的时间，对特大性项目可 能时间持续的更长，而拆分节点的工作往往放在分析会议前的准备阶段中。节 点拆分的合理性和科学性将直接影响h a z o p 正式分析会议的进程，因此这项拆 分节点的工作一般都由h a z o p 会议资深工艺工程师或 l 忆o p 会议主席进行准 备。 3 1 4h a z o p 分析评估的核心步骤 h a z o p 分析将不同工艺过程划分为适当的节点，采用引导词引导的方法， 系统性地找出偏离设计