危險(xiǎn)與可操作性研究

安全系統(tǒng)工程危險(xiǎn)與可操作性研究HAZARDANDOPERABILITYSTUDY1危險(xiǎn)與可操作研究1概述近年來，由于自動(dòng)化、連續(xù)化、大型化的工業(yè)日益發(fā)展，生產(chǎn)工藝越來越復(fù)雜，特別是出于經(jīng)濟(jì)原因，單系列的生產(chǎn)裝置更加普遍，工廠中任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障就會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響，甚至釀成事故。在設(shè)計(jì)過程中，如果從開始就注意消除系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，無疑能提高工廠生產(chǎn)后的安全性和可靠性。但是僅靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和相應(yīng)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，很難達(dá)到完全消除危險(xiǎn)性的目的。特別是對于操作條件嚴(yán)格，工藝過程復(fù)雜的工廠，需要尋求新的方法，在設(shè)計(jì)開始時(shí)能對建議的工藝流程在安全方面進(jìn)行預(yù)審定，在設(shè)計(jì)終了時(shí)能對工藝詳細(xì)圖紙進(jìn)行詳細(xì)的有關(guān)安全校核。生產(chǎn)是一個(gè)系統(tǒng)活動(dòng)，是一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的整體。不僅要考慮設(shè)備，還必須要考慮操作。很多潛在的危險(xiǎn)在靜止時(shí)往往被掩蓋著，一旦運(yùn)轉(zhuǎn)起來便出現(xiàn)了。1974年，英國帝國化學(xué)工業(yè)公司開發(fā)的可操作性研究方法是在設(shè)計(jì)開始和定型階發(fā)現(xiàn)潛在危險(xiǎn)性和操作難點(diǎn)的一種方法，在許多化工廠實(shí)踐后被證明有效。34危險(xiǎn)與可操作研究1概述HAZOP的特點(diǎn)

HAZOP是從生產(chǎn)系統(tǒng)中的工藝狀態(tài)參數(shù)出發(fā)來研究 系統(tǒng)中的偏差，運(yùn)用啟發(fā)性引導(dǎo)詞來研究狀態(tài)參數(shù) 的變動(dòng)、偏差可能引起各種故障及其產(chǎn)生原因、存 在危險(xiǎn)和相應(yīng)措施。

HAZOP是FMEA的發(fā)展，不僅直觀有效，而且易于 查找事故原因和發(fā)展結(jié)果。

HAZOP使用引導(dǎo)詞進(jìn)行分析，既或啟發(fā)思維，又可 避免漫無邊際的提出問題。

HAZOP研究的狀態(tài)參數(shù)正是操作人員需要控制的指 標(biāo)，針對性強(qiáng)。 研究結(jié)果可用于設(shè)計(jì)評價(jià)和操作評價(jià)，也可用來編 制、完善安全規(guī)程。 該方法適用于化工企業(yè)。

5危險(xiǎn)與可操作研究2基本原理對危險(xiǎn)性的嚴(yán)格檢查：工藝流程的狀態(tài)參數(shù)一旦與設(shè)計(jì)規(guī)定的條件發(fā)生偏離就會(huì)發(fā)生問題或出現(xiàn)危險(xiǎn)。以中間過程為出發(fā)點(diǎn)，從中間過程分析事故原因和結(jié)果。采用引導(dǎo)詞，以提綱方式簡明扼要地概括中間狀態(tài)。引導(dǎo)詞＋工藝參數(shù)＝偏差

偏差原因后果6常用HAZOP分析術(shù)語危險(xiǎn)與可操作研究

項(xiàng)目工藝單元分析節(jié)點(diǎn)操作步驟工藝指標(biāo)引導(dǎo)詞工藝參數(shù)安全保護(hù)措施或建議

說明具有確定邊界的設(shè)備（如兩容器之間的管線）單元，對單元內(nèi)工藝參數(shù)的偏差進(jìn)行分析；對位于PID圖上的工藝參數(shù)進(jìn)行偏差分析。間隙過程的不連續(xù)動(dòng)作，或者是由HAZOP分析組分析的操作步驟；可能是手動(dòng)、自動(dòng)或計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的操作，間歇過程每一步使用的偏差可能與連續(xù)過程不同。確定裝置如何按照希望的操作而不是發(fā)生偏差，即工藝過程的正常操作條件；采用一系列的表格，用文字或圖表進(jìn)行說明，如工藝說明、流程圖、管道圖、PID圖。 用于定性或定量設(shè)計(jì)工藝指標(biāo)的簡單詞語，引導(dǎo)識別工藝過程的危險(xiǎn)。 與過程有關(guān)的物理和化學(xué)特性，包括概念性的項(xiàng)目如反應(yīng)、混合、濃度、PH值及項(xiàng)目如溫度、 壓力、相數(shù)及流量。 分析組使用引導(dǎo)詞系統(tǒng)地對每個(gè)分析節(jié)點(diǎn)的工藝參數(shù)（如流量、壓力等）進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)的一系 列偏離工藝指標(biāo)的情況（如無流量、壓力高）；偏差的形式通常是“引導(dǎo)詞＋工藝參數(shù)”。 發(fā)生偏差的原因，一旦找到發(fā)生偏差的原因，就意味著找到了對付偏差的方法和手段，這些原 因可能是設(shè)備故障、人為失誤、不可預(yù)見的工藝狀態(tài)（如組成改變），來自外部破壞（電源故 障）等。 偏差所造成的結(jié)果（如釋放有毒物質(zhì)）；分析組常常假定發(fā)生偏差時(shí)已有的安全保護(hù)失效；不 考慮那些細(xì)小的與安全無關(guān)的后果。 指設(shè)計(jì)的工程系統(tǒng)或調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，用以避免或減輕偏差發(fā)生時(shí)所造成的后果（如報(bào)警、聯(lián)鎖 、操作規(guī)程）等。 修改設(shè)計(jì)、操作規(guī)程、或者進(jìn)一步進(jìn)行分析研究（如增加壓力報(bào)警、改變操作步驟的順序）的 建議。

8

危險(xiǎn)與可操作研究常用HAZOP分析工藝參數(shù)流量溫度壓力液位時(shí)間PH值組成速度頻率電壓粘度信號混合分離添加劑反應(yīng)危險(xiǎn)與可操作研究相逆樊運(yùn)曉安全工程教研室7HAZOP分析引導(dǎo)詞及其意義引導(dǎo)詞意義NONE空白MORE過量LESS減少ASWELLAS伴隨PARTOF部分REVERSEOTHERTHAN異常設(shè)計(jì)或操作要求的指標(biāo)和事件完全不發(fā)生；如無流量、無催化劑同標(biāo)準(zhǔn)值相比，數(shù)值偏大；如溫度、壓力、流量等數(shù)值偏高同標(biāo)準(zhǔn)值相比，數(shù)值偏小；如溫度、壓力、流量等數(shù)值偏低在完成既定功能的同時(shí)，伴隨多余事件發(fā)生；如物料在輸送過程中發(fā)生組分及相變化。只能完成既定功能的一部分；如組分比例發(fā)生變化，無某些組分。出現(xiàn)和設(shè)計(jì)要求完全相反的事或物；如流體反向流動(dòng)，加熱而不是冷卻，反應(yīng)向相反方向進(jìn)行出現(xiàn)和設(shè)計(jì)要求不相同的事或物；如發(fā)生異常事件或狀態(tài)、開停車、維修、改變操作模式==9危險(xiǎn)與可操作研究引導(dǎo)詞NONE空白MORE過量

工藝參數(shù)+FLOW

流量+PRESSURE

壓力

偏差

NONEFLOW

無流量=HIGHPRESSURE

壓力高ASWELLAS+ONEPHASETWOPHASE伴隨一相兩相OTHERTHAN+OPERATION=MAINTENANCE異常

操作維修誤操作10樊運(yùn)曉

危險(xiǎn)與可操作研究HAZOP分析工藝參數(shù)、偏差及可能原因

工藝參數(shù)：流量偏差可能原因過量MORE泵的能力增加進(jìn)口壓力增加輸送壓頭降低換熱器管程泄漏未安裝流量限制孔板系統(tǒng)互串

控制故障 控制閥進(jìn)行了調(diào)整啟動(dòng)了多臺泵減量LESS障礙輸送線路錯(cuò)誤過濾器堵塞泵損壞容器、閥門或孔板堵塞密度或粘度發(fā)生變化氣蝕排污管漏閥門未全開空白NONE輸送線路錯(cuò)誤堵塞滑板不對單向閥裝反了管道或容器破裂大量泄漏設(shè)備失效錯(cuò)誤隔離壓差不對氣縛相逆REVERSE單向閥失效雙向流動(dòng)虹吸現(xiàn)象緊急放空壓力差不對安全工程教研室內(nèi)嵌備用設(shè)備泵的故障泵反轉(zhuǎn)第10頁使用引導(dǎo)詞時(shí)的注意事項(xiàng)引導(dǎo)詞用于兩類工藝參數(shù)：一類是概念性的工藝參數(shù)如反應(yīng)、混合；另一類是具體的工藝參數(shù)如壓力、溫度。

parametersguidewordsguidewordsguidewordsguidewords第11頁對于概念性的工藝參數(shù)，當(dāng)與引導(dǎo)詞組合成偏差時(shí)，常發(fā)生歧義，如“過量+反應(yīng)”可能是指反應(yīng)速度快，或者是指生成了大量的產(chǎn)品。此外有些引導(dǎo)詞與工藝參數(shù)組合后可能無意義或不能稱之為“偏差”，如“伴隨+壓力”。對具體的工藝參數(shù)，有必要對一些引導(dǎo)詞進(jìn)行修改。此外，分析人員可能發(fā)現(xiàn)有些偏差的物理意義不確切。例如，當(dāng)考慮“溫度”這個(gè)工藝參數(shù)時(shí)，一般只能選取“過量”和“減量”這兩個(gè)引導(dǎo)詞，而偏差就變成“過量十溫度”或“減量十溫度”，顯然其物理意義就不確切。

第12頁引導(dǎo)詞的外延和內(nèi)涵的拓展，如：對“時(shí)間”而言，引導(dǎo)詞“異?！本褪侵浮翱臁被颉奥保粚Α拔恢谩?、“來源”、“目的”而言，引導(dǎo)詞“異?！本褪侵浮傲硪粋€(gè)”；對“液位”、“溫度”、“壓力”而言，引導(dǎo)詞“過量”就是指“高”和“低”。11危險(xiǎn)與可操作研究3分析步驟

分析步驟1分析準(zhǔn)備2完成分析3編制分析結(jié)果報(bào)告1）確定分析的目的、對象和范圍2）分析組的組成3）獲得必要的資料

4）將資料變成適當(dāng)?shù)谋砀癫M定分析程序5）安排會(huì)議次數(shù)和時(shí)間

3樊運(yùn)曉12危險(xiǎn)與可操作研究分析步驟－分析的準(zhǔn)備確定分析的目的、對象和范圍分析的目的、對象和范圍盡可能明確。裝置對公眾安全影響－－偏差后果對辦區(qū)外部影響。分析組組成分析組的組織者應(yīng)當(dāng)負(fù)責(zé)組成有適當(dāng)人數(shù)且有經(jīng)驗(yàn)的HAZOP分析組。必要的資料PID圖、裝置圖、操作規(guī)程、儀表控制圖、邏輯圖、計(jì)算機(jī)程序 、裝置手冊和設(shè)備制造手冊。圖紙和數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)在分析仁義之 前分發(fā)到每位分析人員手中。將資料變成適當(dāng)?shù)谋砀癫M定分析順序?yàn)榱俗尫治鲞^程有條不紊，分析組的組織者通常在分析會(huì)議開始 之前制定詳細(xì)的計(jì)劃，花一定時(shí)間根據(jù)特定的分析對象確定 最佳的分析程序。安排會(huì)議次數(shù)和時(shí)間3選擇節(jié)點(diǎn)或操作步差的保護(hù)裝置識別已有避免偏15

危險(xiǎn)與可操作研究分析步驟－完成分析

使用引導(dǎo)解釋工藝指標(biāo)或操作步驟選擇某工藝參數(shù)或任務(wù)詞與工藝參數(shù)建立有意義的偏差分析偏差后果（設(shè)所有保護(hù)失效）列出偏差的可能原因驟根據(jù)后果、原因及保護(hù)估提出措施下一個(gè)引導(dǎo)詞下一個(gè)工藝參數(shù)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的操作步驟C22DAP工藝過程危險(xiǎn)與可操作研究原料站來原料站來分析節(jié)點(diǎn)：氨水貯槽

ADAP磷酸貯槽

B

連接DAP反應(yīng)器 的磷酸溶液進(jìn)料

管線設(shè)計(jì)工藝指標(biāo)：

磷酸以某規(guī)定流 量進(jìn)入DAP反應(yīng)器反應(yīng)器封閉工作區(qū)域引導(dǎo)詞：空白

工藝參數(shù)：流量 偏差：空白＋流量＝

無流量

DDAP貯槽

23

危險(xiǎn)與可操作研究原因：1）磷酸貯槽無原料2）流量指標(biāo)器、控制器因故障顯示高3）操作人員將流量控制器設(shè)置過低4）磷酸流量控制閥因故障關(guān)閉5）管道堵塞6）管道泄漏或破裂

24危險(xiǎn)與可操作研究后果：1）反應(yīng)器中氨過量2）未反應(yīng)的氨進(jìn)入DAP貯槽3）未反應(yīng)的氨從DAP貯槽中逸出到封閉的工作區(qū)域4）損失DAP產(chǎn)品25危險(xiǎn)與可操作研究安全保護(hù)：定期維護(hù)閥門B建議措施：1）考慮安裝當(dāng)進(jìn)入反應(yīng)器的磷酸流量低時(shí)報(bào)警或停車系統(tǒng)2）保證定時(shí)檢查和維護(hù)閥門B3）考慮使用DAP封閉貯槽，并連接洗滌系統(tǒng)產(chǎn)品C課堂作業(yè)

原料A和B分別用泵送入反應(yīng)器，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生產(chǎn) 品C。假定原料B的成分大于原料A就會(huì)發(fā)生爆炸性反應(yīng)，對 原料A泵吸入口到反應(yīng)器的入口一段管線進(jìn)行可操作性研究

。

排氣口原料A原料B反應(yīng)器輸送系統(tǒng)

溢流20否多少以及部分反向21危險(xiǎn)與可操作研究引導(dǎo)詞偏差可能原因?qū)ο到y(tǒng)造成影響未按設(shè)計(jì)要求輸送原料A的貯槽是空的反應(yīng)器內(nèi)B的濃度大NO原料A泵發(fā)生故障會(huì)發(fā)生爆炸反應(yīng)管線破裂閥門關(guān)閉MORELESS輸送了過量的原料A輸送A原料量過少泵流量過大閥門開度過大A貯槽內(nèi)壓力過大閥門部分關(guān)閉管線部分堵塞泵的性能下降反應(yīng)器內(nèi)A量過?？赡軐すに囋斐捎绊懓l(fā)生溢流可能造成災(zāi)害與“否”情況相同輸送原料的同時(shí)，發(fā)生從泵吸入口閥門流進(jìn)別的物質(zhì)可能生成危險(xiǎn)性混合物，ASWELL了質(zhì)的變化泵吸入口閥門流出發(fā)生火災(zāi)、靜電或腐蝕AS

管線和泵內(nèi)發(fā)生相的變化A量只達(dá)到設(shè)計(jì)要求的原料中A的成分不足對A成分不足和對其它反PARTOF一部分輸送到其它反應(yīng)器了應(yīng)器的影響要進(jìn)行評價(jià)REVERSE原料A的輸送方向變反反應(yīng)器滿了，壓力上升，向管線或泵逆流原料A向外泄漏，應(yīng)了解其危險(xiǎn)性第22頁第五節(jié)、適用范圍它通過系統(tǒng)分析新設(shè)計(jì)或已有工廠的生產(chǎn)工藝流程和工藝功能，來評價(jià)設(shè)備、裝置的個(gè)別部位因誤操作或機(jī)械故障而引起的潛在危險(xiǎn)，并評價(jià)其對整個(gè)工廠的影響。特別適合于化學(xué)工業(yè)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。第23頁分析的目的HAZOP分析的目的是系統(tǒng)、詳細(xì)地對工藝過程和操作進(jìn)行檢查，以確定過程的偏差是否導(dǎo)致不希望的后果。該方法可用于連續(xù)或間歇過程，還可以對擬訂的操作規(guī)程進(jìn)行分析。HAZOP分析組將列出引起偏差的原因、后果，以及針對這些偏差及后果已使用的安全裝置，當(dāng)分析組確信對這些偏差的保護(hù)措施不當(dāng)時(shí)，將提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。第24頁該分析方法的優(yōu)點(diǎn)相互促進(jìn)、開拓思路因此，成功的HAZOP分析需要所有參加人員自由地陳述他們各自的觀點(diǎn)，不允許成員之間的批評或指責(zé)以免壓制這種創(chuàng)造性過程。但是，為了讓HAZOP分析過程高效率和高質(zhì)量，整個(gè)分析過程必須有一個(gè)系統(tǒng)的規(guī)則、按一定的程序進(jìn)行。第25頁分析的成敗關(guān)鍵分析研究所依據(jù)的制造過程圖表及有關(guān)數(shù)據(jù)；小組成員的專業(yè)技術(shù)和洞察能力；小組成員運(yùn)用此方法幫助其想象動(dòng)作偏離、原因和后果的透視能力；小組成員具備事故嚴(yán)重性分析能力，尤其是對已指出的危害，在評估其嚴(yán)重性之時(shí)能對危害可能引起的嚴(yán)重性大小，具有衡量其輕重之感。第26頁附

分析工作程序第27頁一、分析的基本步驟分析的準(zhǔn)備；完成分析；編制分析結(jié)果報(bào)告。第28頁第29頁二、分析的準(zhǔn)備1、分析組的組成危險(xiǎn)分析組的組織者應(yīng)當(dāng)負(fù)責(zé)組成有適當(dāng)人數(shù)且有經(jīng)驗(yàn)的HAZOP分析組。HAZOP分析組最少由4人組成，包括組織者、記錄員、兩名熟悉過程設(shè)計(jì)和操作的人員。雖然對簡單、危險(xiǎn)情況較少的過程而言，規(guī)模較小的分析組可能更有效率，但5～7人的分析組是比較理想的。如果分析組規(guī)模太小，則由于參加人員的知識和經(jīng)驗(yàn)的限制將可能得不到高質(zhì)量的分析結(jié)果。小組召集人應(yīng)具備工業(yè)安全及實(shí)際進(jìn)行危害分析及實(shí)際進(jìn)行危害及可操作性分析經(jīng)驗(yàn)的資深工程師擔(dān)任。生產(chǎn)工程師：熟悉基本設(shè)計(jì)、程序模擬；系統(tǒng)工程師：熟悉生產(chǎn)線及儀器圖及基本設(shè)計(jì)規(guī)范；品質(zhì)工程師：熟悉標(biāo)準(zhǔn)操作步驟及標(biāo)準(zhǔn)；儀控工程師：具備設(shè)備及控制系統(tǒng)選擇經(jīng)驗(yàn)；安全工程師：了解安全標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、安全管理等；其他專業(yè)人員：工業(yè)衛(wèi)生專業(yè)人員、電機(jī)工程師、維修工程師等。第30頁2、確定分析的目的、對象和范圍分析的目的、對象和范圍必須盡可能的明確。分析對象通常是由裝置或項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人確定的，并得到HAZOP分析組的組織者的幫助。應(yīng)當(dāng)按照正確的方向和既定目標(biāo)開展分析工作，而且要確定應(yīng)當(dāng)考慮到哪些危險(xiǎn)后果。第31頁3、獲得必要的資料在進(jìn)行HAZOP分析工作之前，必須收集下列資料或數(shù)據(jù)：流程圖、管線及儀表圖、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)流程說明、質(zhì)能平衡、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)目標(biāo)設(shè)備規(guī)格、設(shè)備布置圖公共及支援設(shè)施說明操作步驟及維修計(jì)劃第32頁4、將資料變成適當(dāng)?shù)谋砀癫M定分析順序?yàn)榱俗尫治鲞^程有