危险与可操作性分析技术演示文稿

1、危险与可操作性分析技术演示文稿第一页，共七十七页。危险与可操作性分析技术第二页，共七十七页。（一）什么是HAZOP技术HAZard and OPerability Study 危险与可操作性研究HAZard and OPerability Analysis 危险与可操作性分析由英国帝国化学（ICI）公司1974年开发，广泛用于化学工业、核工业，石油化工厂和近海石油钻井平台等领域的安全管理。第三页，共七十七页。HAZOP是从分析化工装置的参数、状态可能出现的各种偏离入手，分析这些偏离可能导致的危险后果，从而全面发现安全隐患，采取补救措施（增加安全设施或加强管理）.HAZOP工作小组必须由非常熟悉

2、化工装置的工程技术人员任组长，组员要由有经验的装置操作、工艺、设备、仪表、电气、安全、环境等专业的人员组成。第四页，共七十七页。博帕尔（Bhopal）事件第五页，共七十七页。博帕尔（Bhopal）事件第六页，共七十七页。事故案例：吉林石化分公司双苯厂“11.13”爆炸事故 事故简要经过：2005年11月13日，硝基苯精制岗位外操人员违反操作规程，在停止粗硝基苯进料后，1小时10分未关闭预热器蒸气阀门，导致预热器内物料汽化；恢复硝基苯精制单元生产时，操作人员违反操作规程先开启预热器蒸气阀门加热，后开启粗硝基苯进料泵进料，引起突沸，使预热器法兰松动，空气吸入系统，导致T101塔发生爆炸，并引起连锁

3、爆炸。事故重要教训之一：安全联锁保护措施不够。第七页，共七十七页。 爆炸吉林石化分公司双苯厂“11.13”爆炸事故第八页，共七十七页。实施HAZOP分析的必要性必须在事故发生之前识别出潜在危险！引发危险事故的原因具有多样性，发生事故的可能性无处不在，无时不有；传统安全设计技术存在缺陷；运行装置存在多种事故隐患重大事故时有发生解决之道：对系统进行HAZOP分析HAZOP分析可以帮助设计人员找到设计方案中的缺陷，提出建议措施，从设计方案上降低系统的风险；HAZOP分析可以帮助生产运行的企业系统、全面地查找潜在事故隐患，并采取措施予以消除；修正操作规程中的缺陷；是企业排查事故，预防重大事故的一种重要

4、方法第九页，共七十七页。（二）HAZOP分析方法1. HAZOP分析方法应用现状能够预期分析、发现问题，将危险消灭在最初阶段是人们最想得到的结果。这就是安全评价所要解决的主要问题。危险与可操作性分析方法以其分析全面、系统、细致等突出优势成为目前危险性分析领域最盛行的分析方法之一。第十页，共七十七页。英国石化有限公司制定的健康、安全和环境标准与程序（HSE8）中明确规定在项目设计阶段必须进行设计方案的HAZOP分析；德国拜尔公司1997年制定过程与工厂安全指导中规定，其所属工厂必须进行HAZOP分析并形成安全评估报告；美国政府颁布的高度危险化学品处理过程的安全管理（PSM）法规中也建议采用HAZ

5、OP方法对石油化工装置进行危险评估。第十一页，共七十七页。2. HAZOP分析使用范围HAZOP分析既适用于设计阶段，又适用于现有的生产装置。同时，对于连续生产过程和间歇生产过程都可以采用HAZOP分析。第十二页，共七十七页。3. HAZOP分析的作用（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分析组应包括设计者和操作人员等，采用系统分析的研究方法，以便能够识别出设计中存在的潜在危险。HAZOP既适用于新建装置，也适用于在役装置。第十三页，共七十七页。HAZOP生成的记录，为企业提供危险分析证明，并

6、应用于项目实施过程。HAZOP提供早期的措施与实际采取措施偏差之间的因果关系，以消除或降低风险。HAZOP只是识别技术，不是解决问题的方法。HAZOP不能看做纯粹的设计功能检查。HAZOP的优点是系统检查整套装置，而不是像设计人员那样只检查他们自己感兴趣的区域。第十四页，共七十七页。（2）为操作指导提供有用的参考资料HAZOP分析为企业提供系统危险程度证明，并应用于项目实施过程。对许多操作，HAZOP分析可提供满足法规要求的安全保障。HAZOP分析确定需采取措施，以消除或降低风险。第十五页，共七十七页。HAZOP能够为包括操作指导在内的文件提供大量有用的参考资料，因此应将HAZOP的结果全部告

7、知操作人员和安全管理人员。HAZOP可以减少较大比例设计原因和操作原因的事故。第十六页，共七十七页。4. HAZOP分析方法简介 HAZOP分析是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危害及操作性问题的结构化分析方法，方法的本质就是通过系列的会议对工艺图纸和操作规程进行分析。在这个过程中，由各专业人员组成的分析组按规定的方式系统的研究每一个单元（即分析节点），分析偏离设计工艺条件的偏差所导致的危险和可操作性问题。第十七页，共七十七页。头脑风暴（Brain Storming） 相关的多种专业、具有不同知识背景（装置操作、工艺、设备、仪表、电气、安全、环境等）的人员所组成的分析组一起工作比他们独自一人单独

8、工作更具有创造性与系统性，能识别更多的问题。HAZOP分析方法的基础第十八页，共七十七页。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、相数及流量等。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）进行分析发现的系列偏离工艺指标的情况；偏差的形式通常是“引导词+工艺参数”。 引导词+ 工艺参数= 偏差基本概念说明：第十九页，共七十七页。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 WELL

9、AS（伴随）ONE PHASE（一相）TWO PHASE（两相）OTHER THAN（异常）OPERATION（操作）MAINTENANCE（维修）工艺参数基本概念说明：第二十页，共七十七页。安全措施：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，分为：硬件控制措施（如报警、联锁、安全阀、爆破片等）；软控制措施（取样分析、巡检、作业许可等）。建议措施：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。基本概念说明：第二十一页，共七十七页。HAZOP分析示例 氨与磷酸混合反应生成磷酸氢二铵（DAP）HAZOP分析第二十二页，共七十七页

10、。DAP工艺流程简图第二十三页，共七十七页。 分析节点：DAP反应器； 设计工艺指标：在一定的温度和压力下搅拌反应； 选择引导词：NO（空白）； 工艺参数：搅拌； 偏差：空白+搅拌=无搅拌； 后果：未反应的氨带入DAP贮槽并释放到封闭的工作区域。第二十四页，共七十七页。原 因： 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。安全保护： 定期维护氨检测器和报警器。第二十五页，共七十七页。建议措施： 考虑安装反应器无搅拌时的报警停车系统； 确保工作区域通风良好，或者使用封闭的DAP贮槽。第二十六页，共七十七页。DAP工艺过程HAZOP分析结果表（部分）第二十七页，共七十七页。特点之

11、一：“集体智慧”实施关键： 通过审查会议的方法实现集体智慧；依据和基础： 相关的多种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。 头脑风暴（Brain Storming）第二十八页，共七十七页。特点之二：“引导词激发创新思维”常用引导词：无、增加、减少、早、晚、先、 后、伴随、部分、逆向、异常 常见参数： 流量、液位、压力、温度、组成、 时间、速度、转速、频率 化工HAZOP偏离句法（组合法得到合理偏离）: 例如： 无（NO） 流量 （FLOW） 无流量 增加（MORE） 压力（PRESSURE） 压力高 伴随（AS WELL

12、AS） 相（ PHASE） 两相 早（EARLY） 操作（OPERATION ） 操作超前 引导词 参数 偏离第二十九页，共七十七页。是是是是是否否否否否特点之三：“系统化与结构化审查”通过双重循环审查，实现“遍历”和“用尽”选择一条管线 选择偏离（例如流量小）流量小可能吗？有危险吗？或妨碍了有效操作吗？操作工是否知道这种流量小的情况？有何防止偏离和减缓后果的措施措施成本合理吗？ 确定安全措施 跟踪措施的落实 考虑其 它措施 过程的什么变化应告诉他们？还有新的偏离吗？ 考虑其它流 量小的原因系统化审查步骤示意图T. 克莱兹 （1999）第三十页，共七十七页。特点之三：“系统化与结构化审查”“H

13、AZOP是一种技术，它提供给人们机会，使他们的想象力能自由地发挥，以便考虑所有的危险或可操作问题。由于已经通过系统化的方法对每一个管线以及每一个危险源都依次考虑过了，从而减少了某事物出错的机会。” T. 克莱兹 （1999）引导词 偏离 双向分析偏离是故障传播的推动力查找事故的完整传播路径第三十一页，共七十七页。发起阶段准备阶段会议阶段报告编制与分发建议项跟踪落实 工作范围 报告的编制要求 各参与方的职责 组建分析团队 所需时间估计 工作日程安排 准备图纸文件 会议召集/行政准备（会议室等） 团队会议 危害识别及建议 记录会议内容 报告起草 报告审阅 报告分发 行动计划 跟踪完成建议项 说明完

14、成情况的记录人工HAZOP分析步骤第三十二页，共七十七页。（1）选择分析小组对于大型的、复杂的工艺过程，分析组一般由57人组成较为理想，包括设计、工艺或工程、操作、维修、仪表、电气、公用工程等。对相对较小的工艺过程，34人的分析组就可以了。HAZOP组长、工艺技术人员和设备技术人员的职责：5.HAZOP分析过程第三十三页，共七十七页。 HAZOP组长是所分析装置设备的管理者；小组领导的职责是：明确组员的职责；与工厂其他相关部门进行协调；保持小组的分析工作的方向；控制工作进度；实施质量检查和数据的审核；停止和提交已完成的项目。第三十四页，共七十七页。 工艺技术人员装置HAZOP分析节点的划分；确

15、定系统和设备的工艺操作条件；根据设备的工艺条件、环境、材质和使用年限等评价失效机理的类型、敏感性和对设备的破坏程度。第三十五页，共七十七页。 设备技术人员职责是确定设备的条件数据和历史数据；提供所需的装置和设备的设计数据和规范；提供对必要的历史检测数据的比较；分析偏差的设备方面的原因、后果和措施等。第三十六页，共七十七页。(1) 工艺流程图（PFD）；(2) 管道和仪表图（P&ID）；(3) 物料流说明(4) 组分物性(5) 装置结构(6) 操作说明(7) 运行数据(8) 故障与原因模式(9) 变量影响关系（2）技术资料准备第三十七页，共七十七页。（3）小组会议 一旦资料收集齐全时，小组领导就

16、负责组织会议，合理制定会议计划。通常需要估算整个过程所需的时间，然后组织者可以开始安排会议的地点、次数和时间，以保证会议高效率。第三十八页，共七十七页。（4）HAZOP分析培训培训不仅是为了使工作人员具备实施HAZOP项目所需要的能力，使之能担负责任，而且还是一个企业与HAZOP技术服务商进一步沟通的机会。第一阶段培训的对象是企业的管理层和参与HAZOP项目的有关部门和人员，培训内容主要对HAZOP方法的理解和项目的管理和控制方面，希望使企业的管理层和各职能部门能够认可HAZOP方法和了解自己在整个项目中的职责；第三十九页，共七十七页。第二阶段的培训主要是面向HAZOP项目的具体参与者，即HA

17、ZOP工作组的人员。培训主要是具体的HAZOP的工作要求和流程，明确HAZOP小组成员在这个团队中的角色，培训完成指定工作所需要的技能。第四十页，共七十七页。培训的内容：HAZOP原理；HAZOP风险评估的原理及所采用HAZOP方法的介绍；HAZOP工作组的组成和职责；数据的采集；数据的审核和缺失数据的处理。第四十一页，共七十七页。（5）开展HAZOP分析HAZOP分析需要将工艺图或操作程序划分为若干分析节点或工艺单元，分析组对每个节点使用所有引导词依次进行分析，得到一系列结果： 偏差原因、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。HAZOP分析过程中重要操作如下

18、：第四十二页，共七十七页。 划分节点划分节点时应注意以下因素：单元的目的与功能；单元的物料；合理的隔离切断点；划分方法的一致性。第四十三页，共七十七页。 解释工艺指标或操作步骤 在选择分析节点以后，分析组组长应确认该分析节点的关键参数，并确保小组中的每一个成员都知道设计意图。第四十四页，共七十七页。 确定有意义的偏差 根据引导词法、基于偏差库的方法和基于知识的方法等三种偏差确定方法，结合具体的分析设备确定出有实际意义的分析偏差。第四十五页，共七十七页。 对偏差进行分析基于引导词法的HAZOP分析流程图第四十六页，共七十七页。HAZOP分析流程图的意义：一次选择一个节点进行分析；选择该节点的一个

19、工艺参数；使用引导词建立有意义的偏差；分析偏差后果、列出可能的原因、提出措施。第四十七页，共七十七页。为尽量减少那些悬而未决的问题，一般的原则为：在一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。HAZOP分析的主要目的是发现危险或问题，而不是解决危险或问题。第四十八页，共七十七页。（6）完成HAZOP分析报告HAZOP分析结果应由秘书精确地记录下来。HAZOP分析使用许多的表格，可以采用计算机化的系统产生报告。会议记录是HAZOP分析的一个重要组成部分，会议记录人员将分析讨论过程中所有重要的内容精确地记录在事先设计

20、好的工作表内。第四十九页，共七十七页。附：HAZOP会议记录表 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 通过HAZOP分析可以提出一些装置改进的安全措施第五十页，共七十七页。IEC61882化工HAZOP案例第五十一页，共七十七页。IEC61882-HAZOP分析结果表案例第五十二页，共七十七页。6. HAZOP分析的效益执行HAZOP分析是企业实现“生产安全，预防为主”理念的有效措施；在设计阶段实施HAZOP分析，可以为企业建造一个本质上更安全的装置系统;在生产运行阶段实施HAZOP分析，可以减小操作失误或由于操作

21、失误而导致的损失；可以全面识别和分析工厂潜在的事故；完善针对潜在重大事故的预防性安全措施，相当于把安全防线提前。 全面系统提升企业生产的安全性第五十三页，共七十七页。HAZOP分析的效益（续）英国ICI执行HAZOP分析的效果第五十四页，共七十七页。设计阶段实施HAZOP分析的效益HAZOP分析是识别危险并将预防措施结合到设计中去的极好工具，设计阶段也是开展HAZOP分析的最佳时机；设计阶段实施HAZOP分析，提高了工艺装置的本质安全性，最大程度地符合设计意图的要求；HAZOP分析也涉及可操作性问题，有助于新建装置顺利开车，缩短达到设计产能的时间；在设计阶段实施HAZOP分析，发现任何问题都可

22、以在图纸上进行修改，可以显著节约资金；在设计阶段实施HAZOP分析可以为编写高质量的操作规程提供完整可靠的信息；HAZOP分析报告包含了工艺系统可能出现的各种事故剧情，以及相关的工艺系统危害及其控制方法。是操作人员的安全培训最佳材料。 第五十五页，共七十七页。生产运行阶段实施HAZOP分析的效益（1）定期实施HAZOP分析，明确装置潜在危险的重点部分，使企业的安全监管能够更加结合装置的实际，明确监管目标，突出监管重点，提高安全监管效率； （2）HAZOP分析提出了有效的、可行的安全措施和可操作性改进建议，减少了装置运行的故障，减少了非计划停车的次数，提高了装置运行的可靠性、提高了产品质量，从而

23、降低生产成本，获得竞争优势。（3）高质量的HAZOP分析结果相当于提出了装置系统较为全面的事故预案。当预测的事故剧情真正发生时，企业的管理人员和员工心中有数，迅速分辨事故原因，有效应对事故（4）HAZOP分析是企业变更管理的基础。变更管理的一项重要任务是对变更实施危险审查，提出审查建议措施，这正是HAZOP分析的强项。第五十六页，共七十七页。生产运行阶段实施HAZOP分析的效益（5）在HAZOP分析活动中，企业管理人员、技术人员和操作/维修人员可以充分了解工艺系统的原理及其设计意图，提高员工技术水平。（6）国外经验表明，认真实施HAZOP分析，还可以提升员工参与过程安全管理的积极性，可以改善企

24、业管理层与社会公众和本企业员工的关系； （7）HAZOP分析可以帮助企业识别影响产品产量或质量的原因并得到改进方案；（8）HAZOP分析的结果，既包括装置危险信息，又包括与员工相关的可操作性信息，是进行员工安全培训和技术培训的最佳教材之一。 第五十七页，共七十七页。7.HAZOP风险评估作为隐患辨识的主要方法，HAZOP分析可以找出装置在设计中存在的隐患。而随着风险技术发展，将风险矩阵应用于HAZOP分析成为了可能，并形成了一种新的分析方法HAZOP风险评估。利用事故的后果严重等级和事故发生频率等级在57风险矩阵中计算事故的风险等级。第五十八页，共七十七页。（1）确定事故后果等级后果等级分类表

25、第五十九页，共七十七页。第六十页，共七十七页。（2）确定事故频率等级）不考虑保护措施的事故频率（Fu） 事故频率（Fu）由初始原因事件频率和促使原因事件发展为后果事件的条件事件发生的概率决定。 事故频率（Fu）计算如下：Fu=FP1P2 式中Fu事故发生的频率； F初始原因事件频率； P1、P2条件事故发生的概率;(条件1,条件2,)第六十一页，共七十七页。）考虑保护措施的事故频率（Fm） 保护措施是指可以独立的行使安全保护功能而不受其他保护措施失效影响的安全保护措施： 自动行动的安全联锁系统 基本控制、报警系统 安全仪表系统 固有的安全设计特征 操作人员的干预 压力释放系统 公众紧急响应 工

26、厂紧急响应 常用的保护措施及失效概率统计数据下表：第六十二页，共七十七页。常用的保护措施及失效概率统计数据 独立的保护措施种类失效概率（PFD, Probability of failure on demand）阀门止逆阀安全阀静电保护减压阀爆破片冷冻水电报警呼吸阀0.10.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.001第六十三页，共七十七页。 保护措施总失效概率（TPFDTotal PFD）：TPFD=PFD1PFD2 事故频率（Fm）计算如下：Fm=FuTPFD 式中Fm考虑保护措施的事故频率； Fu不考虑保护措施的事故频率； TPFD保护措施总失效

27、概率。第六十四页，共七十七页。）事故频率等级分类事故频率等级（L）分类表第六十五页，共七十七页。（3）确定事故风险等级风险是事故后果严重程度与发生频率的结合。 只考虑被动安全防护的潜在风险（RRu）； 同时考虑保护措施和被动安全防护的剩余风险（RRm）。结合确定的事故后果等级和事故频率（Fu或Fm）等级，在如下图所示57风险矩阵中就可以查出事故的潜在风险和剩余风险。第六十六页，共七十七页。风险等级矩阵图微后果很高后果低后果中后果高后果第六十七页，共七十七页。（4）风险分析风险等级说明风险等级（RR）说 明None不需采取行动Opt可选择性的采取行动（评估可选择的方案）Next选择合适的采取行动（通知企业管理部门）Immed立即采取行动（通知企业管理部门）第六十八页，共七十七页。