保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)

保護(hù)層分析 LOPA 方法簡(jiǎn)介 2 主要內(nèi)容 什么是LOPA 1 LOPA步驟 2 LOPA其他要求 3 LOPA實(shí)例 4 3 1什么是LOPA 4 注 箭頭寬度代表后果頻率大小 長(zhǎng)度代表后果嚴(yán)重性IPL 獨(dú)立保護(hù)層PFD 要求時(shí)失效概率 1什么是LOPA 5 1什么是LOPA 6 發(fā)展歷程 20世紀(jì)80年代末 美國(guó)化學(xué)品制造商協(xié)會(huì)出版了 責(zé)任關(guān)懷 過程安全管理實(shí)施準(zhǔn)則 書中建議將 足夠的保護(hù)層 作為有效的過程安全管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分 1993年 美國(guó)CCPS 化工過程安全自動(dòng)化指南 書中建議將LOPA作為確定安全儀表功能完整性水平的方法之一 2001年 CCPS發(fā)布了 保護(hù)層分析 簡(jiǎn)化的過程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 書中詳細(xì)地討論了LOPA的基本規(guī)則和應(yīng)用 2003年 國(guó)際電工委員會(huì) IEC 發(fā)布了IEC61511 過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全 將LOPA技術(shù)作為確定安全儀表系統(tǒng)完整性水平的推薦方法之一 1什么是LOPA 7 主要內(nèi)容 什么是LOPA 1 LOPA步驟 2 LOPA其他要求 3 LOPA實(shí)例 4 8 2LOPA步驟 9 2LOPA步驟 10 2LOPA步驟 11 2LOPA步驟 后果嚴(yán)重性等級(jí)評(píng)估 泄漏量 12 2LOPA步驟 后果嚴(yán)重性等級(jí)評(píng)估 財(cái)產(chǎn)損失 13 2LOPA步驟 后果嚴(yán)重性等級(jí)評(píng)估 人員傷害 14 2LOPA步驟 后果嚴(yán)重性等級(jí)評(píng)估 定量計(jì)算 15 2LOPA步驟 16 2LOPA步驟 17 2LOPA步驟 獨(dú)立保護(hù)層能夠有效阻止后果的發(fā)生 化工企業(yè)保護(hù)層作為IPL時(shí) 應(yīng)滿足 18 2LOPA步驟 化工企業(yè)保護(hù)層作為IPL時(shí) 應(yīng)滿足以下基本要求 a 獨(dú)立性 應(yīng)獨(dú)立于初始事件 應(yīng)獨(dú)立于同一場(chǎng)景中的其它獨(dú)立保護(hù)層 19 2LOPA步驟 IPL IPL 20 化工企業(yè)保護(hù)層作為IPL時(shí) 應(yīng)滿足以下基本要求 b 有效性 應(yīng)能檢測(cè)到響應(yīng)的條件 在有效的時(shí)間內(nèi) 應(yīng)能及時(shí)響應(yīng) 在可用的時(shí)間內(nèi) 應(yīng)有足夠的能力采取所要求的行動(dòng) 應(yīng)滿足所選擇的PFD的要求 2LOPA步驟 21 化工企業(yè)保護(hù)層作為IPL時(shí) 應(yīng)滿足以下基本要求 c 安全性 應(yīng)使用管理控制或技術(shù)手段減少非故意的或未授權(quán)的變動(dòng) d 變更管理 設(shè)備 操作程序 過程條件等任何改動(dòng)應(yīng)執(zhí)行變更管理程序 以滿足變更后保護(hù)層的IPL要求 e 可審查性 應(yīng)有相應(yīng)的信息資料 以說明保護(hù)層的設(shè)計(jì) 檢查 維護(hù) 測(cè)試和運(yùn)行活動(dòng)能夠使保護(hù)層達(dá)到IPL的要求 2LOPA步驟 22 化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求a 本質(zhì)安全設(shè)計(jì) 當(dāng)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)可消除某些場(chǎng)景時(shí) 不應(yīng)作為IPL 當(dāng)考慮本質(zhì)安全設(shè)計(jì)在運(yùn)行和維護(hù)過程中的失效時(shí) 在某些場(chǎng)景中 可將其作為一種IPL 2LOPA步驟 23 化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求b BPCS是執(zhí)行持續(xù)監(jiān)測(cè)和控制日常生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng) 通過響應(yīng)過程或操作人員的輸入信號(hào) 產(chǎn)生輸出信息 使過程以期望的方式運(yùn)行 由傳感器 邏輯控制器和最終執(zhí)行元件組成 2LOPA步驟 24 化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求b BPCSBPCS作為IPL應(yīng)滿足以下要求 BPCS應(yīng)與安全儀表系統(tǒng) SIS 在物理上分離 包括傳感器 邏輯控制器和最終執(zhí)行元件 BPCS故障不是造成初始事件的原因 在同一個(gè)場(chǎng)景中 當(dāng)滿足IPL的要求時(shí) 具有多個(gè)回路的BPCS宜作為一個(gè)IPL 2LOPA步驟 25 2LOPA步驟 26 2LOPA步驟 化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求c 報(bào)警和人員響應(yīng) 操作人員應(yīng)能夠得到采取行動(dòng)的指示或報(bào)警 操作人員應(yīng)訓(xùn)練有素 能夠完成特定報(bào)警所要求的操作任務(wù) 任務(wù)應(yīng)具有單一性和可操作性 不宜要求操作人員執(zhí)行IPL要求的行動(dòng)時(shí)同時(shí)執(zhí)行其它任務(wù) 操作人員應(yīng)有足夠的響應(yīng)時(shí)間等 27 化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求d 安全儀表功能 SIF 通過檢測(cè)超限 異常 條件 控制過程進(jìn)入功能安全狀態(tài) 一個(gè)安全儀表功能由傳感器 邏輯控制器和最終執(zhí)行元件組成 具有一定的SIL 2LOPA步驟 28 化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求d 安全儀表功能 SIF SIF在功能上獨(dú)立于BPCS SIF的規(guī)格 設(shè)計(jì) 調(diào)試 檢驗(yàn) 維護(hù)和測(cè)試應(yīng)按GB T21109的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行 2LOPA步驟 29 化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求e 物理保護(hù) 安全閥 爆破片等 獨(dú)立于場(chǎng)景中的其他保護(hù)層 在確定安全閥 爆破片等設(shè)備的PFD時(shí) 應(yīng)考慮其實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中可能出現(xiàn)的污染 堵塞 腐蝕 不恰當(dāng)維護(hù)等因素對(duì)PFD進(jìn)行修正 當(dāng)物理保護(hù)作為IPL時(shí) 應(yīng)考慮物理保護(hù)起作用后可能造成的其他危害 并重新假設(shè)LOPA場(chǎng)景進(jìn)行評(píng)估 2LOPA步驟 30 化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求f 釋放后保護(hù)設(shè)施 安全閥 爆破片等 獨(dú)立于場(chǎng)景中的其他保護(hù)層 在確定阻火器 隔爆器等設(shè)備的PFD時(shí) 應(yīng)考慮其實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中可能出現(xiàn)的污染 堵塞 腐蝕 不恰當(dāng)維護(hù)等因素對(duì)PFD進(jìn)行修正 2LOPA步驟 31 化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求g 工廠和社區(qū)應(yīng)急響應(yīng) 其有效性受多種因素影響 一般不作為IPL 2LOPA步驟 32 通常不作為IPL的防護(hù)措施 2LOPA步驟 33 2LOPA步驟 式中 fiC 初始事件i的后果C的發(fā)生頻率 單位為 a fiI 初始事件i的發(fā)生頻率 單位為 a PFDij 初始事件i中第j個(gè)阻止后果C發(fā)生的IPL的PFD 34 在計(jì)算場(chǎng)景頻率時(shí) 可根據(jù)需要對(duì)場(chǎng)景頻率進(jìn)行修正 采用點(diǎn)火概率 人員暴露和具體傷害的概率對(duì)不同后果場(chǎng)景頻率進(jìn)行修正 2LOPA步驟 35 初始事件發(fā)生頻率和獨(dú)立保護(hù)層失效概率其數(shù)據(jù)可采用 a 行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) b 企業(yè)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) c 基于失效模式 影響和診斷分析 FMEDA 和故障樹分析 FTA 等的數(shù)據(jù) d 供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù) 2LOPA步驟 36 選擇失效數(shù)據(jù)時(shí) 應(yīng)滿足以下要求 a 具有行業(yè)代表性 b 使用企業(yè)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí) 只有該歷史數(shù)據(jù)充足并具有統(tǒng)計(jì)意義時(shí)才能使用 c 使用普通的行業(yè)數(shù)據(jù)時(shí) 可根據(jù)企業(yè)的具體條件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正 2LOPA步驟 37 a 可根據(jù)場(chǎng)景頻率計(jì)算結(jié)果和后果等級(jí) 使用定量數(shù)值風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn) 風(fēng)險(xiǎn)矩陣等形式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策 將風(fēng)險(xiǎn)降低到企業(yè)可接受的水平 2LOPA步驟 38 2LOPA步驟 39 b 風(fēng)險(xiǎn)決策宜采取ALARP原則 2LOPA步驟 風(fēng)險(xiǎn)逐漸降低 40 2LOPA步驟 a 應(yīng)對(duì)LOPA分析結(jié)果的執(zhí)行情況進(jìn)行后續(xù)跟蹤 對(duì)LOPA提出的降低風(fēng)險(xiǎn)行動(dòng)的實(shí)施情況進(jìn)行落實(shí) b LOPA的程序和分析結(jié)果可接受相關(guān)的審查 41 主要內(nèi)容 什么是LOPA 1 LOPA步驟 2 LOPA其他要求 3 LOPA實(shí)例 4 42 3LOPA其他要求 1 在使用LOPA前 企業(yè)應(yīng)確定 a 后果度量形式及后果分級(jí)方法 b 初始事件頻率的確定方法 c 獨(dú)立保護(hù)層要求時(shí)失效概率 PFD 的確定方法 d 風(fēng)險(xiǎn)度量形式和風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn) e 分析結(jié)果與建議的審查及后續(xù)跟蹤管理機(jī)制 43 3LOPA其他要求 2 LOPA應(yīng)用時(shí)機(jī)在過程危害分析中出現(xiàn)以下情形時(shí) 可使用LOPA a 事故場(chǎng)景后果嚴(yán)重 需要確定后果的發(fā)生頻率 b 確定事故場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)以及事故場(chǎng)景中各種保護(hù)層降低的風(fēng)險(xiǎn)水平 c 確定安全儀表功能 SIF 的安全完整性等級(jí) SIL d 確定過程中的安全關(guān)鍵設(shè)備或安全關(guān)鍵活動(dòng)等 44 3LOPA其他要求 3 LOPA小組組成LOPA小組成員可包括但不限于以下人員 a 組長(zhǎng) b 記錄員 c 設(shè)計(jì)人員 d 操作人員 e 工藝人員 f 設(shè)備工程師g 儀表工程師 h 安全工程師 45 3LOPA其他要求 3 LOPA小組組成根據(jù)需要 可要求以下人員參加LOPA a 工藝包供應(yīng)商 b 成套工藝設(shè)備供應(yīng)商 c 公用工程工程師 d 電氣工程師 e 其他專業(yè)工程師 46 3LOPA其他要求 4 LOPA的局限性a LOPA不是識(shí)別危險(xiǎn)場(chǎng)景的工具 LOPA的正確執(zhí)行取決于定性危險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法所得出的危險(xiǎn)場(chǎng)景 包括初始原因和相關(guān)的安全措施是否完全和正確 b LOPA的意圖不是取代詳細(xì)的定量分析 QRA QRA可以用于更復(fù)雜的少數(shù)危險(xiǎn)場(chǎng)景分析 47 3LOPA其他要求 4 LOPA的局限性 48 3LOPA其他要求 4 LOPA的局限性c 當(dāng)使用LOPA時(shí) 場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)的可比性僅僅在如下條件滿足時(shí)才有可能 選擇失效數(shù)據(jù)的方法相同 采用相同的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的比較 d 不同的公司由于采用的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施LOPA的方法不同 則LOPA的結(jié)果無法比較 49 主要內(nèi)容 什么是LOPA 1 LOPA步驟 2 LOPA其他要求 3 LOPA實(shí)例 4 50 4LOPA實(shí)例 正己烷緩沖罐溢流 51 4LOPA實(shí)例 1 場(chǎng)景識(shí)別與篩選 52 4LOPA實(shí)例 53 4LOPA實(shí)例 1 場(chǎng)景識(shí)別與篩選 液位控制回路失效導(dǎo)致緩沖罐溢流 并且由于防火堤失效而導(dǎo)致溢出物流出防火堤 2 初始事件確認(rèn)初始事件為液位控制回路失效 初始事件頻率為 fI 1 10 1 a 54 4LOPA實(shí)例 3 獨(dú)立保護(hù)層評(píng)估BPCS報(bào)警和人員響應(yīng) BPCS液位控制回路失效 初始事件 導(dǎo)致系統(tǒng)不能產(chǎn)生報(bào)警 從而不能提醒操作人員采取行動(dòng)以阻止緩沖罐進(jìn)料 因此 BPCS產(chǎn)生的任何報(bào)警不能完全獨(dú)立于BPCS系統(tǒng) 不能作為獨(dú)立保護(hù)層安全閥 緩沖罐上的安全閥無法防止緩沖罐發(fā)生溢流 因此 對(duì)于本場(chǎng)景 安全閥不是獨(dú)立保護(hù)層防火堤 可作為IPL 如果按照設(shè)計(jì)運(yùn)行 防火堤可有效地包容儲(chǔ)罐的溢流 防火堤獨(dú)立于任何其他獨(dú)立保護(hù)層和初始事件 55 4LOPA實(shí)例 4 場(chǎng)景頻率計(jì)算 fiC fiI PFDd 1 10 1 a 0 01 1 10 3 a 56 4LOPA實(shí)例 5 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策 57 4LOPA實(shí)例 5 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策分析小組決定安裝一個(gè)獨(dú)立的SIF 其PFD為1 10 2 用于檢測(cè)和阻止溢流 對(duì)于場(chǎng)景 SIF將釋放事件的頻率從1 10 3 a降低到1 10 5 a 在風(fēng)險(xiǎn)矩陣中 對(duì)于后果等級(jí)4 頻率為1 10 5 a的事件 不需要采取進(jìn)一步行動(dòng) 6 后續(xù)跟蹤與審查確定建議措施的負(fù)責(zé)人和完成時(shí)間 并跟蹤落實(shí) 58 LOPA的魅力所在 魅力之一 更好的風(fēng)險(xiǎn)決策方法魅力之二 方便快捷的半定量方法魅力之三 實(shí)用的風(fēng)險(xiǎn)管理工具 59 魅力之一 更好的風(fēng)險(xiǎn)決策方法 與基于 風(fēng)險(xiǎn)對(duì)我而言可以接受 的主觀或情感上的判斷相比 LOPA提供了更好的風(fēng)險(xiǎn)決策基礎(chǔ) 與定性的方法相比 LOPA提供了更可靠地風(fēng)險(xiǎn)判斷 并給定了場(chǎng)景頻率和后果的具體數(shù)值 60 魅力之二 方便快捷的半定量方法 與定量風(fēng)險(xiǎn)分析相比 LOPA花費(fèi)的時(shí)間較少 LOPA可以提高危害評(píng)估會(huì)議的效率 以關(guān)注于場(chǎng)景的研究