工艺安全绩效指标介绍.docx

容操 压力 报警、停 变更 主 动 逃 生 器作 释放和 被壁控车装置 控制和 入制 装置动 消 场防危害（化学品）图 1 瑞士奶酪模型事故与保护层漏洞工艺安全绩效指标介绍张晓华，刘 勃(中国石化安全工程研究院，山东青岛 266071)摘 要：介绍了根据瑞士奶酪模型事故与保护层漏洞所设置的工艺安全绩效指标体系， 探讨了美国石油学会标准的工艺安全绩效指标及 分级，列举了每一级指标的具体指标和数据收集 要求，并具体介绍了杜邦公司的工艺安全绩效指 标体系，为国内企业提供参考。关键词：工艺安全 绩效指标 杜邦公司1 原理工艺安全事故一般不是由单一的严重故障造 成的，而是由多个事件或故障同时发生导致的。多个系统同时或连续失效的关系最早由英国心理学 家詹姆斯里森于 1990 年在“瑞士奶酪模型”中提出。在这个模型中，威胁由多个保护层的弱点或“漏洞”组成。当这些孔对齐时，威胁则有可能造 成伤害，见图 1。自 bp 公司 2005 年发生德克萨斯炼油厂事故后，国际石油石化行业开始意识到人身伤害绩 效指标大部分是由于个人作业造成的，如高处作业、进入受限空间作业等，其结果不能反映工艺安全的问题，而工艺安全系统失效则将会导致灾 难性的事故。为了能够测量工艺安全绩效，美国 化学工程师协会化工过程安全中心 （ccps）于2009 年发布了领先和滞后工艺安全绩效指标， 美国石油学会（api）于 2010 年发布了与 ccps 思路一致的 石油化工企业工艺安全绩效指标（ansi/api 754）推荐规范。目前埃克森美孚、bp、 壳牌、陶氏、杜邦等国际化大公司都在应用与这 两个标准一致的工艺安全绩效指标。本文重点介 绍国际上通用的工艺安全绩效指标体系的原理、 内容、分级等。21s afety health & environment收稿日期：2012- 01- 04 作者简介:张晓华，高级工程师，1998 年毕业于 青岛化工学院化学工程专业，长期从事石油化 工行业 hse 管理研究工作，近几年从事企业 hse 绩效管理和行为安全研究。严重 事故轻微事故 未遂事件（如超压）操作纪律和管理体系的执行图 2 工艺安全绩效指标 4 层次、健康和hs e 绩效考核专栏环境2012 年第 12 卷第 2 期在瑞士奶酪模型中，控制危害因素的保护层有多层，包括主动措施和应急措施，每个保护层 可能有弱点或“漏洞”，当漏洞对齐时，危害就会 经过漏洞穿过保护层导致事故。而这些漏洞孔可 以是潜在的、刚形成的或人为造成的。工艺安全 保护层包括但不限于容器壁、操作控制 （防止超 温、超压、不期望的化学反应等）、压力释放装置、 报警和停车联锁、变更控制、消防、逃生和入场 等，而控制这些保护层的有效性则依赖于设备本 质安全、检测、预防维护、管理程序、人员执行力 等。安全事件中的泄漏与环境事件中的泄漏不同，环境事件中的泄漏是指泄漏至环境中可能造成生态 影响，而工艺安全事件中的泄漏是第一保护层失 效导致的泄漏，即便进入夹层或围堰也都属于工 艺安全事件。api、ccps 标准中泄漏等级以每小 时泄漏的量来判断。由上述可知，工艺安全事故为任何物料无计 划或无控制的释放，可造成以下一个或几个后 果：a) 人员伤害或疾病、死亡。b) 火灾或爆炸。c) 社区疏散或采取环境恢复、保护措施。d) 物料或压力释放。api 将事故分为严重事故和轻微事故。严重 事故包括导致死亡的事故，或损失超过 25 000美元的火灾爆炸，引起人员疏散或达到 1 级释放 阈值的泄漏；轻微事故包括导致可记录伤害的事故，或损失超过 2 500 美元的火灾爆炸，达到 2级释放阈值的泄漏等。ccps 将事故分为 4 级。但 二者物料泄漏分级使用同一个释放阈值表，该化学品泄漏阈值表按照化学品的毒性区域、易燃 性、可燃性等罗列了每一类、每一种物质的释放阈值。2.2 第三级工艺安全绩效指标对安全系统 的威胁 / 未遂事件第三级绩效指标代表了保护层系统遭受威 胁，也可称为未遂事件指标，其提供了识别和纠正保护层漏洞的机会。第三级绩效指标通常供公司 内部使用，可在公司局域网公开以便共享学习。包括但不限于以下指标：a) 安全操作限值偏离。b) 第一防护层检查或测试结果在可接受范 围之外。c) 安全系统激活。d) 其他第一保护层失效情况。e) 找出其他被认为是有意义的行动。2.2.1 安全操作限值偏离 安全操作限值偏离是指工艺参数的偏差超过了运行阶段设置的安全操作限值。图 3 描述了正常的操作水平、高 / 低报警限值和安全操作限值 之间的关系。超过安全操作限值代表不能通过手动和仪表自动化系统调节将工艺恢复到已知的安 全状态。2 工艺安全绩效指标与分级海因里希事故金字塔的预测关系存在于工艺 安全事故关系中。api 754 标准推荐的工艺安全绩效指标依据此原理分为 4 个层次,如图 2。金字塔的等级代表着滞后与领先工艺安全指标的递进关系，第一级是最滞后的，第四级是 最领先的。工艺安全事故的数量是最滞后的绩效 指标，并代表防护层失效导致的严重事件，与低 层次指标结合使用可以为公司提供安全绩效评 估。2.1 第一级和第二级工艺安全绩效指标事 故目前 api、ccps 定义工艺安全事件是指来自工艺过程的任何物料，包括无毒和不可燃物料（例如，蒸汽、氮气、压缩 co2 或压缩空气），在第 一保护层无计划或受控失效导致物料释放的事 件；或者在情况略有改变时即可导致某物料从第 一保护层释放出的事件。第一保护层是指作为主 容器或用于加工、转移物料的储罐、容器、管道、 卡车、火车车厢或装置。根据定义可以看出，工艺22s afety health & environment安全安全操作极限 高位报警 正常操作水平低位报警图 3 储罐液位安全操作限值示例hs e 绩效考核专栏张晓华，等.工艺安全绩效指标介绍2012 年第 12 卷第 2 期d) 通过下游装置破坏排放到大气的泄压装置启动的数量和时间。2.3 第四级工艺安全绩效指标工作纪律和 管理制度执行第四级指标通常代表了保护层预防措施的绩效，主要由工作纪律和管理制度执行的指标组成。 第四级指标为识别和纠正管理系统的弱点提供了 机会，用于公司、企业内部报告。第四级绩效指标的选择不必包含工艺安全管 理系统的全部要素，选择部分能代表保护层控制 有效的、具有高预测能力、可操作的指标。包括但 不限于下列绩效指标：a) 工艺危害评估完成由有能力的团队按 时完成的工艺危害评估区域百分比。b) 隐患治理项目按计划完成隐患治理项目按计划完成的百分比 / 数量。c) 培训完成完成工艺安全所需的培训课 程，且通过技能考核的百分比。d) 工艺安全程序有效性按计划评审或改 进工艺安全所需的操作及维修程序的百分比。e) 作业许可遵守情况作业许可抽样能够 满足所有要求的百分比。包括受限空间作业、动火作业、盲板作业等。f) 关键设备检测按时完成的关键设备检 测的百分比。包括压力容器、储罐、管道系统、压力 释放装置、泵、仪表、控制系统、联锁和紧急停车系 统、应急响应设备等。g) 关键安全设备缺陷管理按计划维修或 临时保障措施的百分比。h) 防腐监测方案执行防腐监测方案所有 项目完成的百分比。i) 变更管理合格抽样满足所有变更管理要求的百分比。j) 设备开车前检查合格备用设备、关键 设备检修后开车成功率。k) 应急响应演练应急预案演练按计划完成率。数据收集应根据设计要求和风险评估情况全面收集温度、压力、流量、浓度偏离安全操作限值 的次数、时间。一个单一的初始事件可能导致多 个指标偏离操作限值，每个指标偏离都记作一个 单独的三层工艺安全未遂事件。2.2.2第一保护层壁厚检查或检测结果在可接 受范围之外根据壁厚测量结果，当壁厚超出压力可接受 范围时，则作为未遂事件进行记录。每个压力容器或常压储罐不合格记录为一个单独的未遂事件，无论壁厚的测试数量是多少。2.2.3 安全系统的激活 安全系统的激活，是用于防止第一保护层失效或降低失效的后果。要识别多个元素组成的安全系统。系统可能 包括传感器、逻辑解算器、驱动器，并最终旨在防止第一保护层失效；也可能包括安全阀、燃烧器或洗涤器，共同作用以减轻第一保护层失效的后 果。所有这些元素作为一个系统共同发挥作用， 无论在系统内部必须运行的设备数量有多少，须 作为单个事件计算。下述的任一种情况发生时， 将作为一个工艺安全未遂事件：a) 安全仪表系统激活。 b) 机械停车系统激活。 c) 泄压装置激活。不包括在定期设备测试或作为正常停车过程 时手动激活安全系统。安全系统激活一般是根据系统类型 （如联锁 停车、泄压装置、机械停车）分开计算。分类如下：a) 安全仪表激活的数量和时间。b) 机械停车激活的数量和时间。c) 直接排放到大气的泄压装置启动的数量和 时间。3企业工艺安全绩效指标举例杜邦公司工艺安全绩效指标杜邦公司自 2000 年开始实施工艺安全绩效 指标，主要包括事故指标和管理指标。3.1 工艺安全事故指标23s afety health & environment响或影响较小，、健康和hs e 绩效考核专栏环境2012 年第 12 卷第 2 期杜邦公司工艺安全事故指标分为 3 级,见表 1。表 1 杜邦公司工艺安全事故指标3.3 分层次管理 hse 绩效指标杜邦公司分层次管理绩效指标，总部重点关 注滞后指标，基层则更关注领先指标。上报至总部的指标包括：a) a/b/c 类事故数量。b) 内部工艺安全管理审核建议未关闭或延 期（数量）。c) 第二方工艺安全管理审核建议未关闭或延期（数量）。d) 计划未关闭或延期（数量）。e) 工艺危害分析建议未关闭或延期（数量）。f) 操作程序评审超期（每 3 年）（数量）。 g) 设施完整性测试或检查超期（数量）。 h) 现场领导批准的总的延期行动项。上报至工厂的指标包括：a) 员工（操作和机械）能力复训获取资质。b) 变更未关闭或延期技术建议或试验。c) 开车前审查建议未关闭或延期。d) 变更管理状态人员 90 天能力证明。e) 纠正措施未关闭或设施完整性检测或检查 发出的工作指令未关闭。f) 应急响应演练评审提出的建议未关闭或延期。杜邦公司事故数据库分类统计以下内容：a) 事故类型：火灾、爆炸、泄漏等。b) 事故发生时的状态：开车、正常、停车。c) 需要加强的要素。d) 需要加强的操作纪律。e) 事故中涉及的工艺设备。f) 财产损失。分类统计的信息能够提供教训学习和安全系 统改进的方向。3.2 工艺安全管理指标 杜邦公司工艺安全管理指标包括：a) 内部工艺安全管理审核建议未关闭或延期（数量）。b) 第二方工艺安全管理审核建议未关闭或 延期（数量）。c) 计划未关闭或延期（数量）。d) 工艺危害分析建议未关闭或延期（数量）。e) 操作程序评审超期（每 3 年）（数量）。f) 设施完整性测试或检查超期（数量）。g) 现场领导批准的总的延期行动项。h) 员工（操作和机械）能力复训获取资质。i) 变更未关闭或延期技术建议或试验。j) 开车前审查建议未关闭或延期。k) 变更管理状态人员 90 天能力证明。l) 纠正措施未关闭或设施完整性检测或检查 发出的工作指令未关闭。m) 应急响应演练评审提出的建议未关闭或 延期。4 结语仅用人身伤害指标不能说明安全绩效水平， 工艺安全绩效指标在近年来被国际石油石化行业所重视。工艺安全绩效指标包括事故指标、对安全系统的威胁指标、操作纪律和管理体系执行的指 标。滞后指标不但测量安全绩效而且提供了系统 改进的经验教训，领先性指标则起到促进预防措 施落实、查找管理缺陷和预测安全绩效的作用。近 年来各大石油石化公司所采用的工艺安全绩效指 标体系与 api、ccps 标准的推荐做法基本一致， 期望国内企业能够重视并应用工艺安全绩效指 标，以提高工艺安全管理水平。参考文献ansi/api 754 indicators for the refining and petrochemicalindustriessccps process safety leading and lagging metricssdavid e. cummings.the evolution and current status of process safety management metrics eb/ol. (2009- 01- 23).http:/www. .doi 10.1002/prs.10292（下转第 31 页）512324s afety health & environment分 类描 述内部报告a 类工艺安全事故 最严重的工艺安全 24 h 内报告至总 事故，包括现场或 部 总 裁 和 总 部 现场外的严重影响 hse 部门b 类工艺安全事故 中等到严重的工艺 72 h 内报告至总 安全事故，严重的 部 hse 部门现场影响c 类工艺安全事故 低等到中等严重的 在正式调查报告 工艺安全事故或未 结束后报告至全 遂事件，现场没有 球电子事故追踪 影数据库 主要用于趋势分析安全data format settings(sw1)on9 bits1 210 bits on(default)1 2on11 bits1 2on12 bits1 2图 2 sw1 设置方式on1 2 3 4 5 6 7 8 9 10图 3 sw2 设置方式安 全 技 术李延山.故障安全控制系统在丙烯腈装置中的应用2012 年第 12 卷第 2 期即 可实现转换功能 。 其 波 特 率 最 高 可 以 达 到115.2 kbps，使用 rs- 485/422 通讯时，需要设置数 据格式。sw1 用来设置数据格式，可以是 9、10、11、12 位（bits），默认的数据格式是 10 bits：1 起始 位，8 数据位，0 校验位，1 停止位。如果通讯参数不是“n,8,1”，则需要根据通讯参数来设置 sw1， 见图 2。通过完成上位机的相关设置等操作，即可实现远程通讯。通过设置 fsc 系统 com 卡、adam- 4520 模 块以及上位机的通讯方式、波特率、奇偶校验位及 起始位等详细参数，使其对应一致，经过调试，通 讯正常，实现了远程监视。5 效果通过技术改造与设备更新，现在操作人员已 经能够通过远程通讯系统对现场情况进行实时监视，达到了改造目的，避免了设备故障导致的停车 风险，保障了员工的职业健康。经一年多运行，整套装置平稳、安全。application of fail-safe control system inacrylonitrile unitsw2 用来设置 rs- 485 方式或设置 rs- 422通讯方式以及通讯波特率，见图 3。adam- 4520的出厂默认波特率是 9 600，当使用 rs- 422 方式 时，只需将 sw2 的第 10 位拨到“on”即可，表示选择的是 rs- 422 方式，1- 9 均为“off”，rs- 422可以自适应波特率。li yanshan(sinopec qilu company acrylic factory, shandong, zibo, 255068)abstract: application situation and problems of fail- safe control system in the acrylonitrile unit were introduced. hazop method was used to analyze problems and propose solutions. the system runs stable after its implementati