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风险管理危险与可操作性研究HAZOP培 训讲稿 危险与可操作性研究?HAZOP?第1页第一部分概述第二部分基本概念和术语第三部分分析工作程序第四部分其他形式的HAZOP分析方法第五部分举例第六部分课堂练习第2页第一部分概述第3页 一、名称HAZOP?Hazard andOperability Study危险?性?与可操作性研究?Hazard andOperability Analysis危险?性?与可操作性分析第4页 二、方法由来HAZOP分析方法是英国帝国化学工业公司?ICI?为解决除草剂制造过程中的危害于1960年代发展起来的一套以引导词?Guide Words?为主体的危害分析方法?用来检查设计的安全以及危害的因果。 第5页HAZOP分析方法是用来识别和估计过程的安全方面的危险以及操作性问题?虽然这些操作性问题可能没有什么危险性?但通过可操作性分析以保证装置达到设计能力。 该分析方法最初是为缺乏预报危险和操作性问题经验的分析组设计的?但发现该方法同样适用于已投入运行的工艺过程。 第6页 三、方法的基础方法是基于这样一个基本概念?即各个专业、具有不同知识背景的人员所组成的分析组一起工作比他们独自一人单独工作更具有创造性与系统性?能识别更多的问题。 Brain Storming?头脑风暴?第7页ICI对HAZOP分析的最初定义是?HAZOP分析是各专业人员组成的分析组对工艺过程的危险和操作性问题进行分析?这些问题实际上是一系列的“偏差”偏离设计工艺条件。 虽然可能一个人也能完成整个过程的HAZOP分析?但这种分析不能被称为HAZOP分析。 第8页 四、适用范围它通过系统分析新设计或已有工厂的生产工艺流程和工艺功能?来评价设备、装置的个别部位因误操作或机械故障而引起的潜在危险?并评价其对整个工厂的影响。 特别适合于化学工业系统的风险评价。 第9页 五、分析的目的HAZOP分析的目的是系统、详细地对工艺过程和操作进行检查?以确定过程的偏差是否导致不希望的后果。 该方法可用于连续或间歇过程?还可以对拟订的操作规程进行分析。 HAZOP分析组将列出引起偏差的原因、后果?以及针对这些偏差及后果已使用的安全装置?当分析组确信对这些偏差的保护措施不当时?将提出相应的改进措施。 第10页 六、该分析方法的优点相互促进、开拓思路因此?成功的HAZOP分析需要所有参加人员自由地陈述他们各自的观点?不允许成员之间的批评或指责以免压制这种创造性过程。 但是?为了让HAZOP分析过程高效率和高质量?整个分析过程必须有一个系统的规则、按一定的程序进行。 第11页 七、分析的成败关键?分析研究所依据的制造过程图表及有关数据?小组成员的专业技术和洞察能力?小组成员运用此方法帮助其想象动作偏离、原因和后果的透视能力?小组成员具备事故严重性分析能力?尤其是对已指出的危害?在评估其严重性之时能对危害可能引起的严重性大小?具有衡量其轻重之感。 第12页第二部分基本概念和术语第13页项目说明工艺单元或分析节点具有确定边界的设备?如两容器之间的管线?单元?对单元内工艺参数的偏差进行分析?对位于PID图上的工艺参数讲行偏差分析操作步骤间隙过程的不连续动作?或者是由HAZOP分析组分析的操作步骤?可能是手动、自动或计算机自动控制的操作?间隙过程每一步使用的偏差可能与连续过程不同工艺指标确定装置如何按照希望的操作而不发生偏差?即工艺过程的正常操作条件?采用一系列的表格?用文字或图表进行说明?如工艺说明、流程图、管道图、PID图等引导词用于定性或定量设计工艺指标的简单词语?引导识别工艺过程的危险工艺参数与过程有关的物理和化学特性?包括概念性的项目如反应、混合、浓度、pH值及具体项目如温度、压力、相数及流量 一、常用HAZOP分析术语第14页项目说明偏差分析组使用引导词系统地对每个分析节点的工艺参数?如流量、压力等?进行分析发现的一系列偏离工艺指标的情况?如无流量、压力高等?偏差的形式通常是“引导词+工艺参数”原因发生偏差的原因?一旦找到发生偏差的原因?就意谓着找到了对付偏差的方法和手段?这些原因可能是设备故障、人为失误、不可预见的工艺状态?如组成改变?外部的破坏?如电源故障?等等后果偏差所造成的结果?如释放出有毒物质?分析组常常假定发生偏差时已有安全保护系统失效?不考虑那些细小的与安全无关后果安全保护指设计的工程系统或调节控制系统?用以避免或减轻偏差发生时所造成的后果?如报警、联锁、操作规程等?措施或建议修改设计、操作规程、或者进一步进行分析研究?如增加压力报警、改变操作步骤的顺序?的建议第15页 二、HAZOP分析引导词及其意义引导词意义NONE?空白?设计或操作要求的指标和事件完全不发生?如无流量?无催化剂MORE?过量?同标准值相比?数值偏大?如温度、压力、流量等数值偏高LESS?减量?同标准值相比?数值偏小?如温度、压力、流量等数值偏低AS WELLAS?伴随?在完成既定功能的同时?伴随多余事件发生?如物料在输送过程中发生组分及相变化PART OF?部分?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REVERSE?相逆?出现和设计要求完全相反的事或物?如流体反向流动?加热而不是冷却?反应向相反的方向进行OTHER THAN?异常?出现和设计要求不相同的事或物?如发中异常事件或状态、开停车、维修、改变操作模式第16页 三、常用HAZOP分析工艺参数流量时间频率混合温度pH值电压分离压力组成粘度添加剂液位速度信号反应引导词工艺参数偏差NONE?空白?FLOW?流量?NONE FLOW?无流量?MORE?过量?PRESSURE?压力?HIGH PRESSURE?压力高?AS WELLAS?伴随?ONE PHASE?一相?TWO PHASE?两相?OTHER THAN?异常?OPERATION?操作?MAINTENANCE?维修?第17页 四、使用引导词时的注意事项引导词用于两类工艺参数?一类是概念性的工艺参数如反应、混合?另一类是具体的工艺参数如压力、温度。 parameters guidewords guidewords guidewords guidewords第18页对于概念性的工艺参数?当与引导词组合成偏差时?常发生歧义?如“过量+反应”可能是指反应速度快?或者是指生成了大量的产品。 此外有些引导词与工艺参数组合后可能无意义或不能称之为“偏差”?如“伴随+压力”。 对具体的工艺参数?有必要对一些引导词进行修改。 此外?分析人员可能发现有些偏差的物理意义不确切。 例如?当考虑“温度”这个工艺参数时?一般只能选取“过量”和“减量”这两个引导词?而偏差就变成“过量十温度”或“减量十温度”?显然其物理意义就不确切。 第19页引导词的外延和内涵的拓展?如?对“时间”而言?引导词“异常”就是指“快”或“慢”?对“位置”、“”、“目的”而言?引导词“异常”就是指“另一个”?对“液位”、“温度”、“压力”而言?引导词“过量”就是指“高”和“低”。 引导词工艺参数偏差空白流量过量流量减量流量伴随流量部分流量相逆流量异常流量无流量流量大流量小输送过程中有其他物质物质含量不足反向输送输送的不是该物质课堂练习第22页第三部分分析工作程序第23页 一、分析的基本步骤?分析的准备?完成分析?编制分析结果报告。 第24页准备分析资料?PID?PFD?HAZOP分析经验知识/经验会议组织态度分析组进行HAZOP分析分析结果文件偏差表格分析结果处理/实施建议措施安全保护后果原因第25页 二、分析的准备 1、分析组的组成危险分析组的组织者应当负责组成有适当人数且有经验的HAZOP分析组。 HAZOP分析组最少由4人组成?包括组织者、记录员、两名熟悉过程设计和操作的人员。 虽然对简单、危险情况较少的过程而言?规模较小的分析组可能更有效率?但5?7人的分析组是比较理想的。 如果分析组规模太小?则由于参加人员的知识和经验的限制将可能得不到高质量的分析结果。 小组召集人应具备工业安全及实际进行危害分析及实际进行危害及可操作性分析经验的资深工程师担任。 生产工程师?熟悉基本设计、程序模拟?系统工程师?熟悉生产线及仪器图及基本设计规范?品质工程师?熟悉标准操作步骤及标准?仪控工程师?具备设备及控制系统选择经验?安全工程师?了解安全标准、法规、安全管理等?其他专业人员?工业卫生专业人员、电机工程师、维修工程师等。 第26页 2、确定分析的目的、对象和范围分析的目的、对象和范围必须尽可能的明确。 分析对象通常是由装置或项目的负责人确定的?并得到HAZOP分析组的组织者的帮助。 应当按照正确的方向和既定目标开展分析工作?而且要确定应当考虑到哪些危险后果。 第27页 3、获得必要的资料在进行HAZOP分析工作之前?必须收集下列资料或数据?流程图、管线及仪表图、设计标准?流程说明、质能平衡、生产计划、生产目标?设备规格、设备布置图?公共及支援设施说明?操作步骤及维修计划第28页 4、将资料变成适当的表格并拟定分析顺序为了让分析过程有条不紊?分析组的组织者通常在分析会议开始之前要制定详细的计划?必须花一定的时间根据特定的分析对象确定最佳的分析程序。 连续过程?已更新的图纸?初步偏差目录?工作表间歇过程?操作程序第29页 5、安排会议次数和时间?每个分析节点平均需20?30分钟?每个设备分配2?3小时每次会议持续时间不要超过4?6小时?最好安排在上午?而且分析会议应连续举行。 最好把装置划分成几个相对独立的区域?每个区域讨论完毕后?会议组作适当修整?再进行下一区域的分析讨论。 对于大型装置或工艺过程?可以考虑组成多个分析组同时进行?由某个分析组的组织者担任协调员?协调员首先将过程分成相对独立的若干部分?然后分配给各个组去完成。 第30页 三、完成分析HAZOP分析需要将工艺图或操作程序划分为分析节点或操作步骤?然后用引导词找出过程的危险。 得到的结果为?偏差的原因、后果、保护装置、建议措施?需要更多的资料才能对偏差进行进一步的分析。 选择节点或操作步骤解释工艺指标或操作步骤选择某工艺参数或任务根据后果、原因及保护估计风险提出措施下一个引导词下一个工艺参数下一个节点的操作步骤识别已有避免偏差的保护装置分析偏差后果?假设所有保护失效?使用引导词于工艺参数或任务建立有意义的偏差列出偏差的可能原因第31页会议组织者应注意的问题HAZOP分析的组织者把握分析会议上所提出的问题的解决程度很重要?为尽量减少那些悬而未决的问题?他应当?每个偏差的分析及建议措施完成之后再进行下一偏差的分析?在考虑采取某种措施以提高安全性之前应对与分析节点有关的所有危险进行分析。 为保证会议的高效率?组织者必须牢记以下几点?不要与分析组成员对抗?认真听取所有成员的意见?在会议进行过程中?不允许任何人有抵触?必要的休息以保持旺盛的精力。 第32页 四、编制分析结果文件HAZOP分析记录表分析人员?图纸号?会议日期?版本号?序号偏差原因后果安全保护建议措施分析节点或操作步骤说明?确定设计工艺指标第33页DAP工艺过程HAZOP分析结果表?节选?分析人员?HAZOP分析组图纸号?97-0BP-57100会议日期?10/10/1999版本号?3序号偏差原因后果安全保护建议措施1.0容器液氨贮槽?在环境温度和压力下进料?如图5.11.1高液位氨站来液氮量太大?液氨贮槽无足够容积氨贮槽液位指示器因故障显示液位低氨可能释放到大气中贮槽上装有液位显示器氨贮槽上装有安全阀检查氨站来液氮量以保证液氨贮槽有足够容积考虑将安全阀排出的氨气送人洗涤器考虑在氨贮槽上安装独立的高液位报警器示例第34页第三部分其他形式的HAZOP分析方法第35页对基于引导词的HAZOP分析方法有两种基本的变化?l?分析组识别偏差的方式不同?2?编制HAZOP分析结果文件的方式不同。 第36页 一、偏差的识别 1、基于偏差库的方法基于偏差库的方法非常类似于基于引导词的方法。 在HAZOP分析会议之前?HAZOP组织者或记录员应该对标准偏差库进行调查?以确定每个节点或操作步骤的偏差是恰当的。 此外?不取决于组织者或记录员划分分析节点的熟练程度?如果分析人员确信某些偏差在节点的上游或下游可以分析它们的影响?则在该节点不分析这些偏差。 第37页节点类型偏差塔贮槽/容器管线热交换器泵高流量低/无流量高液位低液位高界面低界面高压力低压力高温度低温度高浓度低浓度逆/反向流动管道泄漏管道破裂泄漏破裂根据节点类型建立的偏差库例第38页 2、基于知识的方法基于知识的方法是一种特殊的基于引导词的HAZOP分析?但所使用的引导词部分或全部分析组的知识和特殊的检查表。 这种知识库用来对当前设计与根据以往装置经验建立的并形成文件的基本设计实践相比较?这种HAZOP分析的前提是分析组成员对大量的设计标准非常熟悉?这种方法的优点是过去的经验转化为实践?而且在装置的设计和建设过程的各个阶段都可使用。 第39页 二、编制分析结果文件的方法 1、偏差到偏差的HAZOP表在偏差到偏差?DBD?方法中?所有的原因、后果、保护装置及建议措施都与一个特定的偏差联系在一起?但该偏差下单个的原因、后果、保护装置之间没有关系?因此?对某个偏差所列出的所有原因并不一定产生所列出的所有后果?换句话说某偏差的原因?后果?保护设施?之间没有对应关系。 例如?蒸汽流量高和外部着火均能导致温度升高?但喷淋系统只对着火起安全保护作用。 用DBD方法得到的HAZOP分析文件表需要阅读者自己推断原因、后果、保护设施及建议措施之间的关系。 DBD方法应用较多?主要是因为所需时间少而且其长度与其他方法相比也少得多。 第40页 2、原因到原因的HAZOP表在原因到原因?CBC?方法中?表中原因、后果、保护设施及建议措施之间有准确的对应关系。 分析组可以找出某一偏差的各种原因?每个原因单独对应着某个?或几个?后果以及保护设施。 例如对偏差“泵泄漏”?第一个原因是由于密封故障?表中将列出所有与密封故障有关的后果、安全设施及建议措施?然后再分析其他原因?可能是泵壳法兰故障。 因此?CBC处理的数据比DBD准确得多?而且CBC能减少歧义。 例如?液位控制器失效可能导致高液位?但是同一个液位控制器也许就是对付高流量引发高液位的安全保护装置?按照DBD的方式?同一项目既是原因又是安全保护装置将引起混淆。 因此?为准确起见?最好使用CBC方式。 第41页 3、只有异常情况的HAZOP表在这种方法中?表中只包含那些分析组认为原因可靠、后果严重的偏差?这种方法的优点是分析时间和表格长度大大缩短?但缺点也是明显的?最大的缺点是这样的分析几乎不可能完整?如果这份报告是提交给有关安全管理机构的话显然是不行的。 这种方法可与CBC和DBD一起使用。 第42页 4、只有建议措施的HAZOP表这种方法被认为能最大地减少HAZOP分析文件的长度?这种方法只记录分析组作出的提高安全的建议措施。 这些建议措施可供风险管理决策使用。 这种方式能节省大量时间?但无法显示分析的质量。 第44页第四部分举例第45页 一、工艺流程简介右图所示为磷酸氢二铵?DAP?生产的工艺流程图。 在该工艺中?磷酸溶液与氨水溶液加入到带夹套的搅拌反应釜中?磷酸与氨反应生成DAP?DAP是无任何危险的产品。 所生成的DAP放入一敞开贮槽中。 在氨水溶液贮槽、磷酸溶液贮槽及反应釜上都安装了安全阀。 第46页 二、分析过程将引导词用于工艺参数?对连接DAP反应器的磷酸溶液进料管线进行分析?分析节点?连接DAP反应器的磷酸溶液进料管线设计工艺指标?磷酸以某规定流量进入DAP反应器引导词?空白工艺参数?流量偏差?空白+流量=无流量后果?1.反应器中氨过量?导致2.未反应的氨进入DAP贮槽?结果是3.未反应的氨从DAP贮槽中逸出到封闭的工作区域4.损失DAP产品原因?1.磷酸贮槽中无原料2.流量指示器?控制器因故障显示值高3.操作人员将流量控制器设置过低4.磷酸流量控制阀因故障关闭5.管道堵塞6.管道泄漏或破裂安全保护?定期维护阀门B建议措施?1.考虑安装当进入反应器的磷酸流量低时报警?停车系统2.保证定时检查和维护阀门B3.考虑使用DAP封闭贮槽?并连接洗涤系统第47页 三、分析结果表DAP工艺过程HAZOP分析结果表?节选?分析人员?HAZOP分析组图纸号?97-0BP-57100会议日期?10/10/1999版本号?3序号偏差原因后果安全保护建议措施1.0容器液氨贮槽?在环境温度和压力下进料?如图5.11.1高液位氨站来液氮量太大?液氨贮槽无足够容积氨贮槽液位指示器因故障显示液位低氨可能释放到大气中贮槽上装有液位显示器氨贮槽上装有安全阀检查氨站来液氮量以保证液氨贮槽有足够容积考虑将安全阀排出的氨气送人洗涤器考虑在氨贮槽上安装独立的高液位报警器第48页分析人员?HAZOP分析组图纸号?97-0BP-57100会议日期?10/10/1999版本号?3序号偏差原因后果安全保护建议措施2.0管线氨送人DAP反应器的管线?进入反应器的氨流量为x kmol?h?压力z Pa2.1高流量氨进料管线上的控制阀A因故障打开流量指示器因故障显示流量低操作人员设置的氨流量太高未反应的氨带到DAP贮槽并释放到工作区域定时维护阀门A氨检测器和报警器考虑增加液氮进入反应器流量高时的报警?停车系统确保定时维护和检查阀门A在工作区域确保通风良好?或者使用封闭的DAP贮槽第49页分析人员?HAZOP分析组图纸号?97-0BP-57100会议日期?10/10/1999版本号?3序号偏差原因后果安全保护建议措施2.9泄漏腐蚀磨蚀外来破坏密封故障维护失误少量的氨连续泄漏到封闭的工作区域定期对管线进行维护操作人员定期检查DAP工艺区域在工作区域保证通风良好第50页分析人员?HAZOP分析组图纸号?97-0BP-57100会议日期?10/10/1999版本号?3序号偏差原因后果安全保护建议措施3.0容器磷酸溶液贮槽?酸在环境温度和压力下进料?图5.1?3.7磷酸浓度低供应商供给的磷酸浓度低送入进料贮槽的磷酸有误未反应的氨带人DAP贮槽并释放到封闭的工作区域磷酸卸料和输送规程氨检测器和报警器保证实施物料的处理和接受规程在操作之前分析贮槽中的磷酸浓度保证封闭工作区域通风良好或使用封闭的DAP贮槽第51页分析人员?HAZOP分析组图纸号?97-0BP-57100会议日期?10/10/1999版本号?3序号偏差原因后果安全保护建议措施4.0管线磷酸送入DAP反应器的管线?磷酸进料流量x kmol?h?压力y Pa4.2低?无流量磷酸贮槽中无原料流量指示器因故障显示流量高操作人员设置的磷酸流量太低磷酸进料管线上的控制阀B因故障关闭管道堵塞管道泄漏或破裂未反应的氨带入DAP贮槽并释放到封闭的工作区域定期维护阀门B氨检测器和报警器考虑增加磷酸进入反应器流量低时的报警?停车系统保证定期维护和检查阀门B保证封闭工作区域通风良好或使用封闭的DAP贮槽第52页分析人员?HAZOP分析组图纸号?97-0BP-57100会议日期?10/10/1999版本号?3序号偏差原因后果安全保护建议措施5.0容器DAP反应器?反应温度x?压力y Pa5.10无搅拌搅拌器电动机故障搅拌器机械联接故障操作人员未启动搅拌器未反应的氨带入DAP贮槽并释放到封闭的工作区域氨检测器和报警器考虑增加反应器无搅拌时的报警/停车系统保证封闭工作区域通风良好或使用封闭的DAP贮槽第53页分析人员?HAZOP分析组图纸号?97-0BP-57100会议日期?10/10/1999版本号?3序号偏差原因后果安全保护建议措施6.0管线DAP反应器到DAP贮槽的输出管线?产品流量kmol?h?压力x Pa6.3逆或反向流动无可靠原因无严重后果分析人员?HAZOP分析组图纸号?97-0BP-57100会议日期?10/10/1999版本号?3序号偏差原因后果安全保护建议措施7.0容器DAP贮槽?在环境温度和压力下贮存DAP产品?图5.1?7.1高液位从反器来的流量太大未输关到下一工序DAP从DAP贮槽中溢出到工作区域导致操作问题?DAP对人员无危险?操作人员观察DAP贮槽液位考虑在D