（安全技术及工程专业论文）过程工业安全预评价技术开发.pdf

过程】业安伞预评价技术开发 d e v e l o p m e n t o fr i s kp r e - a s s e s s m e n tt e c h n o l o g yf o rp r o c e s s i n d u s t r i e s a b s t r a c t t h ep r e v e n t i o nf i ) rs e r i o u sa c c i d e n td u r i n gt h ep r o c e s s i n g ，t r a n s p o r t a t i o na n ds t o r a g eo f h a z a r d o u ss u b s t a n c e s h a sb e c o m ef o c u sp r o b l e ma n dr i s ka s s e s s m e n ti so n eo ft h em o s t i m p o r t a n tp r e v e n t i o nm e a s u r e s r i s kp r e a s s e s s m e n ta st h em a i nb r a n c ho fr i s ka s s e s s m e n t p l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l ei nt h ep r o g r a ml i f e c y c l e t h i sp a p e rd e v e l o p san e wr i s kp r e a s s e s s m e n tt e c h n o l o g yb a s e do nh a z o pm e f f i o d ；t h e m a j o rw o r ka n dc o n c l u s i o n sa r ea st b l l o w s ( i ) b a s e do nt h ea n a l y s e so nc h a r a c t e r i s t i c sa n dr e q u i r e m e n t so fp r e r i s ka s s e s s m e n ti n p r o c e s si n d u s t r y ，t h ea d a p t a b i l i t yo ft i a z o pt or i s kp r e a s s e s s m e n tw a sc o n f i r m e d ( 2 ) | i _ h cf a c t o r si n f l u e n c i n gt h ee f f e c t i v e n e s sa n de f f i c i e n c yo fh a z o pw e r er e v e a l e db y c a s e si n v e s t i g a t i o n a n dt h ec r i t i c a lp a t ht os a v et i m eo fh a z o pw a sa s c e r t a i n e d t h r o u g hc p mn e t w o r k i n g ( 3 ) t h ep r o c e d u r eo l r i s kp r e - a s s e s s m e n tt e c h n o l o g ya n di t sr e q u i r e dd a t a b a s ew e r e d e s i g n e d ac o m p u t e r a i da n a n l y s i st o o lt f a h a z o p ( t o o lf o rf l o wa u t o m a t i n g ii a z o p lw a sd e v e l o p e dw i t hv i s u a lc + + 6 0 w h i c hi ss u i t a b l ef o rl i n e p r o c e s s f l o w sa n ds i g n a lf l o w s ，a n dg i v e ss e m i - q u a n t i t i v er e s u l t s ( 4 ) ak n o w l e d g eb a s ew a ss e tu pi n c l u d i n gm o d e l so fg e n e r a lk n o w l e d g eo b j e c t ，s p e c i a l k n o w l e d g eo b j e c t ，h a z o po b j e c ta n da c c i d e n tc a s eo n e c t ，a n dt h ec o l l e c t i o n , a n a l y s e s ，p r o c e s s i n ga n di n p u to fi n s t a n c ed a t a ( 5 ) t h es o f t w a r e s u s e ri n t e r l h c ei s f r i e n d l ya n ds i m p l e m a n ) , u s e f u lf u n c t i o n s ， i n c l u d i n gd a t a b a s eq u e r y , a d d i t i o n ，d e l e t i o na n du p d a t i n ga r eo f f e r e d o p e r a t o r sc a n o b t a i nt h er e s u l t sofr i s k p r e a s s e s s m e n to nv a t i o u sc o n d i t i o n sb ya u t o m a t i n g h a z o ps t u d yf u n c t i o n o n l yb yi n p u t t i n gp a r a m e t e r so fap l a n ts t e pb ys t e p a c c o r d i n gt oi n s t r u c t i o n s ( 6 ) p r a c t i c eo fa na c t u a lp r o g r a mi n d i c a t e st h a tt h en e wr i s kp r e a s s e s s m e n tt e c h n i q u e c a ns u p p l ym o r ec o m p r e h e n s i v er e s u l t so fe q u i p m e n tu n i t sa n de s t a b l i s hac l o s e d r e l a t i o nb e t w e e nt w oc o n j o i n te q u i p m e n tu n i t sc o m p a r e dw i t ht h ec o n v e n t i o n a l h a z o pm e t h o d t h i sn e wp r e r i s ka s s e s s m e n t t e c h n i q u ec a l l b eu s e df o rr i s k p r c - a s s e s s m e n ti np r o c c s si n d u s t r y t h en e wi d e a sp r e s e n t e di nt h i sp a p e ra r ea sf o l l o w s 人连理1 ：人学硕十学位论文 f i r s t l y ，b yd e s i g n i n ga r i t h m e t i co fd e v i a t i o np r o p a g a t i o n ，t h ep r o b l e mw a ss o l v e dt h a t t h ec o n v e n t i o n a lc o m p u t e ra i d e dh a z o pm e t h o dc a nn o td e l i v e rt h ed e v i a t i o ni n s i d eo f f l o w s s e c o n d l y ，b yc o n s t r u c t i n g t h r e e s i g n a le q u i p m e n tu n i t s ，“c o n l r o l l e r ”，“s e n s o r ”， “s i g n a l l i n e ，t h ea u t o m a t i n gh a z o pa n a l y s i so f s i g n a lf l o w sw a si m p l e m e n t e d k e yw o r d s ：h a z o p ；r i s km a n a g e m e n t ；r i s kp r e - a s s e s s m e n t ；p r o c e s si n d u s t r y 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我同工作的同志 对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：垫塑日期： j 口、 人连理工大学硕+ 研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名： 导师签名 蔓墨妇 垦堕塑 3 0 0 年月if 日 大连理t 火学硕士学位论文 引言 随着工业的不断发展和产品的不断丰富，在化工企业中对危险物料的加工、储藏、运 输和生产过程中，发生事故的可能性越来越大，而且随着经济的不断发展，这种趋势会越 来越明显。2 0 世纪7 0 年代后发生了许多举世震惊的火灾、爆炸、有毒物质泄漏的重大事故。 如1 9 7 6 年意大利赛维索( s e v e s o ) 市一家化工厂的二恶英泄漏，造成4 5 0 人急性中毒，迫使 2 2 万人紧急疏散；1 9 8 4 年1 2 月联合碳化物公司印度博帕尔市郊农药厂发生的异氰酸甲酯 ( m i c ) 泄漏的恶性中毒事故，致使2 5 0 0 多人中毒死亡，2 0 万余人中毒受伤，6 7 万人受到残 留毒气的影响；2 0 0 5 年11 月1 3 曰，中石油吉林石化公司双苯厂苯胺装置硝化单元，由于 进料系统阀门未及时关闭，导致进料系统超温引发爆裂，空气被吸入负压的塔内，而引发 一系列的连续爆炸事故，最后造成6 人死亡，7 0 多人受伤，疏散近万人，而后造成的松花 江污染事件上升为国际事件。 因此，如何确保化工工业的安全生产，控制企业的风险，这作为一门科学风险管 理，自从诞生之同起就显得尤为重要。在我国，随着国务院关于特大安全事故行政责任 追究的规定和安全生产法的颁布实施，这门学科在国内也丌始了蓬勃的发展。 安全评价作为风险管理的重要内容，主要集中于危险的识别、风险的估计和风险的控 制。进行安全评价的方法或手段有很多种，分别应用于不同的企业类型，其中“危险与可 操作性研究”( h a z a r da n do p e r a b i l i t ys t u d y , h a z o p ) 是一套应用最广泛，也被认为在危险 识别方面最有效的安全评价方法。美国职业安全健康管理局( o c c u p a t i o n $ s a f e t ya n dh e a l t h a d m i n i s f f a t i o n ，o s h a ) 为过程安全管理颁布的标准中将t t a z o p 作为推荐方法之一。世界 卫生组织( w o r l dh e a l t h o r g a n i z a t i o n ，w h o ) 和国际劳工组织( i n t e r n a t i o n a ll a b o r o r g a n i z a t i o n i l o ) 提出的三步骤危险评估方法中，第一步和第二步( 危险识别和事故后果评估) 都采用 了h a z o p 技术【2j 。但由于传统人工h a z o p 分析技术的时间周期过长，人力成本和物力成本的 耗费过大，一直以来各国学者希望通过计算机手段的引入，来降低这种成本，提高h a z o p 分析的效率和可靠度，这种研究经历了逻辑化计算机辅助h a z o p 阶段后，进入了智能化辅 助的研究阶段，这个阶段主要有两个分支： ( 1 ) 基于历史数据的经验型计算机辅助h a z o p 技术 ( 2 ) 基于模型的仿真型计算机辅助h a z o p 技术 基于历史数据的经验型计算机辅助h a z o p 技术的初次尝试采用基于规则的方法进行自 动化h a z o p 分析，并用于一个水分离系统的危险识别。在这个方向上，比较重要的和持续 的几次努力包括： 过程工业安全预评价技术开发 从9 0 年代初开始美国p u r d u e 大学智能化过程系统实验室先后开发出基于知识的自 动h a z o p 分析软件和在稳态操作下的连续工厂基于h a z o p 图表模型的自动h a z o p 分析框架。1 9 9 7 年，这个实验室又通过引进p e t r i 网络开发出h a z o p e x p e r t ，将软件的 使用范围扩展到间歇过程。最终的研究成果已经不限制于上文提到的某一个分支里，而 是覆盖了这两个分支。 韩国首尔大学的化学工程系在1 9 9 4 年开发了一个基于知识的专家系统原型，能自 动进行h a z o p 分析。后来又在此基础上对知识库的机构和程序的算法进行了改进，并 进行了实例分析。 印度p o n d i c h e r r y 大学的生物能回收和防污中心的风险评估分部也在这个方向作了 很多努力，1 9 9 7 年开发了一个基于知识的软件工具，称为t o p h a z o p ，并依靠这种工 具开发了一个新的h a z o p 评价程序，叫做o p t h a z o p 方法。2 0 0 0 年，又通过对评价 程序的改进以及软件本身的改进，开发了e x p e r t o p 。这种新的工具力求解决更复杂 的问题和使工作更有效率。 但以往的工作仍然存在一些问题，主要有： ( 1 ) 按规则储存偏差的原因和结果导致储存的记录集过于庞大，储存过程过于繁琐； ( 2 ) 计算机自动分析停留于单分析节点单个偏差的单步分析； ( 3 ) 无法实现偏差的传递； ( 4 ) 不能对分析结果进行有效的筛选： ( 5 ) 不能对信号流程进行自动分析。 本论文分析了影响传统h a z o p 技术有效性和可靠度的主要因素，影响分析时间周期 的关键线路，在分析的基础上开发了应用于过程工业安全预评价的基于历史数据的经验 型计算机辅助h a z o p 技术。 在技术方面通过将数据离散存储于数据库中，构造动态的规则使记录集较为紧密， 简化了储存过程：将工厂流程分解为链式结构并按单元顺序输入计算机，实现了对于链 式流程的全自动h a z o p 分析；构造了专门用于偏差传递的“本地原因”和“本地后果”， 实现了偏差在链式流程中的传递；建立了基于历史事故发生次数、类别和偏差引起结果 类别的r a n k 方法，实现了对分析结果进行有效的筛选，进行了半定量的表达；建立了 三个独立的信号设备类别“信号线”、“控制器”和“传感器”，实现了对信号流程进 行自动分析的功能。 同时这种方法面向过程工业安全预评价，完全符合过程工业安全预评价的特点和需 求，具有很好的适应性。 大连理工大学硕士学位论文 1 文献综述 1 1 风险管理概述 1 11 风险的基本概念及其分类 风险，r i s k ，是通过事故现象和损失事件表现出来的。关于这个概念的解释虽然在 大体上有统一的解释，但是在细节上，或者说狭义的理解上，仍然有很多不同的理解。 在这里，我们仅从广义上去阐述这个概念。 危险的出现概率、发生何种事故及其发生的概率、导致何种损失及其概率都是不确 定的。这种事故形成过程中的不确定性，就是广义上的风险，定义为： r = ( 日，p ，上) ( 1 1 ) 其中，斤为风险( r i s k ) ，胃为危险( h a z a r d ) ，尸为危险发生的概率( p r o b a b i l i t y ) ， 为危险导致的损失( l o s s ) 。 在实际的风险分析工作中，人们主要关心事故所造成的损失，并把这种不确定的损 失期望值叫做风险，这可叫狭义的风险，也可定义为： r = 尉( 1 2 ) 其中，为危险导致的损失( l o s s ) 。 在工业系统，风险是指特定危害事件发生的概率与后果的结合。风险是描述系统危 险程度的客观量，又称风险度或危险性。风险月就具有概率和后果的二重性，定义为： r = f ( c ，p ) 川 ( 1 3 ) 其中，c 和p 分别为损失程度和发生概率。 这种函数一般是确定的乘积关系，由于概率难以取得，常用频率代替概率，这时式 1 3 可表示为： 一= 器然= 器 t ， 其中，单位时间可以是系统的运行周期，也可以是一年或几年，事故损失可以表示 为死亡人数、事故次数、损失工作日数或经济损失等，风险率是二者之商，可以定量的 表示为百万工时死亡事故率、百万工时总事故率等，对于财产损失可以表示为千人经济 损失率等“。 风险可以按照损失承担者、损失标的物( 也称风险形态，即损失的物质载体) 和风 险的来源来分类，般习惯上按损失标的物来分类。 ( 1 ) 人身风险，指人员伤亡、身体或精神的损害。 过程工业安全预评价技术开发 ( 2 ) 财产风险，包括直接风险和间接风险( 例如由于业务和生产中断、信誉降低 等造成的损失) 。 ( 3 ) 环境风险，指环境破坏，对空气、水源、土地、气候和动植物等所造成的影 响和危害。 1 1 2 风险管理的理论体系 关于风险管理的定义，标准或者分类和所包括的内容在不同的书籍【4 5 1 中有不同的解 释。国际电工委员会( i n t e r n a t i o n a le l e c t r ot e c h n i c a lc o m m i s s i o n ，i e c ) 关于风险分析的 定义在i e c6 0 3 0 0 - 3 - 9 ( 1 9 9 5 ) “运用指导关于系统风险分析”中做了一些规范。目前这种 规范已经被很多国家接受作为一种国际化的标准，包括澳大利亚，加拿大，芬兰，法国， 丹麦，荷兰，西班牙和英国。在至少七个其它标准内，它是作为标准化的引用。 i e c6 0 3 0 0 3 9 标准规定风险分析应该在风险可以被控制管理之i j i 实施。危险识别 和风险估计应该在产品进入运转周期之前完成。图1 1 是标准中对于风险管理内容的关 系简图。 盈m 鲈气 l 理1 l 风险分析 分析单元的选定 危险识别 风险估计 上 风险评价 风险接受准则选定 可接受风险的选择 风险降低控制 安争措施的形成 执行 监管 图1 1 风险管理内容 f i g1 1c o n t e n t so f r i s km a n a g e m e n t 对于框图中的风险分析( r i s k a n a l y s i s ) 主要包括危险识别( h a z a r d i d e n t i f i c a t i o n ) 和风险估计( r i s ke s t i m a t i o n ) 。危险识别主要分析研究哪里( 什么技术，什么作业， 大连理t ：大学硕士学位论文 什么位置) 有危险，后果( 形式、种类) 如何以及有哪些参数特征。风险估计确定风险 率有多大、风险的概率大小分布以及后果程度大小。风险评价( r i s ke v a l u a t i o n ) 是分 析和研究风险的边际值应是多少? 风险一效益一成本分析结果怎样? 因为事故及其损失的 性质是复杂的，所以风险评价的逻辑关系也是复杂的。风险评价逻辑模型至少有5 个因 素：基本事件( 低级的原始事件) ，初始事件( 对系统正常功能的偏离，例如铁路运输 风险评价时列车出轨就是初始事件之一) ，后果( 仞始事件发生的瞬时后果) ，损失( 描 述死亡、伤害及环境破坏等的财产损失) ，费用( 损失的价值) 。风险分析和风险评价 合称为风险评估( r i s k a s s e s s m e n t ) 。风险评估应该被认识成为一种过程，对以一个完 整系统的风险评估是一个在逻辑上不断重复和迭代的过程。 在标准中规定风险分析需要做的有： ( 1 ) 危险识别； ( 2 ) 风险估计，这包括他们的严重度和发生的概率； ( 3 ) 鉴定排除和减少风险的安全措施； ( 4 ) 为决策做准确的信息准备； ( 5 ) 对需要的部位做适当的调按。 1 2 安全预评价概述 1 ，2 1 安全预评价的概念 安全预评价是安全评价按照工程、系统生命周期和评价的目的，分为安全预评价、 安全验收评价、安全现代综合评价、专项安全评价四类中的一类，位于工程、系统生命 周期的最前端 6 1 。 安全预评价，是根据建设项目可行性研究报告( 工程可行性研究报告) 的内容，运 用科学的评价方法，依据法律、法规及标准，分析、预测该项目可能存在的危险、有害 因素的种类和程度，提出科学、合理和可行的劳动安全对策措施及建议，作为该建设项 目初步设计中劳动安全设计和管理的主要依据，供国家安全生产综合监督管理部门进行 监察时作为参考【”。 1 22 安全预评价的目的、内容与程序 安全预评价内容主要包括危险、有害因素识别、危险度评价和安全对策措施及建议。 其中危险、有害因素识别是指找出危险、有害因素，并分析其性质和状态的过程：危险 度评价是指评价危险、有害因素导致事故发生的可能性和严重程度，确定承受水平，并 按照承受水平采取措旌，使危险度降低到可承受水平的过程。 过程工业安全预评价技术开发 安全预评价目的是贯彻“安全第、预防为主”方针，为建设项目初步设计提供科 学依据，以利于提高建设项目本质安全程度。 安全预评价程序一般包括：准备阶段；危险、有害因素识别与分析；确定安全预评 价单元；选择安全预评价方法：定性、定量评价；安全对策措施及建议；安全预评价结 论；编制安全预评价报告。 1 2 3 过程工业安全预评价特点 安全预评价从定义来看，它处于系统、工程寿命周期的最前端，因此和处于系统、 工程其它寿命周期的安全评价相比，这是最大的不同，也是最大的特点。以此特点为基 础，通过参加实际化工企业的安全预评价项目，总结特点如下： ( 1 1 评价资料的不完备性 安全预评价对资料的研究范围局限于建设项目可行性研究报告( 工程可行性研究报 告) 的内容，而作为项目的可研阶段，可以提供的资料其实是很有限的。 ( 2 、评价结果应用的针对性 作为安全预评价的主要成果提出的劳动安全对策措施及建议，是作为该建设项 目初步设计中劳动安全设计和管理的主要依据。这也决定于一个实际项目的实施步骤 因为安全预评价处于项目可行性研究阶段和初步设计之间，安全预评价报告是作为项目 可行性研究报告的必备补充和可行性研究报告一起进行审核的，审核通过后再进行项目 的初步设计，之后再进行施工图设计。而初步设计中所进行安全和环保部分内容的设计 要参考可研报告和安全预评价报告的相关部分，或者说主要采纳这些部分，所以说评价 结果的针对性很强。 ( 3 ) 对施工过程的安全评价 由于安全预评价处于系统、工程寿命周期的最前端，因此有必要对项目的施工过程 进行安全评价。这种情况主要体现在对改扩建项目进行安全预评价时，可能会出现动火 点或对一些特殊属性( 如毒性、高温、高压等) 的过程介质进行操作，因此会增加发生 事故的概率。但这种分析对定量结果没有要求，只停留在危险的识别和安全措施的提出， 提供一种定性的分析，要求分析的广度要高，即尽可能分析所有可能出现的情况，而不 考虑出现的概率。 ( 4 ) 安全措施的最大化 由于进行安全预评价停留于项目的设计阶段，因此对于安全措施的实施也停留于设 计阶段。与其他阶段的安全评价相比较，在设置安全措施的接受准则时不用考虑停产损 失、检修周期的大小、设备的使用寿命、改造工程的施工费用、对现有设备和流程的影 大连理工大学硕士学位论文 响等诸多因素，是非常具有包容性，而且安全措施的实施还要经过下一个阶段初步设计 的考评，因此安全措施要求最大化的满足。安全措施一类为安全管理方面的软性措施， 一类即为更改流程、增加安全附件、添加连锁装置等的针对设计的硬性措施。 ( 5 ) 风险接受准则的苛刻性 对于安全预评价，风险的接受水平很低，或者说风险接受准则很苛刻。对于所有的 危险其实都是默认不接受的，必须给出相应的安全对策或管理建议，因为停留于项目的 设计阶段，所以对于安全措施的实施相较与其他阶段的安全评价也更容易实现。如果风 险无法补偿到可接受的范围，或危险因素不可避免，那项目就要停止于可行性研究阶段， 或者说项目是不可行的( 当然这种情况很少) 。因此，这种风险接受准则的苛刻性也促 使安全预评价对于评价结果的定量表达要求比其他类别要低，危险发生的可能性大小对 于安全预评价的成果贡献较小，安全预评价更要求对于危险识别的广度。 1 2 4 过程工业安全预评价需求 安全预评价内容主要包括危险、有害因素识别、危险度评价和安全对策措施及建议。 危险、有害因素识别是指找出危险、有害因素，并分析其性质和状态的过程；危险度评 价是指评价危险、有害因素导致事故发生的可能性和严重程度，确定承受水平，并按照 承受水平采取措施，使危险度降低到可承受水平的过程：安全对策措施及建议是指按照 未显得的承受水平所采取的各种措施。 结合上文对安全预评价特点分析，总结过程工业安全预评价需求见表1 1 。 表1 1 安全预评价需求 t a b 1 1r e q u i r e m e n t so f r i s kp r e a s s e s s m e n t 过程工业安全预评价技术开发 表】1 中的权重分值只是一种定性的表述，用来反映需求目标在整体安全预评价体 系中所占的地位，类似于：最重要、很重要、较重要。 1 2 5 目前过程工业安全预评价中存在的问题 在我国丌展劳动安全预评价工作，对有效地进行安全生产管理、指导危险源监控和 事故预防、降低事故率、提高安全投资效益等发挥了重要的作用。但由于这项工作在我 国丌展的时间不长，成熟的经验不多，加之其他方面的一些原因，致使这项工作仍存在 不少问题，使其未充分发挥潜力。归纳起来，安全预评价存在的主要问题有以下几个方 面。 ( 1 ) 对法律法规标准的引用不当 安全预评价主要是依据法律、法规及标准，分析、预测该项目可能存在的危险、有 害因素的种类及其严重程度，对法律、法规、标准的引用不当主要指两个方面：一是对 法律法规标准的适用范围不清：二是引用过时的法律法规标准。 ( 2 ) 评价方法繁多，很难掌握和选用 在安全预评价评价方法方面遇到的问题是，由于评价方法繁多且复杂，评价人员很 难准确地理解和掌握每种评价方法，即使选用了合适的方法，也难以有效地运用这些方 法，做出科学准确的评价。 ( 3 ) 评价方法本身的针对性不强 安全预评价方法是对系统的危险性、危害性进行分析和评价的手段和工具。根据国 家安全生产监督管理局2 0 0 3 年5 月2 1 日发布的安全预评价导则，将安全预评价方 法分为三大类、几十种。但这些方法对于其他评价类比都是通用的，或者说无论从事什 么类型的安全评价都是这些评价方法。缺少一种能够很好的适应安全预评价的有针对性 的预评价方法。 1 3 几种重要的安全评价方法简介 1 31 安全检查表法 检查表法是最简单的危险辨识方法。检查表是一张列有各种问题的表格，问题关乎 工厂的组织状况、操作状况、维护状况和其他几乎任何需要去核查的部分。检查表法起 初是建立在分析人员具有丰富的经验基础上的，但后来它也开始使用标准和规定来检 查。在一个工程的运转周期里检查表从始至终都要起到维护安全的作用。而当工程做了 每一次改良，每一次大的损耗，每一次设备的更换和改进时，都需要对检查表进行及时 的更新。 大连理工大学硕十学位论文 1 3 2h a z o p 技术 h a z o p 是一种简单却体系化的危险辨识和评估方法。它于1 9 7 4 年由i c i 。3 ( 英国帝国 化学工业公司) 提出，此后又经过了一系列的修改，这种方法的基本原则是认为正常和标准 规定状态下的条件都是安全的，而灾害仅当出现了和正常条件下的背离或偏差后才会发生。 这分析过程中，这种方法允许分析人员在危险辨识和可能的偏差出现后做一种理性的推测 和判断。 在一个典型的危险和操作性研究中，首先应成立一个由设备、工艺、仪表控制等工 程技术人员、安全工作者、操作工人等各方面专家组成的研究小组。在分析之前，必须 准备设计和操作的详细资料( p & i d s ，p f d ，物料性质和操作手册) ，并由研究小组的 专家们进行系统的熟悉和审核。然后将系统分成若干个部分，对于每一个部分，都以正 常的工艺参数和操作条件为标准，逐项分析可能发生的各种偏差，找出原因和可能产生 的后果。为了使分析有一定的范围，防止遗漏各种可能的偏差，方法中规定了一套引导 词，可按引导词逐个找出偏差。引导词的名称和含义见表1 ，2 。在涉及到时间( t i m e ) 时， 也可以使用引导词较早( s o o n e r t h a n ) 和较晚( l a t e r t h a n ) 。 对于技术中提到的四个引导词有必要在某些方面作进一步的说明： 咀及( a sw e l la s l ：是指附加设计意图上的某些属性：譬如：杂质、副反应，空气的侵 入，出现的额外的相。 部分( p a r to f ) ：某些事没有实现，仅仅实现了部分的设计意图：譬如物料组成的变化， 一个失去的组分。 相反( r e v e r s e ) ：指对设计意图的反面或对抗。如果设计意图是物料传递，这将意味 着相反的流动。对于一个反应，这将意味着可逆反应。在热量传递中，这意味着向所预 定方面的相反方向传递。 其它( o t h e rt h a n ) ：这是一个很重要的远离目标的引导词，而且在应用中，其结果是 比较笼统的，它包含了设计意图以外的其他所有可以想象到的状态，譬如开车，关车， 维护，催化剂再生和装料，装置服务失败。 为了进行正确的危险研究，对于应用这七个引导词时，对每一个引导词又附加了六 个指导词，提供了个哲学思维途径，并具有如下清楚的含义： 意图( i n t e n t i o n ) ：意图规定过程的指定部分打算如何进行操作：意图属于设计者的意 图。 偏差( d e v i a t i o n ) ：系统地应用引导词可以发觉到脱离设计意图的这些部分。 原因( c a u s e s ) ：寻找出现偏差的原因：为什么和如何引起的。只有能够显示出真实原 因的偏差才能进行有价值的处理。 过程t 业安全预评价技术开发 后果( c o n s e q u e n c e s ) ：由于真实的偏差的出现，而随后涉及到的结果。 危险( h a z a r d s ) ：可能引起损害( 损失) 或伤害的结果。 措施( a c t i o n ) ：针对可能的后果或危险采取针对性的预防措施。 表l l2h a z o p 技术的引导词及其物理含义 t a b 1 2g u i d ew o r d so f h a z o pt e c h n i q u ea n dt h e i rp h y s i c a ls i g n i f i c a n c e 1 3 3 事故树分析 事故树分析( f a u l tt r e ea n a l y s i s ，f t a ) 是从结果到原因找出与灾害事故有关的各种 因素之间因果关系及逻辑关系的分析方法。f t a ，通过分析和事故相关的各种可能因素 以及人的各种失误操作来分析判断出可能发生事故的几率。 事故树分析法是2 0 世纪6 0 年代初美国贝尔电话研究所”3 在研究民兵式导弹发射控 制系统的安全性时提出来的。起初应用到航空航天领域，后来应用领域扩展到核工业和 化学工业中去。事故树分析法，不但可以得出定性的分析结果，而且也可以得出定量的 分析结果。 大连理工大学硕士学位论文 1 3 4 故障类型和影响分析 故障类型和影响分析( f a i l u r em o d ee f f e c ta n a l y s i s ，f m e a ) 是对系统内的元素进行 单个的检查，如泵、容器、阀、等，以此来判断会出现哪些可能的故障和这些故障会对 系统的运行造成哪些我们不期望的影响。f m e a 一般包括以下几个步骤： ( 1 ) 分析每一个故障的类型，和发生的次序，故障的起因以及影响。 ( 2 ) 将故障按照相应的特性一一分类，包括可推断性可诊断性，可检测性，设备 可替换性，可补偿性以及操作规定。 对于一次典型的f m e a 分析，基本的资料准备应该有： ( 1 ) 系统结构； ( 2 ) 系统的隐藏情况，操作情况，控制和维护情况； ( 3 ) 系统的内外部环境； ( 4 ) 系统的模型； ( 5 ) 系统的软件； ( 6 ) 系统的边界； ( 7 ) 系统的功能构造； ( 8 ) 系统功能结构的表现形式； ( 9 ) 工艺流程图，设备布置图等： ( 1 0 ) 故障的严重度和修正手段 1 3 5 什么一如果分析方法 什么如果分析方法由国际化学工程师联合会在1 9 8 5 年首次提出，它以一系列的问 题丌始，以此来作为辨识危险的手段。除了安全检查表法，什么一如果分析方法可能是 最古老的危险辨识方法，但至今仍很流行。什么如果分析法一般的问题比如有：“什 么使如果管子泄露了呢? ”，“什么使如果流量控制阀失效了呢? ” 问题也并不是必须都要以什么或如果来开头，其它一些用语有时也用到。 这种方法实际上是由分析小组的成员以问这种问题的方式来对整个设计做一个回 顾和检查，通常都表现为一个检查表格的形式。 1 3 6 危险指数评价法 一系列的指数评价方法的发展对于多样化的安全评价提供了丰富的方法。这些方法 包括：道指数法，蒙德法和日本劳动省化工企业六步骤安全评价法。 这种方法是目前为止，应用的最广泛的是由美国的道化学公司开发，用来对火灾和 爆炸的危险性进行评价。 过程工业安全预评价技术开发 道化学公司 1 0 1 于1 9 6 4 年提出了火灾爆炸指数的第一版，之后又经过了7 次的更新。 起初的三个版本主要是对指数的确定做了改进和精确。第四版时描述了简单一致的指 数，并提出两个全新的概念：最大预计损失( m p p d ) 和毒性指数。第五版形成了一个 危险评价体系。它包括指数计算方法的改进，增加了对新的折扣系数的考虑和根据最大 可能停产日数来计算停产损失。第六版对评估背景中做了补充，包括增加商业因素的间 歇的影响和物质毒性预防措施折扣系数的简化。第七版没有实质性的改变，只是在第六 版的基础上做了些小的修改，使方法的应用可以变的更加方便。其评价步骤如下： ( 1 ) 确定工艺单元 在充分了解所评价工厂各设备间的逻辑关系基础上，确定对工艺有影响的单元；一 般而言，评价单元的选择内容是：物质的潜在化学能、危险物质的数量、资会密度、操 作压力与操作温度、导致以往事故的要点。 ( 2 ) 确定物质系数( m f ) 物质系数是对单元内部能量的估计，它表征的是在发生火灾、爆炸过程中潜在能量 的释放尺度。 ( 3 ) 计算一般工艺危险系数( f 1 ) 、特殊工艺危险系数( f 2 ) 和修j 下系数 一般工艺危险包括：放热反应、吸热反应、物质的处理和输送、封闭式结构的单元、 通道、排放和泄露控制；特殊工艺危险系数包括：毒性物质、负压、爆炸极限附近的操 作、可燃性粉尘、操作及释放压力、低温、易燃及化学活泼性物质的重量、腐蚀与磨损、 泄露、使用明火、热油交换系统、转动设备等。同时还要求出相应的修正系数。 ( 4 ) 计算单元危险系数f 3 和损害系数 单元危险系数：，32 ，l 。，2 ； 损害系数是物质系数和单元危险系数的函数，可通过图表查出。 f 5 ) 计算火灾爆炸指数f & e 和影响区域 火灾爆炸指数f & e 2 ，3 。m f ( 6 ) 计算基本最大可能财产损失( b a s i cm p p d ) 查出单元影响区域的所有财产价值，并利用其求出b a s i cm p p d 。 ( 7 ) 计算实际最大可能财产损失( a c t u a lm p p d ) 考虑到由于在设置了各种合理的防护装置、元件后，事故的实际最大可能财产损失 有减少的趋势。 ( 8 ) 计算最大可能停工、停厂损失 人连理工大学硕士学位论文 在实际最大可能财产损失的基础上，根据图表可以计算出最大可能损失工作日 ( m p d o ) 和停产时间，从而计算出停工、停产损失。 1 4 计算机辅助h a z o p 技术的研究进展 1 4 1 逻辑化的计算机辅助h a z o p 阶段 初期的计算机辅助h a z o p 技术是基于逻辑化的计算机辅助h a z o p 软件。此类软 件可以减轻人工的工作量，但无法协助人工进行智能化的分析，也无法从根本上提高 h a z o p 分析的质量。 1 9 8 9 年开发的s a n d o c 软件是安全分析文本说明的计算机程序。 1 9 9 0 年p r i m a t e c h i n c 公司开发完成了商用化的、可以在p c 机上运行的h a z o p 软 件，也属于文字处理类型。 2 0 0 0 年，能在微机上运行的危险审查软件h a z a r d r e v i e w l e a d e r 开发完成，并且 达到了商用化。该软件提供了由人工专家组进行h a z o p 分析时的一种“模板”式的工 具，可以在软件提供的表格和索引的“导航”下，完成比较规范的人工h a z o p 分析。 同时软件可以辅助生成h a z o p 文本说明，结果文件能在微软公司的多种文字与表格处 理软件中共享。h a z a r d r e v i e w l e a d e r 是种较成熟的计算机辅助h a z o p “模板”和 文字处理软件，没有危险识别和分析功能。 我国在进入2 0 0 0 年以后，才丌始对h a z o p 技术有了广泛的研究。主要集中于对 于该技术的介绍、推广和在实践中的一些应用，停留于人工h a z o p 分析阶段 1 1 - 1 5 】。在 2 0 0 4 年由天津大学化工学院陈旭、张秀娟和邵东生 1 q 开发了一种面向过程工业的 h a z o p 分析辅助软件。软件采用v i s u a lb a s i c6 0 开发，数据存储在m i c r o s o f ta c c e s s 数据库中，软件是一种逻辑化的辅助，主要输入数据是h a z o p 分析的会议记录，以格 式化报表为输出数据，主要目的是减轻h a z o p 秘书的书面工作，提高工作效率及工作 质量。2 0 0 2 年，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院也完成了类似的微机 软件系统。此项研究停留于逻辑化的辅助的阶段，软件本身无法实现任何单步分析或自 动分析。 1 42 智能化的计算机辅助h a z o p 阶段 8 0 年代末期，开始有一些学者开展智能化h a z o p 技术的研究，并进行了大量的工 业应用的实践。 1 9 8 7 年，p a r m a r 和l e e s 1 7 j s 采用基于规则的方法进行自动h a z o p 分析，并用于 一个水分离系统的危险识别。他们将单元过程中故障传播的知识表达为定性传播方程， 过程j 二业安全预评价技术开发 把工厂p & i d s 图分解为由管道、泵、阀门所组成的“线”( 1 i n e ) ，其中有过程物流通 过。控制回路由变送器、控制器和控制阀组成。流程中的旁路表达成一个独立的过程单 元。h a z o p 分析，是把一个“线”中的某一个过程变量的偏离作为开始点，非正常原 因采用搜索初始事件得到，不利后果采用搜索终点( 端) 事件得到。此方法的缺点是只 能找到直接的原因和后果。而完备的h a z o p 必须考虑所有的非正常原因，并找到在全 流程中偏离传播导致的后果。该自动h a z o p 识别系统采用f o r t r a n 7 7 和p r o l o g 语言编 写，其知识库仅表达了给定的过程，用于其它过程系统非常困难。同时软件只适用于小 工厂系统，不适合于大规模工厂系统。 1 9 8 9 年w a t e r 和p o n t o n l l 9 1 试验采用半稳态定性仿真方法进行h a z o p 分析。此方法 包含有大量组合数限制了其应用。该定性仿真程序用p r o l o g 语言丌发，在s u n 3 5 0 工作 站上运行。他们的研究报告指出，即使是对于小系统，定性仿真所耗用的机时比数值仿 真还要多，由于时间的大量耗费使该技术并不适合于工程应用。 1 9 9 0 年k a r v o n e n 、h e i n o 和s u o k a s 2 0 l 在k e e “专家系统”外壳上开发了一种基于 规则的“专家系统”原型h a z o p e x 软件。h a z o p e x 的知识库中具有过程系统的结构 和搜索原因及后果的“规则”。用于搜索潜在原因的规则有如下形式： “i f 偏离娄型a n d 过猩结担筮鲑t h e n 澄查愿固” 这